Kürzlich gab RF-star , ein erfahrenes Unternehmen für drahtloses IoT in China, bekannt, dass es sich mit Texas Instruments zusammengetan hat , um mehrere Wi-SUN- Produkte auf den Markt zu bringen, die sich auf die Entwicklung von Wide-Area-Mesh konzentrieren, in der Hoffnung, Kunden eine integrierte Lösungsentwicklungsumgebung bereitzustellen von End-Edge-Cloud im Bereich Industrial IoT und öffentliche Einrichtungen. Zu den vom Unternehmen vorgestellten Produkten gehören eine Vielzahl von Wi-SUN-Kommunikationsmodulen auf Basis der CC1352- und CC1312-Serien von TI, die Sub1G-Multiband- und 2,4-GHz-Kommunikation sowie selbstorganisierende Netzwerke durch Mesh und Multi-Hop unterstützen. Die Entfernung eines einzelnen Hops kann mehrere Kilometer betragen.

Entwicklungsgeschichte von Wi-SUN

Selbst für die meisten Menschen im IoT-Kreis ist Wi-SUN eine neue Technologie. Tatsächlich wird es seit mehr als einem Dutzend Jahren erstellt. Allerdings kam es erst in den letzten Jahren auf den Markt, nachdem sich weitere große Chipanbieter und Gerätehersteller der Technologieallianz angeschlossen und begonnen hatten, die Technologie zu fördern.

Bereits 2008 gab es in der Branche keinen einheitlichen drahtlosen Kommunikationsstandard für das Wide Area Network, während es damals in der Branche verschiedene drahtlose Kommunikationsprotokolle gab. Gemeinsam ist diesen Protokollen, dass sie den IEEE 802.15.4-Standard übernommen haben. Aber sie können immer noch keine Verbindung in der Anwendungsschicht erreichen. Um dieses komplexe Problem zu lösen, wurde Wi-SUN FAN (Wireless Utility Field Area Network) ins Leben gerufen, ein groß angelegtes drahtloses Mesh-Netzwerk, das auf IP-Technologie basiert. Der Standard hat sich zum Ziel gesetzt, der globale Standard für drahtlose Mesh-Netzwerke mit Interoperabilität zu werden. Mit der Implementierung des Standards wurde 2012 die Wi-SUN-Allianz gegründet. Derzeit hat die Allianz mehr als 250 Mitglieder weltweit, darunter Cisco, ARM, Texas Instruments und Itron usw.

In den letzten zwei Jahren ist der Wi-SUN-Standard ausgereift, und Hunderte Millionen von Wi-SUN-fähigen Geräten wurden weltweit eingesetzt. Es wird häufig in öffentlichen Versorgungsunternehmen und Smart-City-Einrichtungen eingesetzt, da es die Möglichkeit bietet, intelligente Zähler, intelligente Straßenlaternen und andere Geräte mit einem öffentlichen Netzwerk zu verbinden.

Die Wi-SUN-Technologie ist eine offene Spezifikation, die auf den Standardprotokollen IEEE 802.15.4g, IEEE 802 und IETF IPv6 basiert. Wi-SUN FAN ist ein Mesh-Netzwerkprotokoll, das Selbstorganisations- und Selbstheilungsfunktionen unterstützt. Jedes Gerät im Netzwerk kann mit seinen Nachbarn kommunizieren, und Signale können an jeden Knoten im Mesh übertragen werden, wodurch Sprünge mit sehr großer Reichweite dazwischen erfolgen.

Wi-SUN zeichnet sich durch Langstreckenübertragung, Sicherheit, hohe Skalierbarkeit, Interoperabilität, einfache Bereitstellung, Maschennetzwerk sowie geringen Stromverbrauch aus (die Batterielebensdauer von Wi-SUN-Modulen kann zehn Jahre lang verwendet werden). Es wird häufig in intelligenten Zählern und HEMS-Controllern (Family Intelligent Energy Management) für die Kommunikation eingesetzt und trägt auch zum Aufbau eines weiträumigen Internets der Dinge bei.

Der Wi-SUN-Standard besteht hauptsächlich aus zwei Unterspezifikationen, nämlich FAN und HAN. Die Unterschiede der Technologie und Anwendungsszenarien sind wie folgt:

01

FAN

• Unterstützt IEEE 802.15.4G PHY-Schicht, IEEE 802.15.4E MAC-Schicht, 6LoWPAN, RPL, IPv6 und andere Standardprotokolle;
• Unterstützt Multi-Hop-Datenübertragung zwischen Knoten;
• Unterstützt Mehrkanal-Frequenzsprungübertragung;
• Unterstützt AES-Verschlüsselung und 802.1x-basierte Authentifizierung;
• Es wird hauptsächlich für Netzwerke aus intelligenten Zählern und intelligenten Straßenlaternen in dicht besiedelten städtischen Gebieten verwendet, die eine Multi-Hop-Übertragung erfordern.

02

HAN

• Unterstützt IEEE 802.15.4G PHY-Schicht, IEEEE 802.15.4E MAC-Schicht, 6LoWPAN und IPv6 und andere Standardprotokolle;
• Eins-zu-eins- oder Eins-zu-viele-Datenübertragung zwischen Knoten;
• Unterstützt AES-Verschlüsselung und 802.1x-basierte Authentifizierung;
• Es wird hauptsächlich in Heimanwendungsszenarien angewendet, wobei der zentrale Knoten verwendet wird, um mit verschiedenen Geräten in der Familie für eine Eins-zu-eins- oder Eins-zu-viele-Kommunikation zu kommunizieren.

Eine typische Anwendungsarchitektur von Wi-SUN FAN ist in der folgenden Abbildung dargestellt, in der die FAN-Schicht ein Diagramm von intelligenten Geräten ist, die in den Wi-SUN FAN Stack eingebettet sind, kombiniert mit Routing zum PAN-Netzwerk. Die Edge-Routing-Knoten verschiedener PAN-Netzwerke in der WAN-Schicht greifen über verschiedene Kommunikationsmodi auf das öffentliche Netzwerk zu.

Vorteile der IP-basierten Technologie

1 ► Starke Interoperabilität

Dies ist ein einzigartiger Vorteil der IP-Architektur. IP-Architekturen, die über verschiedene Arten von Verbindungsschichten laufen, können miteinander kommunizieren, und IP ermöglicht auch die Kommunikation mit Legacy-Netzwerken und -Anwendungen.

2► Universelle und stabile Architektur

Der Erfolg von IP-Architekturen hat sich als nachhaltig erwiesen, hauptsächlich aufgrund der Tatsache, dass IP-Architekturen so konzipiert sind, dass sich Protokolle und Mechanismen der Anwendungsschicht unabhängig von den zugrunde liegenden Netzwerkprotokollen und -mechanismen entwickeln und so die Grundprinzipien von End-to-End realisieren Kommunikation. Für Smart Devices in industriellen Anwendungsszenarien sind Stabilität und Zuverlässigkeit von Geräten und Netzwerken von großer Bedeutung. Die Tatsache, dass die IP-Architektur in solchen Szenarien angewendet wurde, versichert die Stabilität des Systems.

3► Hohe Skalierbarkeit

Die breite Annahme der IP-Architektur im Internet hat ihre Skalierbarkeit gerechtfertigt. Der globale Einsatz zeigt, dass IP-Architekturen auf eine große Anzahl von Systemen angewendet werden können und über verschiedene zugrunde liegende Protokolle hinweg gut funktionieren.

FAQ zur Wi-SUN-Technologie

► Können wir einen umfassenden Vergleich zwischen Wi-SUN, LoRa, NB-iot und CAT.1 über Parameter wie Stromverbrauch, Übertragungsrate, Lizenzierung (kostenpflichtig oder kostenlos), Sicherheit und Kosten anstellen?

A: Bitte beziehen Sie sich auf die Tabelle unten~

►Was sind die Hauptunterschiede zwischen Wi-SUN und ZigBee? Wie ist der Stromverbrauch im Vergleich zu ZigBee? Da das Paket eines Wi-SUN länger ist als das von ZigBee, welche zusätzlichen Kosten entstehen, z. B. in Bezug auf den Stromverbrauch? Welches Routing-Protokoll wird von der Wi-SUN-Netzwerkschicht verwendet? Und was sind in dieser Hinsicht die Vorteile gegenüber Zigbee?

A: Wi-SUN wird hauptsächlich für die Abdeckung von Weitverkehrsnetzen mit einer Single-Hop-Distanz von mehreren Kilometern verwendet. ZigBee wird hauptsächlich für die Netzwerkabdeckung in Innenräumen verwendet, wobei die Single-Hop-Entfernungen im Allgemeinen weniger als 100 Meter betragen. Außerdem sind die Protokolle von zwei Arten von Technologien etwas unterschiedlich. Hinsichtlich der Leistungsaufnahme sind beide bei gleichen Übertragungsbedingungen gleich. Bei der Übertragung langer Pakete erhöht sich die Paketverlustrate von Wi-SUN unter den gleichen Bedingungen. Das Routing-Protokoll von Wi-SUN ist RPL, während ZigBee hauptsächlich AODV verwendet. RPL ist ein Low-Power-Protokoll, das für IPv6 geeignet ist und den Pfad basierend auf Faktoren wie Bandbreite, Latenz und Hop-Anzahl usw. optimieren kann. AODV deckt IPv6 und Low-Power-Design ab.

►Welche Vorteile hat Wi-SUN gegenüber LoRa in batteriebeschränkten Niedrigenergie-Nutzungsszenarien?

A: Unter Batteriebeschränkung können Wi-SUN-Knoten einen Routing-/Relay-Knoten mit kürzerer Entfernung für die Übertragung wählen, um Energie zu sparen, anstatt die Übertragungsentfernung bestimmen zu müssen, wenn das Netzwerk wie LoRa gebildet wird (weil es nur einen Hop gibt).