사물인터넷 IoT(Internet of Things) 표준 규격인 매터(Matter)는 아마존, 애플, 구글 등이 참여하는 표준화 단체인 CSA(Connectivity Standards Alliance)에 의해 2022년 10월 정식 출시됐다. 이런 매터 통신 방식 중 하나가 스레드(Thread)다.
스레드는 IoT 기술을 위한 저전력, 저대역폭 메쉬 네트워킹 프로토콜로 스레드그룹(Thread Group)이 개발했다. 스레드그룹은 2014년 7월 설립된 얼라이언스로 구글 산하 네스트랩, 애플, 아마존, ARM홀딩스, 삼성전자, 퀄컴, NXP세미컨덕터 등이 참가하고 있다.
첫 표준 사양은 스레드 1.0은 스레드그룹 설립 1년 뒤인 2015년 출시됐다. 기반은 IEEE802.15.4로 노이즈에 강하고 소비전력이 낮고 대규모 네트워크에 대응하는 것도 특징이다. 스레드는 모션세너나 일산화탄소 검출기, 가스 누설 검지기 등 기본적으로 비활성 상태가 계속되지만 필요할 때 확실하게 동작할 필요가 있는 것에 적합하다. 반대로 감시 카메라처럼 고대역폭을 필요로 하는 장치에는 적합하지 않다.
스레드는 허브나 브릿지가 필요없고 스레드 대응 기기끼리 상호 직접 통신할 수 있다. 또 스레드는 IPv6 기반 프로토콜이다. 다시 말해 스마트폰, 태블릿, 컴퓨터, 와이파이 라우터 등 다른 IP 기반 장치에 직접 연결할 수 있다. 스레드는 신뢰도 높은 메쉬 기능을 제공하기 때문에 한 곳에서 오류가 발생하면 네트워크 전체에 장애가 발생하는 단일 장애 지점이 발생할 수 없다는 것도 큰 특징이다. 스레드 네트워크는 라우터 64대를 포함한 250대 이상 장치를 지원할 수 있다.
스레드는 저지연을 지원하는 IoT용 저전력 통신 프로토콜로 설계됐다. IoT용 통신 프로토콜로는 블루투스 LE, 지그비, Z-웨이브 등이 존재하지만 모두 소비전력이 적게 설계됐다. 예를 들어 BLE는 원래는 유선 접속하는 걸 저전력으로 무선 접속하기 위한 프로토콜로 설계했지만 대조적으로 스레드는 장시간 휴면 모드로 돌아갔을 때 한 패킷을 보내고 다시 휴면으로 돌아가 배터리를 최대한 길게 유지하려는 장치를 위한 프로토콜로 설계됐다.
일부 IoT 장치는 배터리로 구동되며 이런 장치는 항상 활성 상태가 아니며 절전 모드에서 복귀할 때 데이터를 송수신할 수 있다. 스레드 지원 기기는 절전에서 복귀한 시기 데이터 송수신을 실시해 직후 다시 절전 상태로 돌아가게 설계됐다. 이렇게 해 기기 내장 배터리 소비를 최대한 억제할 수 있다.
또 스레드 직접 통신 기능과 250대 이상 장치를 지원할 수 있는 대규모 네트워크를 구성할 수 있다는 점으로 지연이 줄어든다. 실리콘랩스가 실시한 테스트에선 BLE나 지그비보다 훨씬 지연이 적은 것으로 나타났다.
스레드 메쉬 네트워크를 형성해 스레드 지원 기기는 다른 기기에의 최적 루트를 찾아내 소비 전력과 지연 감축을 실현하고 있다고 한다. 더 많은 스레드 라우터가 네트워크에 있으면 한 라우터가 오프라인 상태가 되더라도 다른 라우터가 이 역할을 보완해 전체 네트워크가 다운되지 않는다.
이전 버전과의 호환성을 위해 스레드그룹은 기술적으로 지그비는 스레드와 마찬가지로 IEEE802.15.4에서 작동한다. 따라서 지그비 제품은 스레드로 업그레이드할 수 있지만 스레드는 IP 기반 프로토콜이므로 메모리와 같은 다른 리소스 요구 사항이 있다. 제품이 적절한 리소스 구조로 구축되지 않은 경우 업그레이드할 수 없다. 예를 들어 필립스 휴(Philips Hue) 같은 제품은 이미 매터를 지원하지만 기존 지그비 호환 전구를 스레드 호환으로 대체할 계획은 없다고 말한다.
스레드 네트워크를 인터넷 같은 외부 네트워크에 연결하려면 보더 라우터가 필요하다. 하지만 지원 장치를 여러 개 연결하기 위한 다른 브리즈를 준비할 필요는 없다. 스레드를 지원하면 모든 IoT 장치가 제조업체 관계없이 스레드 라우터에 연결할 수 있다. 또 스레드 통신은 모두 암호화되어 있어 라우터에서 라우팅한 트래픽을 들여다볼 수 없다.
사용하는 스레드 지원 기기가 상호 통신하기 위해 보더 라우터는 필요하다는 건 아니지만 인터넷과 접속하는 경우 보더 라우터가 필요하다. 예를 들어 집 조명과 에어컨을 실외 스마트폰에서 조작하려면 보더 라우터를 이용해 스레드 네트워크를 외부 네트워크에 연결해야 한다.
스레드는 다른 제조업체 IoT 장치를 메쉬 네트워크 하나에 결합하는 프로토콜 표준 중 하나다. 하지만 실제로는 다양한 버전(Matter over Thread, HomeKit over Thread, Google/Weave over Thread, Open Thread)이 존재한다. 모두 같은 스레드지만 스레드상에서 실행되는 애플리케이션이 다른 것이다.
이전에는 앱이 다르면 스레드 네트워크 자격증명을 공유할 수 없어 호환성에 문제가 있었다. 하지만 현재 최신 버전인 스레드 1.3.0에선 애플과 구글이 발표한 API와 결합해 다른 앱간에 스레드 자격 증명을 공유할 수 있게 됐다. 다시 말해 스레드 1.3.0에선 애플 홈팟 미니나 구글 네스트 허브 등 다른 제조업체 제품이라도 한 네트워크 안에서 보더 라우터로 기능한다는 것이다.
지금 스마트홈은 인터넷 여명기와 같다. 여러 브리지와 장치가 필요하다. IP 기반 스레드는 네트워크에 원활하게 액세스할 수 있으며 본질적으로 홈오토메이션을 만들어줄 것으로 기대되고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.