“智慧城市生活實驗室” Wi-SUN FAN 1.1 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)部署 - 第 2 階段

2023 年 7 月 20 日 | Silicon Labs | 閱讀本文需要 3 分鐘

作為有關(guān)“智慧城市生活實驗室”（位于海得拉巴國際信息技術(shù)研究所）的連載博客系列的一部分，本第二篇文章將深入探討先進的 Wi-SUN “智慧城市生活實驗室” 內(nèi)部運作細節(jié)。該實驗室證明了物聯(lián)網(wǎng)在日常生活中的巨大潛力，反映出大學校園中的智慧城市。Wi-SUN FAN（Field Area Network，場域網(wǎng)絡(luò)）1.1 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)屬于 2023 年 5 月進行的第 2 階段部署的一部分。

“智慧城市生活實驗室”的體系結(jié)構(gòu)

支持 Wi-SUN 的“智慧城市生活實驗室”由 5 級階梯式體系結(jié)構(gòu)組成，可以將來自智慧校園的傳感器數(shù)據(jù)處理成有用的、可讀的見解。

體系結(jié)構(gòu)如下所示，最底層是智慧校園，展示了部署在供水、能源、污染、智能空間、智能街道照明等多個領(lǐng)域的各種節(jié)點。放置在校園中的各種傳感器節(jié)點使用各種通信基礎(chǔ)設(shè)施（包括 4G、LoRaWAN、Wi-Fi 和 Wi-SUN）將數(shù)據(jù)傳輸?shù)?oneM2M 服務(wù)器。收集的數(shù)據(jù)存儲在校園的數(shù)據(jù)倉庫中，并通過數(shù)據(jù)交換層 IUDX（印度城市數(shù)據(jù)交換）提供，該層維護與印度智慧城市相關(guān)的所有數(shù)據(jù)目錄。數(shù)據(jù)可以由包括初創(chuàng)公司、政府政策制定者和研究人員在內(nèi)的各種用戶機構(gòu)訪問，但需要適當?shù)纳矸蒡炞C，因為數(shù)據(jù)安全是需要考慮的最關(guān)鍵方面。

“智慧城市生活實驗室”的主要研發(fā)重點領(lǐng)域包括：

空氣質(zhì)量
水
天氣
智能空間
太陽能（可再生能源）和傳統(tǒng)能源
智能街道照明
人群管理

oneM2M 全球標準為確保物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間的兼容性、互操作性提供了中間件層，該標準正在印度全國范圍內(nèi)得到采用，并逐漸標準化。在“生活實驗室”中，采用 oneM2M 標準的開源改編來收集來自不同傳感器的數(shù)據(jù)。oneM2M 標準提供了共享數(shù)據(jù)模型，無論底層通信技術(shù)如何，均可以實現(xiàn)無縫的數(shù)據(jù)兼容性。--

印度城市數(shù)據(jù)交換 (IUDX) 是一個軟件平臺，旨在使智慧城市及其居民能夠充分利用城市地區(qū)提供的大量數(shù)據(jù)。為了促進海得拉巴國際信息技術(shù)研究所數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)與全國范圍內(nèi)數(shù)據(jù)消費者之間的順暢數(shù)據(jù)共享，“智慧城市生活實驗室”與位于班加羅爾的印度科學研究所的 IUDX 團隊展開合作。

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Wi-SUN 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)部署

Wi-SUN 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)第二階段的關(guān)鍵特性可歸因于支持 Wi-SUN FAN 1.1 的強大 EFR32FG25 SoC 的部署。校園路燈充當路由器節(jié)點，并通過 FSK 和 OFDM 連接到邊界路由器。在第 1 階段，根據(jù) FAN 1.0 規(guī)范，使用具有 50 kbps FSK 調(diào)制速率的 EFR32MG12 SoC 部署了 30 個節(jié)點。

在第 2 階段，已部署了 30 個額外節(jié)點，其中 8 個節(jié)點配置了 kbps 150 的 FSK，22 個節(jié)點配置了 300 kbps 的 OFDM，所有這些節(jié)點均配置了 FAN 1.1，從而實現(xiàn)了更快的通信。要了解有關(guān)“智慧城市生活實驗室”中 Wi-SUN 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)第 1 階段部署的更多信息，可在此處閱讀該系列的第一部分。

對于第 2 階段部署，將部署另外兩個邊界路由器來同時支持兩個 FAN 1.1 - FSK 和 OFDM。這使用戶能夠詳細了解每種部署類型的優(yōu)點。

使用 FG25 的 Wi-SUN FAN 1.1 邊界路由器

Silicon Labs Wi-SUN 邊界路由器是一個提供 WAN 連接至 FAN 的節(jié)點。它可為 Wi-SUN 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的設(shè)備提供服務(wù)，包括為離線網(wǎng)絡(luò)操作提供路由服務(wù)。Silicon Labs 提供生產(chǎn)級 Wi-SUN Linux 邊界路由器，以及運行在獨立 EFR32 上的邊界路由器二進制演示。Linux 解決方案由在 EFR32 上運行的無線電協(xié)處理器 (RCP) 映像和在 Rasberry Pi 中 Linux 主機上運行的 Wi-SUN 協(xié)議棧組成。兩個設(shè)備均通過串行通信總線連接。

Wi-SUN FAN 1.1 的突出特性

FAN 1.1 節(jié)點在延遲方面表現(xiàn)更好。具有 OFDM 的 FAN 1.1 節(jié)點可以提供高速、穩(wěn)健的無線通信，同時可減少無線電干擾。這意味著信號接收更強、更可靠，從而改善連接并降低信號丟失或中斷的幾率。

使用 FG25 構(gòu)建的 FAN 1.1 OFDM 和 FSK 調(diào)制路由器節(jié)點均顯示出在擴展范圍內(nèi)的可靠通信，使其適合戶外使用中的長距離通信。Wi-SUN 協(xié)議棧中嵌入的 RPL 等級（低功耗和有損網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議）映射網(wǎng)絡(luò)拓撲，以優(yōu)化通信可靠性。這可以使節(jié)點直接連接到邊界路由器，或使用其他節(jié)點作為父節(jié)點來改善通信。它可以創(chuàng)建更大、更復雜的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，容納更多數(shù)量的互連設(shè)備。向后兼容該網(wǎng)絡(luò)中的 FAN 1.0，使其具有靈活性并與現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施兼容。

Wi-SUN 儀表板可提供控制各種路燈的選項，并可匯總測得的所有參數(shù)，從而提供不同傳感器設(shè)備的關(guān)鍵值和健康狀況

上圖所示的“智慧城市生活實驗室”的 Wi-SUN 儀表板由海得拉巴國際信息技術(shù)研究所開發(fā)，屬于交互式儀表板，可提供控制各種路燈的選項，并采用緊湊形式、通過可視化來匯總“生活實驗室”測得的所有參數(shù)，使用戶能夠一目了然地查看不同傳感器設(shè)備的所有關(guān)鍵值和健康狀況。這些特性可幫助用戶快速識別和了解網(wǎng)絡(luò)上設(shè)備的狀態(tài)及其性能。點擊控制點后，依賴于該控制節(jié)點的所有燈均會打開。通過 Wi-SUN FAN 1.1 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的第 2 階段部署，校園中的大多數(shù)路燈均轉(zhuǎn)換為智能路燈，并且可以遠程控制 ON/OFF 功能。

除了 ON/OFF 控制外，智能路燈已形成 Wi-SUN 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)骨干網(wǎng)，為周圍的其他傳感器節(jié)點提供連接。

在 Wi-SUN 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)部署的最后階段，電池供電的 LFN（有限功能節(jié)點）將被添加到現(xiàn)有 Wi-SUN 骨干網(wǎng)絡(luò)中。配備 EFR32FG28 SoC 的水表和燃氣表等電池供電傳感器設(shè)備將作為智慧校園中的 LFN。LFN 在最后階段連接后，智慧校園中的各種傳感器設(shè)備將連接到云。

敬請關(guān)注“智慧城市生活實驗室”下一階段的最新信息，如果您錯過了本系列的第一篇文章，請查看“智慧城市生活實驗室”系列：使用 Wi-SUN 使印度海得拉巴成為更智慧的城市，我們整個 LPWAN 專項技術(shù)講座系列現(xiàn)在已可點播觀看。