廣域大規模物聯網~Wi-SUN無線傳輸技術簡介

廣域大規模物聯網~Wi-SUN無線傳輸技術簡介

因應物聯網時代大量低數據傳輸需求,具有低功率、抗干擾、長距離傳輸等特性的低功率廣域網路技術(Low Power Wide-Area Network, LPWAN),例如LoRa、SigFox、NB-IoT及Wi-SUN等也逐漸受到廣泛的應用。其中,Wi-SUN已被日本和台灣採納為智慧電表與家庭能源管理系統的BRoute標準,更可望在2022年前與Bluetooth、Wi-Fi三足鼎立,其優勢為何?本文將一一告訴您。


Wi-SUN傳輸技術的特性在於具備遠端傳輸、安全性、可擴展性高、可互通、容易布建、Mesh網狀網路,加上耗電量低的特性(Wi-SUN模組的電池壽命有機會可以使用10年之久),被廣泛應用在智慧電錶及家庭智慧能源管理(Home Energy Management System, HEMS)控制器等通訊裝置,亦有利於打造廣域大規模物聯網。

3大傳輸技術特性

一般而言,Wi-SUN無線傳輸技術具備三大特性:
1、互操作性(Interoperability)
Wi-SUN是一個致力於制定關鍵標準和開發測試程式的組織,旨在驗證供應商的產品及設備不僅符合IEEE802.15.4g(智慧公用網絡的無線標準規範),而且可以與其他供應商的設備進行交互操作,以用於相同的應用。
2、廣泛性與可擴展性(Ubiquitous&Scalable)
數以千萬計可靠連接的端點證明,基於Wi-SUN的物聯網Mesh網路能夠實現許多物聯網客戶需求的廣泛性和可擴展性。
3、安全性(Security)
Wi-SUN聯盟成員在全球部署數以千萬計的相容物聯網設備,因此憑證授權必須能夠在這種規模上運行,Wi-SUN技術支援基於IP的設備身分驗證與加密通信的安全技術。
 
Wi-SUN是一種802.15.4g網狀網路通訊協定/圖片:Wi-SUN Alliance


2大應用領域及FAN認證計畫

Wi-SUN技術分別應用在家庭區域網路(Home Area Network, HAN)和戶外區域網路(Field Area Network, FAN)兩個領域:

1、家庭區域網路(HAN)
HAN透過家庭智慧能源管理(HEMS)控制器,可將智慧家電與智慧電錶串聯,除能即時監控智慧家電用電量外,也可通過智慧電錶互通到FAN的智慧城市等應用,完善智慧家庭布建環境。
 2、戶外區域網路(FAN)
FAN的應用主要在於大型場域中的設施,如智慧電網、智慧路燈等,讓公共設施連線到相同場域網路並實現互通性。
 
Wi-SUN技術分別應用在家庭區域網路(HAN)和戶外區域網路(FAN)
/圖片:Wi-SUN Alliance
 
Wi-SUN FAN認證產品的互操作性/圖片:Wi-SUN Alliance


Wi-SUN聯盟致力於廣域大規模物聯網的自組網、自修復與互聯互通,從「智慧公用事業網路(Smart Utility Network)」逐漸走向「智慧泛在網路(Smart Ubiquitous Network)」。2018年10月,Wi-SUN聯盟宣佈推出FAN認證計畫,認證通信產品的互通性,計畫所認證的設備可被用於智慧城市、智慧公用事業和其他物聯網項目的廣域大規模戶外網路;Wi-SUN認證的FAN解決方案採用全球無線通訊標準IEEE 802.15.4g、IETF IPv6協議,可實現穩定、高性能且低功耗的長距離網路。
 
Wi-SUN聯盟協助會員產品通過兼容性測試,所有通過Wi-SUN FAN認證的產品均經過認證之獨立協力廠商測試實驗室的嚴格測試,通過認證之產品即可獲得「Wi-SUN Certified FAN」標章,向用戶證明產品符合規範標準。



Wi-SUN如何使城市更智慧?

在訴求打造便利及高效能的智慧家庭與智慧城市時代,除了需萬物連網外,如何使用對環境友善的「智慧能源」也是一大課題。Wi-SUN技術基於IEEE 802.15.4g標準,涵蓋遠距離通訊、低功耗、符合成本效益等特性,成為高效能源管理解決方案。舉例來說,當智慧電錶應用Wi-SUN通訊技術,消費者可透過家庭智慧能源管理(HEMS)控制器搭配專屬App查看家中用電資訊及電費預算設定;另一方面,對於電力公司則可以精準分析用電量並主動優化能源管控,二者皆達到節能效果。智慧城市可以利用先進的計量基礎設施(Advanced Metering Infrastructure, AMI)或街道照明網路提供的現有無線通訊基礎設施實現其他應用,例如智慧交通信號、公共交通標誌、智慧停車場、電動汽車充電站等。

因應電力自由化趨勢,日本於2013年採納Wi-SUN標準的IEEE 802.15.4g為智慧電表與家庭能源管理系統的界接路徑(B Route)無線通訊技術標準;台灣也已於2017年跟進。Wi-SUN通訊協定在日本政府的推廣之下,已逐漸導入至智慧電錶應用之中,近期更將應用拓展至智慧家庭領域。由於該技術傳輸距離遠、省電等特性,有望在智慧家庭領域大顯身手。隨著Wi-SUN技術在日本區域市場的滲透率逐漸提升,該模組單價競爭力也將逐漸提升,有望在2022年前與藍牙(Bluetooth)、Wi-Fi抗衡,成為重要的通用通訊協定。



 
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