OpenThread 边界路由器

边界路由器是能够在网状网络内外路由数据包的设备。Thread 边界路由器是连接 Thread 网络和其他基于 IP 的网络（如 Wi-Fi 或以太网）的设备。以下是 OTBR 支持的关键网络功能：

  • Thread 和 Wi-Fi/以太网网络之间的双向 IP 连接。

  • 通过 mDNS（在 Wi-Fi/以太网链路上）和 SRP（在 Thread 网络中）进行双向服务发现。

  • 基于基础架构的 Thread 分区通过 IP 链路合并。

  • 外部 Thread 委托（例如，手机）来验证并将 Thread 设备加入 Thread 网络。

../../../../../_images/otbr.png

通过 OTBR 连接 Thread 网络和其他基于 IP 的网络

需求

要建立 OpenThread 边界路由器（OTBR）环境，请确保您拥有以下硬件和软件。以下是详细的设置要求：

硬件

  • 一台树莓派 3/4 设备和至少 8 GB 容量的 SD 卡

  • 一台未在路由器上启用 IPv6 Router Advertisement Guard 的 Wi-Fi AP

  • 8771GUV RCP dongle

  • Matter 设备（例如智能插座）

  • 一台至少搭载 Android 8.1 的 Android 手机

软件

需求

角色

硬件

软件

OTBR

树莓派

RTL8771GUV RCP dongle

树莓派 Imager

Wi-Fi AP

Wi-Fi AP

Thread 终端设备

Matter 设备（例如智能插座）

测试设备

Android 手机

CHIPTool

环境设置和测试流程

在树莓派上设置 OTBR

前提条件 用户应为 OTBR 准备一个 RCP 模式的 Thread 设备。

  • 设置树莓派。

  • 下载并安装 树莓派 Imager。

  • 选择 选择操作系统 ‣ 其他通用操作系统 ‣ Ubuntu ‣ Ubuntu 20.04 或更高版本（32 位或 64 位） 。

    ../../../../../_images/raspi_setup1.png

  • 选择 选择存储 ‣ 选择外部 SD 卡。

    ../../../../../_images/raspi_setup2.png

  • 选择 设置， 填入 主机名 字段，勾选 启用 SSH，并填入用户名和密码字段，必要时勾选 配置无线局域网，并填入 SSID 和密码字段。

    ../../../../../_images/raspi_setup3.png

  • 保存并点击写入按钮，将引导镜像写入 SD 卡。

  • 将 SD 卡插入树莓派并上电，现在您已完成树莓派的设置。

  1. 克隆 OTBR 仓库。

    git clone https://github.com/openthread/ot-br-posix

  2. 修改 RCP dongle 的设备端口。

    • 将设备端口修改为 ttyACM0，波特率修改为 2000000。

    cd ot-br-posix
vi CMakeLists.txt
set(OTBR_RADIO_URL "spinel+hdlc+uart:///dev/ttyACM0?uart-baudrate=2000000"

  3. 构建并安装 OTBR。

    • 安装依赖。

    ./script/bootstrap

    • 使用以太网进行边界路由。

    INFRA_IF_NAME=eth0 ./script/setup

    • 使用 WiFi 进行边界路由。

    INFRA_IF_NAME=wlan0 ./script/setup

备注

如果不确定网络接口名称，可以输入 ifconfig 命令列出所有网络接口。

  1. 验证 8771GUV RCP dongle 用于 OTBR。

    • 将 USB 端口连接到树莓派和 8771GUV RCP dongle 之间。

    • 重启并检查 OTBR 状态。

    • 8771GUV 会被识别为 /dev/ttyACM0，活跃（运行）状态表示您成功在树莓派上设置了 OTBR。

    $ sudo service otbr-agent restart
$ sudo service otbr-agent status
● otbr-agent.service - Border Router Agent
Loaded: loaded (/lib/systemd/system/otbr-agent.service; enabled; vendor preset: enabled)
Active: active (running) since Mon 2021-03-01 05:46:26 GMT; 2s ago
Main PID: 2997 (otbr-agent)
  Tasks: 1 (limit: 4915)
CGroup: /system.slice/otbr-agent.service
         └─2997 /usr/sbin/otbr-agent -I wpan0 -B wlan0 spinel+hdlc+uart:///dev/ttyACM0?uart-baudrate…
Mar 01 05:46:26 raspberrypi otbr-agent[2997]: Initialize OpenThread Border Router Agent: OK
Mar 01 05:46:26 raspberrypi otbr-agent[2997]: Border router agent started.

测试步骤

按照以下指示操作：

  1. 启动 OTBR 并形成 Thread 网络。

    • 启动 otbr-agent 服务。

    $ sudo service otbr-agent restart
$ sudo service otbr-agent status
● otbr-agent.service - Border Router Agent
Loaded: loaded (/lib/systemd/system/otbr-agent.service; enabled; vendor preset: enabled)
Active: active (running) since Mon 2021-03-01 05:46:26 GMT; 2s ago
Main PID: 2997 (otbr-agent)
  Tasks: 1 (limit: 4915)
CGroup: /system.slice/otbr-agent.service
         └─2997 /usr/sbin/otbr-agent -I wpan0 -B wlan0 spinel+hdlc+uart:///dev/ttyACM0?uart-baudrate…
Mar 01 05:46:26 raspberrypi otbr-agent[2997]: Initialize OpenThread Border Router Agent: OK
Mar 01 05:46:26 raspberrypi otbr-agent[2997]: Border router agent started.

    • 形成 Thread 网络。

    > ot-ctl dataset init new
> ot-ctl dataset commit active
> ot-ctl ifconfig up
> ot-ctl thread start

    • 等待几秒钟并验证网络状态。

    小技巧

    确保 OTBR 成为 leader 角色。

    > ot-ctl state
leader

    > ot-ctl netdata show
Prefixes:
fd76:a5d1:fcb0:1707::/64 paos med 4000
Routes:
fd49:7770:7fc5:0::/64 s med 4000
Services:
44970 5d c000 s 4000
44970 01 9a04b000000e10 s 4000
Done

    > ot-ctl ipaddr
fda8:5ce9:df1e:6620:0:ff:fe00:fc11
fda8:5ce9:df1e:6620:0:0:0:fc38
fda8:5ce9:df1e:6620:0:ff:fe00:fc10
fd76:a5d1:fcb0:1707:f3c7:d88c:efd1:24a9
fda8:5ce9:df1e:6620:0:ff:fe00:fc00
fda8:5ce9:df1e:6620:0:ff:fe00:4000
fda8:5ce9:df1e:6620:3593:acfc:10db:1a8d
fe80:0:0:0:a6:301c:3e9f:2f5b
Done

  2. 打开 Matter 设备。

    • 打开 Matter 设备电源。

    • 等待手机开始配网过程。

备注

请注意，如果 Matter 设备已与其他移动设备配网，您可以按照 Matter 设备的指南将其恢复出厂设置（例如：按住电源键 10 秒）。

  1. 将手机连接到 WiFi。

    • 将手机连接到与 OTBR 相同的 WiFi 接入点（AP）。

    • 确保手机和 OTBR 在同一网络上。

  2. 启动 CHIPTool App。

    • 选择 PROVISION CHIP DEVICE WITH THREAD 项目扫描 Matter 设备的二维码。

    • 一旦成功，将显示 OTBR 的设置页面，如下图所示。

    ../../../../../_images/chiptool1.png

    • 填写 OTBR 的相应设置后，点击 SAVE NETWORK 开始配网。

    • 用户可以在 OTBR 上输入以下命令以获取相应设置：

    > ot-ctl channel
> ot-ctl panid
> ot-ctl extpanid
> ot-ctl networkkey

    备注

    在开发阶段，由于尚未获得正式证书，配网过程中可能会弹出如下图所示的对话框。请选择 CONTINUE 继续。右下角显示的对话框弹出时，表示配网成功。

    ../../../../../_images/chiptool2.png

  3. 完成调试。

    • 等待调试过程完成。

    • 完成后，继续下一步。

  4. 进入控制面板。

    • 在 CHIPTool 应用中，选择菜单项：LIGHT ON/OFF & LEVEL CLUSTER。

    • 这将打开 Matter 设备的控制面板。

  5. 控制 Matter 设备。

    • 使用手机通过 OTBR 控制 Matter 设备。

    • 测试打开和关闭灯光、调节灯光亮度等功能。

    • 最后，你可以通过手机通过 OTBR 按下图控制 Matter 设备。

    ../../../../../_images/chiptool3.png

    • 下图说明了通过 OTBR 控制 Matter 设备的测试步骤。

    ../../../../../_images/otbr_test_steps.png

    通过 OTBR 控制 Matter 设备的测试步骤