Zigbee 和 Thread 之间的相似之处

Zigbee 和 Thread 技术均为基于标准的协议，在全球范围内主要运行于 2.4GHz ISM 频段。这些技术为嵌入式、低功耗和低成本设备提供了内置的网状网络安全性和应用基础设施。

Zigbee 联盟和 Thread 组都有一个流程，供成员公司更改规范。

这两种协议都利用了由 IEEE 设计和维护的通用底层数据链路通信层。

图 1 所示为 Zigbee 和 Thread 协议的层次结构。

IEEE 802.15.4 标准规定了开放系统互连通信模型的媒体访问控制 (MAC) 层和物理 (PHY) 层。Zigbee 和 Thread 都实现了个人区域网络，能够保证可靠的跳到跳链路，实现以超低功率传输上层数据帧。

更上层、对时间不敏感的协议层是在软件中实现的，因此可以将 Zigbee 和 Thread 等基于 802.15.4 的标准作为在同一器件上运行的不同软件变体来实现（正如 TI SimpleLink 多标准 CC2652R 无线微控制器 [MCU]）。凭借独特的单一硬件设计，相应的固件可在工厂加载或现场升级，提供简化且面向未来的解决方案。

Zigbee 和 Thread 都在 IEEE 802.15.4 标准内实现了异步操作模式。这种由发送方发起传输的机制，能够实现在低功耗无线网络中高效地交换小数据包。不生成数据的设备通常可以唤醒，并以极短的延迟可靠地发送数据包。

无论数据在网络中的目的地为何处（单跳或多跳），电池供电的设备都会从休眠中唤醒，将数据发送到它们的单跳中继节点，然后迅速回到待机状态。在设备处于活动状态和发送或接收数据的间隔期间，可以将无线电关闭并使器件在微安范围内运行。例如，CC2652R 器件在休眠时仅消耗 0.9µA 电流，可保留完整的随机存取存储器内容。

Zigbee 和 Thread 都使用距离向量算法来构建路由器之间的路由表。Zigbee 使用临时按需距离矢量路由，而 Thread 使用修改版的路由信息​​协议。让每个网络的路由器（而非终端设备）生成和存储路由信息，可以最大限度地减少到终端节点的网络维护流量，从而节省无线电传输时间。

这种高效的方式对于通常生成由偶发警报事件（例如门窗传感器）或用户操作（例如开关/遥控钥匙、警报面板或遮阳系统）触发的数据的设备非常有利。电池供电的设备大部分时间都可以休眠，只是偶尔会被由应用启动的数据或定期数据轮询消息唤醒。对于未经请求的下行链路消息以及保持与终端设备的父路由器的连接，需要定期数据轮询。

Zigbee 和 Thread 的峰值电流约为几个微安，使家居和楼宇自动化领域的设备能够使用纽扣电池运行数年。通过标头压缩和重用的方式来创建更小的无线数据包，使 Zigbee 和 Thread 中的通信保持高效。Thread 对 6LoWPAN 压缩、分段和链路层转发功能加以利用。Zigbee 从头开始设计，在网络协议中对底层 802.15.4 帧进行了二进制数据优化。

维护和建立路由所需的标头和网络管理操作非常简短，在 50 至 80 字节的单个 802.15.4 数据包实例中可靠地启用了 20 字节的应用帧（用于照明控制命令或警报事件），每跳的完成时间为几十毫秒。在大多数系统中，网状分支的最大长度为 4 到 5 跳，这一速度仍然为启动设备到设备通信提供不到 100ms 的延迟。

低功耗运行和网络可扩展性都是住宅系统需满足的重要要求，其中存在数十个互操作节点，例如灯、环境传感器和恒温器。但这些因素在商业和工业楼宇自动化系统中更为重要，其中设备数量可能达到数百甚至数千个节点。

Zigbee 和 Thread 协议都实现了一种有效的路由算法，以最大限度地减少无线传输的流量和广播次数。这些节点中的接收器始终处于开启状态（它们通常由电源供电，如灯泡/固定装置或恒温器）并通过构建一个精简的小型路由表来存储到达最终目标的下一跳。网络不会通过广播进行网络泛洪来中继数据包，这最终会阻碍可扩展性。

路由节点仅交换较小的间歇性广播消息，可最大限度地减少用于维护网状网络的整体内务管理流量。网络中的路由节点还具有缓冲其休眠“子节点”下行链路通信数据的重要作用，可将其配置为根据下行链路要求（在许多情况下对延迟不敏感）有效地提取数据包。

在针对同一个包含数百个节点的网络进行的大型商业部署中，Zigbee 和 Thread 技术均已成功得到验证。TI 已部署利用 TI 的 ZigBee SoC 和 Z-Stack 软件突破 ZigBee 网络 400 节点限制这一技术，因而能够根据节点密度、生成的流量和应用标准实现更大规模的网络。