阿壩Wi-SUN：支撐智慧城市、智能制造的智能泛在物聯(lián)網(wǎng)

Wi-SUN是Wireless Smart Utility Network的縮寫，使用在日本被稱為特定小功率無(wú)線的920MHz頻段，與使用2.4GHz和5GHz頻段的Wi-Fi相比，雖然通信速度較慢，但具有通信距離長(zhǎng)、可繞過(guò)障礙物且易接通、低功耗的優(yōu)點(diǎn)。

● Wi-SUN是近年備受行業(yè)矚目的LPWAN低功耗廣域網(wǎng)路成員，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)被普遍應(yīng)用在智能電表與智慧電網(wǎng)領(lǐng)域。

● Wi-SUN 專為擴(kuò)展長(zhǎng)距離功能、高數(shù)據(jù)吞吐量和 IPv6 支持而打造，可簡(jiǎn)化工業(yè)應(yīng)用和智慧城市演變的無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施。Wi-SUN FAN在數(shù)據(jù)速率和能耗方面提供了靈活性。

● Wi-SUN傳輸技術(shù)的特性在于具備遠(yuǎn)程傳輸、安全性、可擴(kuò)展性高、可互通。

Wi-SUN 通過(guò)啟用互操作性、多服務(wù)和安全的無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，為服務(wù)提供商、公用設(shè)施、市有關(guān)部門/地方有關(guān)部門和其他企業(yè)提供智能泛在網(wǎng)絡(luò)。Wi-SUN為未來(lái)的智慧城市網(wǎng)絡(luò)提供了無(wú)限可能。

日本的代表性電力公司已標(biāo)準(zhǔn)采用Wi-SUN作為智能電表（新一代電表）和家庭內(nèi)HEMS（Home Energy Management System）之間的B路由通信。

Wi-SUN在被采用作為電力B路由的通信方式后，預(yù)計(jì)還會(huì)向接入HEMS網(wǎng)關(guān)的空調(diào)和照明等拓展，今后也很有希望向HAN（Home Area Network）等普及。

WI-SUN和其他LPWAN技術(shù)比較：

Wi-SUN具有通信距離比Wi-Fi更長(zhǎng)，且數(shù)據(jù)傳輸速度比LoRa WAN和Sigfox更快的特點(diǎn)。由于它速率和傳輸距離適中，而且不依賴于基站，是一種恰到好處的無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)，可以說(shuō)是在IoT市場(chǎng)中應(yīng)用范圍最廣的無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)。因此，它可以與未來(lái)有望普及的5G并存，并可以作為5G的補(bǔ)充來(lái)使用。

Wi-SUN聯(lián)盟中有一個(gè)制定關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)的工作小組（以下簡(jiǎn)稱“WG”）。其中，根據(jù)HAN WG、JUTAWG、FAN WG工作組制定的三種標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)開始了認(rèn)證工作，并已開展市場(chǎng)實(shí)際運(yùn)用的推廣。

Wi-SUN技術(shù)特色：

一是Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)：使得Wi-SUN可以進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸且具備自動(dòng)組網(wǎng)與自動(dòng)修復(fù)功能；

二是具備主動(dòng)隨機(jī)數(shù)跳頻：Wi-SUN使用的是Sub-GHz頻段，由于Wi-SUN具備主動(dòng)隨機(jī)數(shù)跳頻機(jī)制，可以使其訊號(hào)在受到噪聲干擾時(shí)主動(dòng)選擇其他較干凈的頻段進(jìn)行信息傳輸。

WI-SUN芯片特點(diǎn)：

1、遠(yuǎn)程和長(zhǎng)距離 - 單跳端到端視線傳輸距離大于10km (數(shù)據(jù)速率50kbps)；多跳網(wǎng)絡(luò)傳輸距離大于數(shù)十km (數(shù)據(jù)速率可達(dá)300kbps)。

2、可擴(kuò)展性 - IPv6/ 6LowPAN 增強(qiáng)了傳感器網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性和移動(dòng)性。

3、強(qiáng)大的安全性 - Wi-SUN的安全機(jī)制包含了認(rèn)證與加密兩大塊，包含802.1X， EAP-TLS， PKI， 802.11i等標(biāo)準(zhǔn)都支持，認(rèn)證Key為動(dòng)態(tài)，逾期后需要重新產(chǎn)生Key。透過(guò)這種方式，可以確定網(wǎng)絡(luò)是無(wú)法隨意被駭入的。數(shù)據(jù)的加密則可使用 AES128/256。

4、遠(yuǎn)程韌體升級(jí) - 雙向通訊互動(dòng)、互聯(lián)互通。

5、自組網(wǎng)/自修復(fù)網(wǎng)絡(luò) – 千點(diǎn)以上網(wǎng)狀節(jié)點(diǎn)自適應(yīng)連網(wǎng)分級(jí)拓樸。

6、抗干擾強(qiáng) - 通道跳頻，出色的選擇性，對(duì)防敏感干擾具有高度抗性。

7、載波偏移容錯(cuò)強(qiáng) - 在大載波頻率漂移時(shí)性能非常穩(wěn)定。

8、低延遲/快速響應(yīng) - Sub-GHz RF 的延遲小于 20ms，1000個(gè)節(jié)點(diǎn)半小時(shí)可以自組網(wǎng)。

9、低功耗：Wi-SUN節(jié)點(diǎn)可以選擇較短距離的路由/中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳輸從而節(jié)約能量，而不必像LoRa那樣當(dāng)組網(wǎng)形成后傳輸距離就確定了（因?yàn)橹挥幸惶?/span>

Wi-SUN網(wǎng)絡(luò)里有個(gè)Border Router 就是中心節(jié)點(diǎn)的角色。雖然Wi-SUN有定義轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)(Routing Node)與葉節(jié)點(diǎn)(Leaf node)的角色，但在網(wǎng)絡(luò)中并不是固定配置，而是看網(wǎng)絡(luò)狀況自動(dòng)變換是否需為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)幫其他網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的通訊還需透過(guò)Border Router 來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)，但由于支持IPv6的特性，若是以TCP方式傳送，是直接兩個(gè)IP間通訊，可以視為兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相互通信。

Wi-SUN場(chǎng)域網(wǎng)絡(luò)(FAN)是一種高度穩(wěn)健、低功耗的物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，它擁有眾多支持大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)速率選項(xiàng)。將 Wi-SUN確立為真正的智慧城市協(xié)議，其原因在于它可以支持現(xiàn)有和新興應(yīng)用的可擴(kuò)展性、安全性、互操作性和廣度。

Wi-SUN FAN以極少的額外基礎(chǔ)設(shè)施，在從農(nóng)村到人口密集的城市社區(qū)的各種地形環(huán)境中提供安全、經(jīng)濟(jì)高效且彈性的連接。如今的智慧城市發(fā)展面向智能計(jì)量、智能路燈系統(tǒng)、公共安全、交通監(jiān)控、噪音檢測(cè)和污染監(jiān)控，所有這些都是Wi-SUN的應(yīng)用目標(biāo)。Wi-SUN也非常適合的其他領(lǐng)域，例如將智能城市傳感器（廢棄物管理、自動(dòng)售貨機(jī)）和DER（分布式能源）集成到電網(wǎng)中。

Wi-SUN場(chǎng)域網(wǎng)絡(luò)(FAN)是一種高度穩(wěn)健、低功耗的物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，它擁有眾多支持大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)速率選項(xiàng)。將 Wi-SUN確立為真正的智慧城市協(xié)議，其原因在于它可以支持現(xiàn)有和新興應(yīng)用的可擴(kuò)展性、安全性、互操作性和廣度。Wi-SUN還允許使用模式切換技術(shù)去根據(jù)應(yīng)用需求來(lái)調(diào)整數(shù)據(jù)速率。

到目前為止，大多數(shù)智慧城市應(yīng)用還一直在使用專有網(wǎng)絡(luò)，這些專有網(wǎng)絡(luò)通常是為特定應(yīng)用設(shè)計(jì)的，安全性和升級(jí)靈活性有限。它們通常還使用“星型”架構(gòu)，其中的設(shè)備要與基站接收器進(jìn)行通信。另一方面，Wi-SUN是一種自構(gòu)建、自修復(fù)的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，支持?jǐn)?shù)千個(gè)節(jié)點(diǎn)，不依賴于一個(gè)基站，從而提高了其可靠性和彈性。

Wi-SUN FAN架構(gòu)可以在有連接問(wèn)題時(shí)不斷地在這數(shù)千個(gè)節(jié)點(diǎn)之間重新路由數(shù)據(jù)，讓設(shè)備在最需要的時(shí)候（例如在極端風(fēng)暴、網(wǎng)絡(luò)攻擊、和/或電力使用限制導(dǎo)致輪流停電）獲得完整的網(wǎng)絡(luò)連接以及整個(gè)城市的持續(xù)服務(wù)支持。與傳統(tǒng)的LPWAN（低功耗廣域網(wǎng)）相比，Wi-SUN提供更高的數(shù)據(jù)速率和更低的延遲，以及低功耗、安全性和互操作性。

此外，Wi-SUN FAN在數(shù)據(jù)速率和能耗方面提供了靈活性，使用戶能夠更廣泛地處理智慧城市和其他應(yīng)用。智慧城市應(yīng)用對(duì)底層網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施提出了很高的要求，需要高度的安全性、可靠的連接性、發(fā)生故障或條件變化時(shí)的彈性等等。Wi-SUN FAN以極少的額外基礎(chǔ)設(shè)施，在從農(nóng)村到人口密集的城市社區(qū)的各種地形環(huán)境中提供安全、經(jīng)濟(jì)高效且彈性的連接。

智慧城市發(fā)展面向智能計(jì)量、智能路燈系統(tǒng)、公共安全、交通監(jiān)控、噪音檢測(cè)和污染監(jiān)控，所有這些都是Wi-SUN的應(yīng)用目標(biāo)。Wi-SUN也非常適合的其他領(lǐng)域，例如將智能城市傳感器（廢棄物管理、自動(dòng)售貨機(jī)）和DER（分布式能源）集成到電網(wǎng)中。