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              始于2012,廣域物聯網通信技術Wi-SUN的IoT之路

              2020-04-14 09:26 物聯傳媒
              關鍵詞:Wi-SUNIoT

              導讀:作為一種持續發展著的技術,Wi-SUN憑借其各項技術特性均有良好的表現,也確實正在全球范圍的公用事業網絡和智慧城市基礎設施設備中快速崛起。

              一段智能電網往事

              那是2017年初,

              一個平常的日子,

              某電力公司老總去找了

              該地區公用事業委員會某領導。

              2018年的某天,

              同樣是一個一個平平無奇的日子。

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              名詞掃盲:Wi-SUN?Wi-SUN聯盟?Wi-SUN FAN?

              何為Wi-SUN?

              Wi-SUN全稱是Wireless Smart Ubiquitous Network,也可理解為智能公用事業網絡Smart Utility Network,但目前逐漸發展向智能泛在網絡Smart Ubiquitous Network。它是一種基于非授權頻段的傳輸技術,基于IEEE 802.15.4g標準,是廣域物聯網通信技術成員之一。

              何為Wi-SUN 聯盟?

              Wi-SUN聯盟是一個推廣用于FAN(客戶端場域網)與HAN(家庭客戶端場域網)的無線通信技術應用及Wi-SUN Certified?產品認證的非營利國際性組織,致力于推動未來智慧電網以及智慧城市應用的發展。該聯盟成員包括Wi-SUN產業鏈各企業單位、公用事業單位、學術機構、政府機構以及監管組織。

              何為Wi-SUN FAN?

              Wi-SUN FAN(Field Area Networks)是一種網狀網絡協議,網絡中的每個設備都可以與相鄰設備通信,這使得它的信息可以在網絡中的每個節點之間進行非常長距離的跳轉。此外,Wi-SUN FAN具有自組網功能,可以輕松地將新設備添加到網絡中;它同時具有自我修復功能,如果一條路徑斷線,網絡將自動重新路由到網關.

              IEEE 802.15.4家族與Wi-SUN

              1998年3月,IEEE 802.15工作組成立。這個工作組致力于WPAN網絡的物理層和鏈路層的標準化工作,該工作組下還有四個細分任務組802.15.1/2/3/4, 分別制定適合不同應用的標準。其中802.15.4標準由任務組TG4針對低速無線個人區域網絡(LR-WPAN)制定標準。IEEE 802.15.4標準為LR-WPAN網絡制定了物理層和鏈路層子層協議。

              正如前文所提,Wi-SUN是一種基于IEEE 802.15.4g標準的傳輸技術,那么且來看看IEEE 802.15.4的家族情況及其與Wi-SUN的關系:

              IEEE 802.15.4定義了無線個人網絡的物理層和鏈路層方法,基于802.15.4又衍生了網絡層的不同應用,如IEEE 802.15.5, ZigBee, 6LoWPAN, WirelessHART和 ISA100.11a。

              IEEE 802.15.4a、4b定義了不同物理層的接入方式,4b是對4a的改進。

              IEEE 802.15.4c定義了應用于中國的頻段。

              IEEE 802.15.4d定義了應用于日本的頻段,并定義了鏈路層。

              IEEE 802.15.4e改進了鏈路層定義和工業領域的應用。

              IEEE 802.15.4f定義了有源RFID的鏈路層。

              IEEE 802.15.4g定義了公用事業應用無線個人網的鏈路層,即Wi-SUN聯盟。

              IEEE 802.15.4u作為Wi-SUN FAN規范,針對印度市場定義了物理層

              始于IEEE 802.15.4g,Wi-SUN開啟IoT之路

              一路走來,Wi-SUN發展現狀如何?

              生態方面:

              Wi-SUN聯盟作為一個權威性組織,該聯盟的會員情況一定程度上能夠代表整個Wi-SUN產業的產業鏈情況。迄今為止,聯盟的成員來自各個國家和地區,包括澳大利亞、巴西、加拿大、中國、歐洲、印度、日本、韓國、新加坡和美國等共有250多家的會員單位。目前已形成從芯片、模組、平臺、解決方案到終端,包含認證、測試較為完成的產業鏈格局。在Wi-SUN聯盟的支持下,Wi-SUN已發展為一個健康有序的生態系統。

              產品方面:

              Wi-SUN聯盟內的會員企業共同推出了150多種Wi-SUN認證產品,在全球已部署超過9500萬個支持Wi-SUN的設備。每個成員產品均需通過一系列針對互操作性的測試和認證計劃,因此可提供大量可互操作的產品,智能電表、智慧路燈等設備能連接到一個公共網絡上,因而在公用事業和智能城市中被廣泛應用。

              應用方面:

              Wi-SUN技術主要應用于公用事業、智慧城市和工業物聯網等領域中,如資產管理、環境監測、農業、結構健康監測、智能交通燈、公共交通標志、停車位、電動汽車充電站等場景應用。

              目前,Wi-SUN技術主要有兩個應用方向:FAN(客戶端場域網絡)和HAN(家庭客戶端場域網絡)。前者的應用主要面向于大型場域中的設施,如智能電網、智能路燈等,讓公共設施聯網到相同場域網絡并實現互操作性。而后者則是透過家庭智慧能源管理(HEMS)控制器,將智能家電與智能電表進行串聯,實現實時監控用電量,同時也可通過智能電表與FAN場景下的應用進行互通。

              Wi-SUN的技術特性

              從前文的描述中也可以感受到,互操作性是WiSUN高度強調并且成功實現的技術特定,然而除此以外WiSUN還具備了哪些特性?

              廣泛性與可擴展性:網絡設備的可擴展性是規劃物聯網時一個重要考慮因素,而Wi-SUN FAN,Wi-SUN的網狀網絡正好可以在設備容量和數量上進行擴展,其較高的帶寬使其更容易在未來添加更多的高流量傳輸需求的產品。

              安全性:Wi-SUN FAN提供經驗證的企業級安全認證,其關鍵區別在于本地公鑰基礎架構集成,它為網絡上的每個設備提供安全認證功能。這可以確保設備不會被惡意修改程序,因而證明傳入的韌體更新是系統認可的。這對于將要被布建在戶外數年甚至數十年的設備尤其重要。同時,其對IPv6與相關網絡安全特性的支持,如入侵檢測、流量塑形、網絡分析和滲透測試等。這使得Wi-SUN FAN能夠更有效地抵御DoS。

              電源效率:Wi-SUN FAN,設備可設計用于頻繁(間隔10秒)低延遲通信,休眠時小于2μA,接收時約8mA,發送時+10dBm小于14mA。低延遲功能支持實時指令,而不是等待設備喚醒并從網絡接收或發送消息。

              壽命:Wi-SUN FAN,許多Wi-SUN FAN的網絡都是以硬件包括電池壽命能達到15-20年的生命周期部署的,客戶可以在網絡上操作多代不同的設備,展示Wi-SUN FAN的前后兼容性。

              從兩組數據看Wi-SUN未來

              一組來自ARM的數據顯示:從規模上看,2020年代初期,物聯網設備的規模在200億至300億之間,價值約5萬億美。到了2035年,聯網設備將達到一萬億之多。未來智能電網、智能計量AMI、智慧街道照明和環境傳感器將推動將成為推動智慧城市建設的一個中堅力量。

              此外,據權威研究公司預計,全球IEEE 802.15.4芯片模組出貨量將在未來五年內翻三番,達到10億。其中IPv6協議增長率最快,包含802.15.4和其他技術的多協議芯片模組將占四分之一。

              可以看出,對于Wi-SUN來說,潛藏的市場發展空間是巨大的。

              作為一種持續發展著的技術,Wi-SUN憑借其各項技術特性均有良好的表現,也確實正在全球范圍的公用事業網絡和智慧城市基礎設施設備中快速崛起。當然了,要說Wi-SUN有啥缺點?那必然是成本了。據悉,目前其模組單價幾乎是藍牙的兩倍,未來若能在成本方面有更好的控制住,如研究機構所預測的,2022年有望降至于藍牙模組持平的水平,那么加上市場潛力的巨大也正給了Wi-SUN更大的可能性。

              注:本文部分內容援引自《LPWAN低功耗廣域網技術比較:Wi-SUN、LoRaWAN、NB-IoT》



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