פרוטוקול Thread ו-IPv6

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

צריכת אנרגיה נמוכה

חלק מMatter 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 במדיות רשת עם תפוקה גבוהה כמו Wi-Fi ואתרנט, וגם במדיות עם השהיה נמוכה ורוחב פס נמוך, כמו Thread. אם כל חבילות הנתונים Multicast מ-Wi-Fi היו מגשרות ל-Thread, היינו מעמיסים על הרשת יתר על המידה, ואולי גם גורמים להצפה. המטרה של Thread היא להפעיל IPv6 ברשתות Mesh עם צריכת חשמל נמוכה וזמן אחזור קצר, ולא להעברת נתונים ברוחב פס גבוה. בזמן שפינגים של ICMPv6 ב-Thread ברשת מקומית הם בדרך כלל מתחת לכמה עשרות אלפיות השנייה של זמן הלוך ושוב (RTT), רוחב הפס הכולל שלו מוגבל ל-250kbps ב-IEEE 802.15.4 PHY. עם שידור חוזר של מנות ועם תקורה, 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 לכמה מסגרות PHY. התהליך הזה מוגדר ב-RFC4944.

מידע נוסף זמין במאמר בנושא הקצאת כתובות IPv6 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 Thread Border Router (TBR). 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 MatterThread. 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 וניתובים של IPv6 באופן אוטומטי גם עבור Thread וגם עבור רשתות תשתית סמוכות, כך שמארחים משני הצדדים של TBR יוכלו לתקשר.
• פרסום חבילות גילוי של DNS-SD ב-mDNS בשם צמתים של Thread, כדי שאפשר יהיה לגלות אותם ברשת התשתית הסמוכה.

מידע נוסף זמין בOpenThread Border Router (OTBR)מדריך.

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 תוכנית הכתובות של IPv6 מבוססת הקידומת Multicast שמוגדרת ב-RFC 3306.

השיטה הזו מאפשרת לבחור את צמתי היעד של מנה (packet)Multicast על סמך הקידומת המשותפת שלהם ב-IPv6Unicast.

לדוגמה, כתובת Matter Multicast יכולה להיראות כך:

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

בטבלה 1 מפורט איך הכתובת הזו בנויה:

מידע נוסף מופיע בקטע Multicast ב-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. צמתים עם הרבה רשתות יכולים לכלול כמה כתובות Multicast שמגדירות קבוצות צמתים חופפות בהיקף של כל רשת.

היציאות

‫Matter משתמש ביציאה 5540 לשידורים מרובי-משתתפים.