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Threadは、低消費電力デバイスを信頼性が高くセキュアでスケーラブルな方法で接続するために開発されました。NordicはThread/Bluetooth Low Energyマルチプロトコルのリーダーです。

Thread

IPベースの無線ネットワークプロトコル

主な特長

  • Low-power mesh
  • IPv6
  • Mesh networking protocol
  • Internet Protocol (IP)

開発ツール

ソフトウェア

Thread は、低消費電力デバイスを信頼性が高くセキュアでスケーラブルな方法で接続するために開発されました。Thread は IPv6 規格ベースのメッシュネットワークプロトコルで、単一障害点はありません。インターネットと同様、Thread はインターネットプロトコル(IP)で動作します。そのため、Thread デバイスはより大きな IP ネットワークとシームレスに統合されます。また、独自のゲートウェイやトランスレータを必要としません。これにより、クラウドまたはコンシューマ モバイル エンドデバイスへの接続が合理化されます。

Thread multiprotocol

認定済み Thread

低消費電力無線接続は、Nordic のコアコンピタンスです。Nordic は OpenThread をサポートしており、主な貢献企業の一つです。Nordic のハードウェア製品とソフトウェアの組み合わせは、Thread 認定部品です。

ポートフォリオ

Nordic の製品ポートフォリオでシングルチップ デバイスを構築することも、また Nordic の小型デバイスをネットワーク コプロセッサとして使用して Thread ボーダールーターを構築することもできます。SoC のメモリサイズと機能セットは各種取り揃えており、製品に最適なものを選択することができます。Thread プロトコルはアプリケーション層に依存せず、アプリケーション層を定義しません。そのため、多くの IP 対応アプリケーションプロトコルをサポートできます。Nordic の Thread ソリューションは、Matter、HomeKit、DALI+、KNX IoT、OCF 等の Thead ベースのアプリケーション層に最適のベースラインです。

Thread multiprotocol

IoT 向け

セキュアで信頼性の高い接続を提供します。Thread プロトコルは単一障害点が存在しないように設計されており、認証プログラムにより相互運用性を確保しています。また、小規模なネットワークから大規模なネットワークに拡張できるように設計されています。

組み込まれているセキュリティ

スレッドには、データトラフィックとコミッショニング用のセキュリティが組み込まれています。これは仕様の一部であり、Thread のセキュリティは任意ではなく必須です。

低消費電力フットプリント

Thread のベースは、電力効率の高い IEEE 802.15.4 MAC/PHY です。バッテリ駆動デバイスへの採用に理想的です。

Open IPv6 ベースのプロトコル

デバイス間およびデバイス-クラウド間の IPv6 ベースの通信です。Thread は、IPv6(インターネット プロトコル バージョン 6)ベースのメッシュネットワークを構築するために、インターネットで実証済みのオープン規格を使用することで、IoT に進化をもたらします。

シームレスな統合

インターネットは IP 技術に基づいています。Thread は、IP 技術をネットワークのエッジデバイスに拡張します。これにより、シームレスな統合が可能となります。クラウド開発者は、通信相手が Thread デバイスであるか Wi-Fi デバイスであるか気にする必要も知る必要もありません。

市場投入の準備は完了しています

Thread は既に何百万ものデバイスで市場に展開済みです。Google Nest 製品は数年前から Thread に依存しています。Apple の新しい HomeKit デバイスも Thread を使用しています。他にも、Matter は Bluetooth LE と Thread を組み合わせて使用します。

トポロジと役割

デバイスタイプ

Thread デバイスは、ルータになれるデバイス(フル Thread デバイス - FTD)またはエンドデバイス(ミニマル Thread デバイス - MTD)です。これは、デバイスの機能とは無関係です。通常、FTD は主電源に接続されており、多くの場合、MTD はバッテリ駆動でスリーピーエンドデバイスとして動作します。最高の性能を実現するため、ネットワーク内における FTD の役割は動的にルータとエンドデバイスに変更されます。

Thread multiprotocol

  • エンドデバイス

エンドデバイスは親ルータを介してのみ通信し、他のデバイスにメッセージを転送することはできません。エンドデバイスは、トランシーバを無効にして電力を削減し、スリーピーエンドデバイスとして動作することができます。ルータとエンドデバイスの関係は親子関係です。エンドデバイスは、1 つのルーターにのみ接続します。ルータは常に親であり、エンドデバイスは子です。

  • Thread ルーター

Thread ルーターは、ネットワーク内の Thread デバイスにルーティングサービスを提供します。ルーターは、ネットワークに参加しようとしているデバイスに参加およびセキュリティサービスも提供します。ルーターはスリープするようには設計されておらず、ほとんどは主電源に接続されています。

  • Thread リーダー

Thread は動的にリーダーを選出します。Thread では、全てのルーターがリーダーとして動作できることを求めています。リーダーに障害が発生すると、別のルーターがリーダーとなります。

  • ボーダールーター

Thread は、Non-Thread デバイスへの接続維持のための回復力を持っています。ボーダールーターは、Thread ネットワークと隣接するネットワークのエンドツーエンド IP 接続を提供する Thread デバイスです。多くのメッシュ技術は、外部との接続において一つのハブに依存しています。回復力を確保するため、Thread は同時に動作する複数のボーダールーターをサポートしています。これにより、ネットワークへの通信の冗長経路を提供します。フル Thread デバイスであれば、必要に応じていつでもボーダールーターサービスを提供できます。

Nordic があなたの製品開発にできること

Matter を製品に統合することをお考えですか。Nordic の Thread 対応デバイスを使うと、思ったより容易に統合することができます。Nordic のデバイスは、Matter 製品開発に理想的です。OpenThread で存在感を示しながら Bluetooth Low Energy SoC のナンバーワンサプライヤーである Nordic は、あなたのパートナーとして理想的です。

Nordic は Thread/Bluetooth Low Energy マルチプロトコルのリーダーです。Nordic のnRF52840 SoCと nRF Connect SDK 2.0.2 は、世界で初めて Thread 1.3 認定バッジを取得しました。この認定バッジは弊社のお客様が容易に継承することができ、[Matter] (/protocols/matter/) over Thread の前提条件です。Matter over Thread では、Bluetooth LE をコミッショニングに使用し、Thread をデータ転送に使用します。とりあえず Thread 対応デバイスを開発して、後からアップデートで Matter に対応することも可能です。

Nordic の SoC を使って Thread 製品を開発されるお客様向けに、弊社は優れたドキュメントと技術サポートを提供しています。製品開発プロセス全体を通してお客様をサポートします。

先進の Thread SoC

フラッグシップ SoC

nRF5340 SoCは nRF53 シリーズの最初の SoC であり、世界で初めて 2 個の Arm® Cortex®-M33 プロセッサを採用した SoC です。nRF5340 はオールインワン SoC であり、最上級の nRF52® シリーズの機能のスーパーセットを実装しています。2 個のプロセッサと先進のセキュリティを実装しているため、アプリケーション開発の出発点として最適です。Thread、Zigbee、Bluetooth LE に対応した nRF5340 はマルチプロトコルパワーハウスです。高速 SPI、QSPI、USB、Arm Cryptocell 312 を実装しており、野心的な Thread 製品の開発が可能です。

nRF52 シリーズ

7 つの nRF52 シリーズの SoC のうち、4 つが Thread に対応しています。その 4 つともパワフルで高効率の 64 MHz Arm Cortex-M4 CPU を備えています。フラッシュメモリは 192 KB ~ 1024 KB、RAM は 24 KB ~ 256 KB です。nRF52 シリーズはシンプルで低コストのオプションを提供します。nRF52 シリーズは先進のオプションを備えており、最高の機能と超低消費電力の製品実現を可能にします。nRF52 シリーズは製品ポートフォリオの基盤とするには理想的なプラットフォームです。シリーズ間でハードウェアおよびソフトウェアアーキテクチャが似ているため、ソフトウェアの移植性に優れています。これによりソフトウェアの再利用性が向上し、市場投入までの期間と開発コストを削減できます。

マルチプロトコル

全ての Soc は、Bluetooth Low Energy と Thread/Zigbee/Bluetooth 等のメッシュプロトコルを同時に実行できます。無線時間はタイムスライスされ、プロトコル間で共有されます。スケジューリングは自律的で、接続を維持します。

Thread multiprotocol

nRF52 および nRF53 シリーズはすべてフラッシュベースの SoC です。フラッシュメモリを採用していることで、製品の柔軟性とアップグレード性が得られます。OTA DFU (over-the-air device firmware upgrade)を利用して工場またはフィールドで再プログラム可能です。これにより、いつでもどこでも製品のアップデートと機能の追加が可能となります。

Thread 対応 SoC の比較

  nRF5340 nRF52840 nRF52833 nRF52820 nRF52811
CPU 128 MHz Arm Cortex-M33 + 64 MHz Arm Cortex-M33 64 MHz Arm Cortex-M4 with FPU 64 MHz Arm Cortex-M4 with FPU 64 MHz Arm Cortex-M4 64 MHz Arm Cortex-M4
フラッシュ 1 MB + 256 KB 1 MB 512 KB 256 KB 192 KB
RAM 512 KB + 64 KB 256 KB 128 KB 32 KB 24 KB
Arm TrustZone yes        
Arm CryptoCell 312 310      
ルートオブトラスト yes yes      
セキュアキーストレージ yes        
高速SPI yes yes yes    
TWI/SPI/UART 4xTWI/SPI/UART +TWI/SPI/UART 2xTWI/SPI, SPI, 2xUART 2xTWI/SPI, SPI, 2xUART 2xTWI/SPI, UART TWI/SPI, SPI,UART
QSPI yes yes      
USB yes yes yes yes  
PWM, PDM, I2S yes yes yes   PWM, PDM
ADC、コンパレータ yes yes yes COMP yes
動作温度 -40~105 °C -40~85 °C -40~105 °C -40~105 °C -40~85 °C
電源電圧レンジ 1.7~5.5 V 1.7~5.5 V 1.7~5.5 V 1.7~5.5 V 1.7~3.6 V
パッケージ 7x7 mm aQFN94 (48 GPIOs) 4.4x4.0 mm WLCSP95 (48 GPIOs) 7x7 mm aQFN73 (48 GPIOs) 3.5x3.6 mm WLCSP94 (48 GPIOs) 7x7 mm aQFN73 (42 GPIOs) 5x5 mm QFN40 (18 GPIOs) 3.0x3.2 mm WLCSP75 (42 GPIOs) 5x5 mm QFN40 (18 GPIOs) 6x6 mm QFN48 (32 GPIOs) 5x5 mm QFN32 (17 GPIOs) 2.48x2.46 mm WLCSP33 (15 GPIOs

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