פרוטוקול Thread ו-IPv6

‫Matter משתמש ב-IPv6 לתקשורת התפעולית שלו, ומתבסס על כתובות IPv6 Unicast ו-Multicast כדי לגשת לצמתים ולקבוצות שלו, בהתאמה.

הספק נמוך

חלק מהMatter הצמתים מחוברים באמצעות חוטים ויש להם תקציבי אנרגיה שמאפשרים להם להשאיר את מכשירי הרדיו שלהם דולקים באופן רציף. סוגים אחרים של צמתים, כמו חיישנים, צריכים לפעול במשך שנים על סוללה, ולהפעיל את מכשירי הרדיו שלהם ברשתות עם צריכת חשמל נמוכה כמו Thread. ארכיטקטורת ה-proxy, יחד עם Thread מכשירי קצה במצב שינה, מאפשרת לצמתים עם אספקת חשמל מלאה לספק פונקציונליות ברמת הרשת וברמת האפליקציה, שמבודדת את צמתי הצאצא שלהם מעסקאות שדורשות הרבה אנרגיה.

היבט בסיסי של Matter הוא שהוא פועל גם במדיומים של רשתות עם תפוקה גבוהה כמו Wi-Fi ו-Ethernet, וגם במדיומים של רשתות עם חביון נמוך ורוחב פס נמוך, כמו Thread. אם כל חבילות הנתונים של Wi-Fi היו מגשרות ל-Thread, היינו מעמיסים על הרשת יותר מדי, ואולי גם גורמים להצפה.Multicast המטרה של Thread היא להפעיל IPv6 ברשתות Mesh עם צריכת חשמל נמוכה וזמן אחזור קצר, ולא להעביר נתונים ברוחב פס גבוה. בדרך כלל, פינגים של ICMPv6 ב-Thread ברשת מקומית הם מתחת לכמה עשרות אלפיות השנייה של זמן הלוך ושוב (RTT), אבל רוחב הפס הכולל מוגבל ל-250kbps ב-IEEE 802.15.4 PHY. עם שידור חוזר של מנות נתונים ותקורה, רוחב הפס המקסימלי האופייני הוא בערך 125kbps. במילים אחרות, סדרי גודל פחותים מאלה של Wi-Fi.

פריימים ב-IEEE 802.15.4 PHY הם בגודל 127 בייט, אבל יחידת השידור המקסימלית (MTU) הגדולה ביותר (והטיפוסית) של חבילות IPv6 ב-Thread היא בגודל 1,280 בייט. לכן, לעיתים קרובות צריך לפצל חבילות IPv6 למספר מסגרות PHY. התהליך הזה מוגדר ב-RFC4944.

מידע נוסף זמין במאמר IPv6 Addressing ב-Thread Primer ב-openthread.io.

נתבי גבולות

אז איך יכולים צמתים להתקיים בשני אמצעי התקשורת האלה באותה רשת? למרות שבשתי הרשתות יש אישורים ברמת האפליקציה Matter משותפים, הן לא חולקות את אותה טכנולוגיית קישור. במקרה כזה, כדי לאפשר קישוריות, הרשת צריכה נתב גבול (BR) של Thread. נתבי BR הם נתבי Stub IPv6.

נתבים מסוג Stub מאפשרים קישוריות בין רשתות מסוג Stub לבין רשתות רגילות. רשת Stub היא רשת 'המייל האחרון' שמספקת קישוריות חיצונית לחברים שלה, אבל לא משמשת כנתיב רשת מעבר בין רשתות אחרות. בדרך כלל, רשתות Stub מבוססות על Thread.Matter מידע נוסף על רשתות stub מופיע בטיוטת RFC.

לכן, לנתבי ה-BR יש אחריות להיות הקישור בין רשת ה-Stub לבין רשת התשתית הסמוכה, שהיא רשת ה-Wi-Fi או האתרנט המקומית. הם מעבירים רק את החבילות שרלוונטיות לרשת Thread.

התהליך הזה מתבצע על ידי הקצאת קידומות שונות של IPv6 ל-Thread ולרשתות תשתית סמוכות. לכן, ה-BR מעביר רק שידורים חד-פעמיים אל או מקידומת ה-IPv6‏ Thread.

נתבי גבולות אחראים גם ל:

• הגדרת קידומות וניתוב IPv6 באופן אוטומטי גם עבור Thread וגם עבור רשתות תשתית סמוכות, כדי שמארחים משני הצדדים של נתב הגבול של Thread יוכלו לתקשר.
• פרסום חבילות גילוי של DNS-SD ב-mDNS בשם צמתים, כדי שאפשר יהיה לגלות אותם ברשת התשתית הסמוכה.Thread

מידע נוסף זמין במדריך בנושא נתב גבולות באתר openthread.io.

IPv6 Multicast

הודעות Group חשובות גם הן, כי הן מאפשרות שליטה בו-זמנית בכמה צמתים (Matter Nodes) דרך Multicast. כדי לנתב את התנועה הזו לרשת Thread, גם Matter וגם Thread מטמיעים את Unicast Prefix-based IPv6 Multicast Addressing Scheme שמוגדר ב-RFC 3306.

השיטה הזו מאפשרת לבחור את צמתי היעד של מנות Multicast על סמך הקידומת המשותפת שלהם ב-IPv6 Unicast.

לדוגמה, כתובת Matter Multicast יכולה להיראות כך:

FF35:0040:FD<Fabric ID>00:<Group ID>

בטבלה 1 מפורט אופן הבנייה של הכתובת הזו:

מידע נוסף זמין בקטע Multicast של Thread Primer וב-RFC עצמו.

כשנוצרות כתובות IPv6 Multicast, הן כוללות גם את 56 הביטים העליונים של מזהה הרשת. המשמעות החשובה היא שההיקף של Multicast הוא בתוך Fabric, בעוד שכתובות Unicast משותפות בין Fabrics. בצמתים עם הרבה רשתות יכולות להיות כמה כתובות Multicast שמגדירות קבוצות צמתים חופפות שמוגדרות לכל רשת.

היציאות

‫Matter משתמשת ביציאה 5540 לשידורים שלה.