Di recente, RF-star , una società IoT wireless veterana in Cina, ha annunciato di essersi unita a Texas Instruments per lanciare diversi prodotti Wi-SUN , concentrandosi sullo sviluppo di mesh ad area ampia, sperando di fornire ai clienti un ambiente di sviluppo di soluzioni integrato di end-edge-cloud nel campo dell'IoT industriale e delle strutture pubbliche. I prodotti divulgati dalla società includono una varietà di moduli di comunicazione Wi-SUN basati sulle serie TI CC1352 e CC1312, che supportano la comunicazione multi-banda Sub1G e 2,4 GHz e supportano reti auto-organizzanti tramite mesh e multi-hop. La distanza di un singolo salto può raggiungere diversi chilometri.

Storia dello sviluppo di Wi-SUN

Anche per la maggior parte delle persone nella cerchia IoT, Wi-SUN è una nuova tecnologia. In realtà è stato creato per più di una dozzina di anni. Tuttavia, ha fluttuato solo negli ultimi anni dopo che più importanti fornitori di chip e produttori di dispositivi si sono uniti all'alleanza tecnologica e hanno iniziato a promuovere la tecnologia.

Già nel 2008 non esisteva uno standard di comunicazione wireless unificato per la rete WAN nel settore, mentre all'epoca esistevano vari protocolli di comunicazione wireless nel settore. Ciò che questi protocolli hanno in comune è che hanno adottato lo standard IEEE 802.15.4. Ma non riescono ancora a ottenere l'interconnessione nel livello dell'applicazione. Per risolvere questo complesso problema è nata Wi-SUN FAN (Wireless Utility Field Area Network), una rete mesh wireless su larga scala basata su tecnologia IP. Lo standard si impegna a diventare lo standard di rete mesh wireless globale con interoperabilità. Con l'implementazione dello standard, l'alleanza Wi-SUN è stata fondata nel 2012. Attualmente, l'alleanza ha più di 250 membri in tutto il mondo, tra cui Cisco, ARM, Texas Instruments e Itron, ecc.

Negli ultimi due anni, lo standard Wi-SUN è maturato e centinaia di milioni di dispositivi abilitati Wi-SUN sono stati distribuiti in tutto il mondo. È ampiamente utilizzato nei servizi pubblici e nelle strutture delle città intelligenti grazie alla sua caratteristica di consentire il collegamento di contatori intelligenti, lampioni intelligenti e altri dispositivi a una rete pubblica.

La tecnologia Wi-SUN è una specifica aperta basata sui protocolli standard IEEE 802.15.4g, IEEE 802 e IETF IPv6. Wi-SUN FAN è un protocollo di rete mesh che supporta funzioni di auto-organizzazione e autorigenerazione. Ogni dispositivo nella rete può comunicare con i suoi vicini e i segnali possono essere trasmessi a ciascun nodo della mesh, facendo salti a lungo raggio nel mezzo.

Wi-SUN offre trasmissione a lunga distanza, sicurezza, alta scalabilità, interoperabilità, facile implementazione, rete mesh e basso consumo energetico (la durata della batteria dei moduli Wi-SUN può essere utilizzata per dieci anni). È ampiamente utilizzato nei contatori intelligenti e nei controller per la gestione dell'energia intelligente (HEMS) della famiglia per la comunicazione ed è anche favorevole alla creazione di un'Internet delle cose su larga scala ad ampia area.

Lo standard Wi-SUN consiste principalmente in due sotto-specifiche, ovvero FAN e HAN. Le differenze di tecnologia e scenari applicativi sono le seguenti:

01

FAN

• Supporta il livello PHY IEEE 802.15.4G, il livello MAC IEEE 802.15.4E, 6LoWPAN, RPL, IPv6 e altri protocolli standard;
• Supporta la trasmissione di dati multi-hop tra i nodi;
• Supporta la trasmissione multicanale a salto di frequenza;
• Supporta la crittografia AES e l'autenticazione basata su 802.1x;
• Viene utilizzato principalmente per reti di contatori intelligenti e lampioni intelligenti in aree urbane dense che richiedono una trasmissione multi-hop.

02

HAN

• Supporta il livello PHY IEEE 802.15.4G, il livello MAC IEEEE 802.15.4E, 6LoWPAN e IPv6 e altri protocolli standard;
• Trasmissione dati uno-a-uno o uno-a-molti tra nodi;
• Supporta la crittografia AES e l'autenticazione basata su 802.1x;
• Viene principalmente applicato in scenari applicativi domestici, utilizzando il nodo centrale per comunicare con vari dispositivi della famiglia per comunicazioni uno-a-uno o uno-a-molti.

La tipica architettura applicativa di Wi-SUN FAN è mostrata nella figura seguente, dove il livello FAN è un diagramma di dispositivi intelligenti incorporati con lo stack Wi-SUN FAN combinato con l'instradamento alla rete PAN. I nodi di edge routing di diverse reti PAN a livello WAN accedono alla rete pubblica attraverso diverse modalità di comunicazione.

Vantaggi della tecnologia basata su IP

1 ► Forte interoperabilità

È un vantaggio unico dell'architettura IP. Le architetture IP in esecuzione su diversi tipi di livelli di collegamento possono comunicare tra loro e IP consente inoltre la comunicazione con reti e applicazioni legacy.

2► Architettura universale e stabile

Il successo delle architetture IP si è dimostrato sostenibile, principalmente a causa del fatto che le architetture IP sono progettate per l'evoluzione dei protocolli e dei meccanismi del livello applicativo indipendentemente dai protocolli e dai meccanismi di rete sottostanti, realizzando così i principi fondamentali dell'end-to-end comunicazione. Per i dispositivi intelligenti in scenari applicativi industriali, la stabilità e l'affidabilità dei dispositivi e delle reti sono estremamente importanti. Il fatto che l'architettura IP sia stata applicata in tali scenari rassicura la stabilità del sistema.

3► Alta scalabilità

L'ampia adozione dell'architettura IP in Internet ne ha giustificato la scalabilità. La sua implementazione globale mostra che le architetture IP possono essere applicate su un gran numero di sistemi e funzionare bene su diversi protocolli sottostanti.

Domande frequenti sulla tecnologia Wi-SUN

► Possiamo fare un confronto completo tra Wi-SUN, LoRa, NB-iot e CAT.1 su parametri come consumo energetico, velocità di trasmissione, licenza (a pagamento o gratuita), sicurezza e costo?

A: Fare riferimento alla tabella seguente~

►Quali sono le principali differenze tra Wi-SUN e ZigBee? Come si confronta il suo consumo energetico con ZigBee? Poiché il pacchetto di un Wi-SUN è più lungo di quello di ZigBee, quale costo aggiuntivo dovrà sostenere, ad esempio per quanto riguarda il consumo di energia? Qual è il protocollo di routing utilizzato dal livello di rete Wi-SUN? E quali sono i suoi vantaggi rispetto a Zigbee al riguardo?

R: Wi-SUN viene utilizzato principalmente per la copertura di reti geografiche, con una distanza single-hop di diversi chilometri. ZigBee viene utilizzato principalmente per la copertura della rete interna, con distanze single-hop generalmente inferiori a 100 metri. Inoltre, i protocolli di due tipi di tecnologia sono alquanto diversi. In termini di consumo di energia, entrambi sono uguali nelle stesse condizioni di trasmissione. Quando si trasmettono pacchetti lunghi, il tasso di perdita di pacchetti del Wi-SUN aumenterà nelle stesse condizioni. Il protocollo di routing del Wi-SUN è RPL mentre ZigBee utilizza principalmente AODV. RPL è un protocollo a bassa potenza adatto per IPv6, che può ottimizzare il percorso in base a fattori quali larghezza di banda, latenza e conteggio dei salti, ecc. AODV copre IPv6 e progettazione a bassa potenza.

►Quali vantaggi ha il Wi-SUN rispetto a LoRa in scenari di utilizzo a bassa potenza con limitazione della batteria?

R: Sotto il limite della batteria, i nodi Wi-SUN possono scegliere un nodo di instradamento/relè a distanza più breve per la trasmissione per risparmiare energia, invece di dover determinare la distanza di trasmissione quando la rete è formata come LoRa (perché c'è solo un salto).