Recentemente, a RF-star , uma empresa veterana de IoT sem fio na China, anunciou que se uniu à Texas Instruments para lançar vários produtos Wi-SUN , com foco no desenvolvimento de malha de área ampla, na esperança de fornecer aos clientes um ambiente de desenvolvimento de soluções integradas de nuvem de ponta no campo de IoT industrial e instalações públicas. Os produtos divulgados pela empresa incluem uma variedade de módulos de comunicação Wi-SUN baseados nas séries TI CC1352 e CC1312, que suportam comunicação Sub1G multibanda e 2,4 GHz e suportam redes auto-organizadas por malha e multi-hop. A distância de um único salto pode chegar a vários quilômetros.

Histórico de desenvolvimento do Wi-SUN

Mesmo para a maioria das pessoas no círculo da IoT, o Wi-SUN é uma nova tecnologia. Na verdade, ele foi criado por mais de uma dúzia de anos. No entanto, ele flutuou apenas nos últimos anos, depois que mais grandes fornecedores de chips e fabricantes de dispositivos se juntaram à aliança tecnológica e começaram a promover a tecnologia.

Já em 2008, não havia um padrão unificado de comunicação sem fio para a rede de longa distância na indústria, enquanto havia vários protocolos de comunicação sem fio na indústria naquela época. O que esses protocolos têm em comum é que adotaram o padrão IEEE 802.15.4. Mas eles ainda não conseguem realizar a interconexão na camada de aplicação. Para resolver esse problema complexo, surgiu o Wi-SUN FAN (Wireless Utility Field Area Network), uma rede mesh sem fio de larga escala baseada na tecnologia IP. O padrão está comprometido em se tornar o padrão global de rede mesh sem fio com interoperabilidade. Com a implementação do padrão, a aliança Wi-SUN foi estabelecida em 2012. Atualmente, a aliança tem mais de 250 membros em todo o mundo, incluindo Cisco, ARM, Texas Instruments e Itron, etc.

Nos últimos dois anos, o padrão Wi-SUN amadureceu e centenas de milhões de dispositivos habilitados para Wi-SUN foram implantados em todo o mundo. É amplamente utilizado em serviços públicos e instalações de cidades inteligentes devido ao seu recurso de permitir que medidores inteligentes, luzes de rua inteligentes e outros dispositivos sejam conectados a uma rede pública.

A tecnologia Wi-SUN é uma especificação aberta baseada nos protocolos padrão IEEE 802.15.4g, IEEE 802 e IETF IPv6. Wi-SUN FAN é um protocolo de rede mesh que suporta funções de auto-organização e auto-recuperação. Cada dispositivo na rede pode se comunicar com seus vizinhos e os sinais podem ser transmitidos para cada nó na malha, fazendo saltos de alcance muito longo entre eles.

O Wi-SUN apresenta transmissão de longa distância, segurança, alta escalabilidade, interoperabilidade, fácil implantação, rede mesh, bem como baixo consumo de energia (a vida útil da bateria dos módulos Wi-SUN pode ser usada por dez anos). É amplamente utilizado em medidores inteligentes e controladores de gerenciamento de energia inteligente da família (HEMS) para comunicação e também é propício para a construção de uma internet das coisas em larga escala de área ampla.

O padrão Wi-SUN consiste principalmente em duas subespecificações, a saber, FAN e HAN. As diferenças de cenários de tecnologia e aplicação são as seguintes:

01

FÃ

• Suporta camada PHY IEEE 802.15.4G, camada MAC IEEE 802.15.4E, 6LoWPAN, RPL, IPv6 e outros protocolos padrão;
• Suporte a transmissão de dados multi-hop entre nós;
• Suporte a transmissão de salto de frequência multicanal;
• Suporta criptografia AES e autenticação baseada em 802.1x;
• É usado principalmente para redes de medidores inteligentes e lâmpadas de rua inteligentes em áreas urbanas densas que requerem transmissão multi-hop.

02

HAN

• Suporte a camada PHY IEEE 802.15.4G, camada MAC IEEE 802.15.4E, 6LoWPAN e IPv6 e outros protocolos padrão;
• Transmissão de dados um para um ou um para muitos entre nós;
• Suporta criptografia AES e autenticação baseada em 802.1x;
• É aplicado principalmente em cenários de aplicativos domésticos, usando o nó central para se comunicar com vários dispositivos da família para comunicação um-para-um ou um-para-muitos.

A arquitetura de aplicação típica do Wi-SUN FAN é mostrada na figura a seguir, onde a camada FAN é um diagrama de dispositivos inteligentes incorporados ao Wi-SUN FAN Stack combinado com roteamento para a rede PAN. Os nós de roteamento de borda de diferentes redes PAN na camada WAN acessam a rede pública por meio de diferentes modos de comunicação.

Vantagens da tecnologia baseada em IP

1 ► Forte interoperabilidade

É uma vantagem exclusiva da arquitetura IP. As arquiteturas IP executadas em diferentes tipos de camadas de link podem se comunicar umas com as outras, e o IP também permite a comunicação com redes e aplicativos legados.

2► Arquitetura universal e estável

O sucesso das arquiteturas IP provou ser sustentável, principalmente devido ao fato de que as arquiteturas IP são projetadas para que os protocolos e mecanismos da camada de aplicação evoluam independentemente dos protocolos e mecanismos de rede subjacentes, realizando assim os princípios fundamentais de ponta a ponta. comunicação. Para dispositivos inteligentes em cenários de aplicação industrial, a estabilidade e confiabilidade de dispositivos e redes são muito importantes. O fato de a arquitetura IP ter sido aplicada em tais cenários garante a estabilidade do sistema.

3► Alta escalabilidade

A ampla adoção da arquitetura IP na Internet justificou sua escalabilidade. Sua implantação global mostra que as arquiteturas IP podem ser aplicadas em um grande número de sistemas e operar bem em diferentes protocolos subjacentes.

Perguntas frequentes sobre a tecnologia Wi-SUN

► Podemos fazer uma comparação abrangente entre Wi-SUN, LoRa, NB-iot e CAT.1 sobre parâmetros como consumo de energia, taxa de transmissão, licenciamento (cobrado ou gratuito), segurança e custo?

A: Por favor, consulte a tabela abaixo ~

►Quais são as principais diferenças entre Wi-SUN e ZigBee? Como seu consumo de energia se compara ao ZigBee? Como o pacote do Wi-SUN é mais longo que o do ZigBee, qual será o custo adicional, como no aspecto de consumo de energia? Qual é o protocolo de roteamento usado pela camada de rede Wi-SUN? E quais são suas vantagens sobre o Zigbee nesse sentido?

R: O Wi-SUN é usado principalmente para cobertura de rede de área ampla, com uma distância de salto único de vários quilômetros. O ZigBee é usado principalmente para cobertura de rede interna, com distâncias de salto único geralmente inferiores a 100 metros. Além disso, os protocolos dos dois tipos de tecnologia são um pouco diferentes. Em termos de consumo de energia, ambos são iguais nas mesmas condições de transmissão. Ao transmitir pacotes longos, a taxa de perda de pacotes do Wi-SUN aumentará nas mesmas condições. O protocolo de roteamento do Wi-SUN é RPL enquanto o ZigBee usa principalmente AODV. O RPL é um protocolo de baixo consumo de energia adequado para IPv6, que pode otimizar o caminho com base em fatores como largura de banda, latência e contagem de saltos, etc. O AODV cobre IPv6 e design de baixo consumo de energia.

►Quais vantagens o Wi-SUN tem sobre o LoRa em cenários de uso de baixa energia com restrição de bateria?

R: Sob restrição de bateria, os nós Wi-SUN podem escolher um nó de roteamento/relay de menor distância para transmissão para economizar energia, em vez de ter que determinar a distância de transmissão quando a rede é formada como LoRa (porque há apenas um salto).