乐鑫 Thread 边界路由器解决方案

news2025/4/6 4:53:02

乐鑫科技 Thread 边界路由器 (Thread Border Router) 解决方案正式获得了由 Thread Group 颁发的 Thread Certified Component 证书,符合最新的 Thread 1.3 标准,并支持 Matter 应用场景。

本文将深入探讨该解决方案的技术细节和优势,以及如何助力客户产品快速上市。


什么是 Thread 边界路由器

根据《Thread 边界路由器白皮书》的定义:

边界路由器是一种能够帮助 Thread mesh 网络路由数据包的设备。这种路由是在 Thread 网络和其他支持 IP 协议的网络(如 Wi-Fi、以太网和蜂窝网络)之间进行的。

乐鑫 Thread 边界路由器框架

该方案由乐鑫的 Wi-Fi SoC (ESP32, ESP32-C, ESP32-S) 和 IEEE 802.15.4 SoC (ESP32-H2) 组合搭建。其 SDK 基于乐鑫 ESP-IDF 物联网开发框架和开源的 OpenThread 协议栈。

与目前市场上通用的基于 Linux/Unix 的 ot-br-posix 解决方案不同,乐鑫 Thread 边界路由器方案基于乐鑫自研物联网开发框架 ESP-IDF,集成了诸如 Wi-Fi 和 802.15.4 协议栈、LwIP、mDNS 等组件。

在该解决方案中,主 Wi-Fi SoC 负责运行乐鑫 Thread Border Router 和 OpenThread Core 协议栈,而 802.15.4 SoC 则运行 OpenThread RCP。两者之间通过 Spinel 协议进行通信。

乐鑫 Thread 边界路由器优势

网络协议功能

在之前的一篇博客《Matter 中的 Thread 边界路由器》中,我们介绍了 Thread 边界路由器在 Matter 场景中的作用。以下是 ESP Thread Border Router SDK 支持的关键网络功能:

  • 双向 IPv6 通信

实现了在 Thread 和非 Thread 网络之间双向 IPv6 通信的功能,目前支持 Wi-Fi 和以太网作为骨干链路。

  • 服务发现

实现了双向服务发现的功能,包括服务注册协议 (SRP)、服务代理 (Advertising Proxy) 和发现代理 (Discovery Proxy)。这些功能便于无需配置即可发现 Thread 设备提供的服务,以及非 Thread 设备提供的服务。

  • 组播转发

实现了组播监听器发现 (MLDv2) 协议,并在 Thread、Wi-Fi 和以太网网络之间实现了无缝的 IPv6 组播。

  • NAT64

Thread 设备可以通过 ESP Thread Border Router 访问 IPv4 互联网。

注意:虽然 NAT64 对于 Matter 场景并非强制性功能,因为 Matter 是本地网络应用,但该功能可以实现 Thread 设备和云服务之间的点对点通信。

产品功能

除了上述网络功能外,ESP Thread Border Router SDK 还支持多种用于产品化的有用功能。

  • RCP 自动更新

由于它是一个双 SoC 解决方案,需要将两个匹配的固件下载到边界路由器设备进行 OTA。SDK 提供了一种机制,将两个固件合并为一个二进制文件,通过单次 OTA,主 SoC 将在首次启动时将 RCP 固件下载到 802.15.4 SoC 上。

  • RF 共存

共存设计对于具有多个无线接口的设备始终是一个痛点。乐鑫 Thread 边界路由器方案利用集成的软硬件设计,已经在 SDK 中实现了基于 3 线制的 PTA 共存功能,显著降低了客户应用的复杂性。

  • Web GUI

SDK 还提供了 Web GUI 接口用于方便的用户配置,其 REST API 与 ot-br-posix 中的 API 兼容。

硬件参考设计和软件使用指南

可用于开发 Thread 边界路由器和 Zigbee 网关产品的开发板 ESP Thread Border Router/Zigbee Gateway 现已正式上架。欢迎您前往乐鑫官方淘宝店铺购买。它集成 ESP32-S3 SoC 和 ESP32-H2 RCP,ESP32-S3-WROOM-1 提供 4 MB Flash 和 2 MB PSRAM,ESP32-H2-MINI-1 提供 2 MB Flash。该开发板还支持扩展子板以进一步拓展功能,如以太网接口、人机界面 (HMI) 和语音控制。

ESP Thread Border Router/Zigbee Gateway 主板和子板

参考资源

  • ESP Thread Border Router SDK
  • ESP Thread Border Router 使用指南

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