电水气热表计行业日益关注物联网无线传输技术,有鉴于此,本文将重点介绍广域大规模物联网技术-Wi-SUN,探索Wi-SUN无线传输技术的适用场景。
Wi-SUN无线传输技术概述
Wi-SUN(Wireless Smart Ubiquitous Network)技术基于IEEE802.15.4g、IEEE802和IETFIPv6标准的开放规范。Wi-SUN FAN是一种网状网络协议,具有自组网功能和自我修复(self-healing)功能,网络中的每个设备都可以与相邻设备通信,讯息可以在网络中的每个节点之间进行非常长距离的跳转。
Wi-SUN传输技术的特性在于具备远程传输、安全性、可扩展性高、可互通、容易布建、Mesh网状网络,加上耗电量低的特性(Wi-SUN模块的电池寿命有机会可以使用十年之久),被广泛应用在智能电表及家庭智能能源管理(HEMS)控制器等通讯装置,亦有利于打造广域大规模物联网。
Wi-SUN联盟成立于2012年,目前已有包括Silicon Labs(亦称“芯科科技”)等全球250多家会员,共同推出了数百种Wi-SUN认证产品。因为能使智慧电表、智慧路灯等设备连接到一个公共网络上的特点,在公用事业和智能城市建设中被广泛应用。Wi-SUN联盟的使命是利用开放式全球标准IEEE802.15.4g,通过测试和认证计划提供强大的产品连接性,发展Wi-SUN生态系统,实现智能城市和智慧公用通信网路的互操作性。
图1 Wi-SUN是一种802.15.4g网状网络协议(图片来源:Wi-SUN Alliance)
联盟认证计划助推互联互通
Wi-SUN技术具备以下三大特性:互操作性(Interoperability)、广泛性与可扩展性(Ubiquitous & Scalable)、安全性,这也是Wi-SUN联盟一直致力在做的。
从联盟成立之初,就一直致力于广域大规模物联网的自组网、自修复与互联互通,推动「智能公用事业网络(Smart Utility Network)」逐渐走向「智能泛在网络(Smart Ubiquitous Network)」。Wi-SUN联盟已推出户外局域网络(FAN)互操作性认证计划,由独立第三方测试实验室的严格测试,验证企业产品设备是否符合IEEE802.15.4g并可以与其他供货商的设备进行交互操作。而通过认证的设备可用于国内外所有部署了Wi-SUN网络的智能城市、智能(智慧)公用事业和其他物联网项目。
另外基于IP的设备身份验证与加密通信技术保证网络的安全性。而数以千万计可靠连接的端点证明基于Wi-SUN的物联网Mesh网络能够实现许多物联网客户需求的广泛性和可扩展性。
满足IoT两大应用领域-家庭、户外
Wi-SUN技术分别应用在两个领域:家庭局域网络(Home Area Network, HAN)和户外局域网络(Field Area Network, FAN):
家庭局域网络
当智能电表应用Wi-SUN通讯技术,消费者可透过家庭智能能源管理(Home Energy Management System, HEMS)控制器搭配专属APP查看家中产品用电信息及电费预算设定;另一方面,对于电力公司则可以精准分析用电量并主动优化能源管控,二者皆达到节能效果。智慧城市可以利用先进的计量基础设施(AMI)或街道照明网络提供的现有无线通信基础设施,以实现其他应用,如智能交通信号、公共交通标志、智能停车场、电动汽车充电站等。
户外局域网络
FAN的应用主要面向于大型场域中的设施,如智慧电网、智慧路灯等,让公共设施联机到相同场域网络并实现互操作性。
应用案例
因应电力自由化趋势,日本于2013年采纳Wi-SUN标准的IEEE 802.15.4g为B Route(智能电表与家庭能源管理系统(HEMS)之界接路径)无线通信技术标准。
Wi-SUN通讯协议在日本政府的推广之下,逐渐导入至智能电表应用之中,近期更将应用拓展至智能家庭领域之中。由于该联机技术传输距离远、省电等特性,有望在智慧家庭领域大显身手。
随着Wi-SUN技术在日本区域市场的渗透率逐渐提升,该模块单价竞争力也将逐渐提升,有望在2022年前与蓝牙、Wi-Fi抗衡,成为重要的通用通讯协议。