1、Wi-SUN是什么?
Wi-SUN是WirelessSmartUtilityNetwork的缩写,使用在日本被称为特定小功率无线的MHz频段,与使用2.4GHz和5GHz频段的Wi-Fi相比,虽然通信速度较慢,但具有通信距离长、可绕过障碍物且易接通、低功耗的优点。Wi-SUN是基于IPv6和IEEE.15.4g/e规范的开放标准。Wi-SUN联盟负责开发该标准,是一个全球生态系统,此系统的成员公司致力于加速实施基于场域网络(FAN)和物联网(IoT)。Wi-SUN协议适用于需要高数据吞吐量、高节点数和自愈网状功能的应用,例如互联智能仪表和智能街道照明。下图为Wi-Sun联盟的一个示意图:
联盟的简介:
成立于年4月
在美国特拉华州(c)注册为非盈利组织
日本、新加坡、欧洲的区域组织
现有80多家会员公司,包括实用工具,*府机构,产品供应商,硅供应商和软件公司
2、Wi-SUN的协议层结构
Wi-SUN联盟制定物理层(PHY)和技术配置文件规范
介质访问控制层(MAC)和网络/传输层。
开发测试程序,以确保实现是可互操作的
Wi-SUN物理层规范基于ieee.15.4g
配置文件的详细信息是基于应用程序分类的
每个层可能使用不同的选项取决于应用程序(现场区域网络,家庭能源管理…).
3、Wi-SUN的网络类型
3.1、HAN(HomeAreaNetwork)
是一种一对多的网络,这个应用目前主要应用在日本,其它地方的范围很少用。HEMS用标准配置文件,支持范围包括连接电力B路由的Wi-SUNECHONETProfileforRouteB、支持HAN的Wi-SUNECHONETProfileforHAN,以及在HAN的基础上增加了中继功能和睡眠功能的EnhancedHAN等。
ECHONET工作组:
主持人:NICT,技术编辑:Toshiba
规格已批准(ECHONETLite的Wi-SUN配置)
支持IEEE.15.4/4ePHY/MAC、6LowPAN和IPv6
支持加密(AES)和认证(PANA)
标准为TTCJJ.10
3.2、JUTA
符合NPO法人遥测推进协议会(JUTA)制定的遥测用无线通信标准“U-BusAir”,能实现相互通信的无线通信profile。可实现超低功耗的无线通信,使用电池驱动智能燃气表和智能水表等能连续工作10年以上。
3.3、FAN(FieldAreaNetworks)
是一种mesh的网络,主要应用到构建智慧城市、智能电网的基础设施、先进道路交通系统等各种应用。和蓝牙Mesh一样,节点也支持中继方式传播,而且可以支持24跳的中继(蓝牙Mesh不建议4跳);而和蓝牙Mesh不一样,Wi-Sun是基于路由的协议,而不是基于洪泛Flooding;
FAN工作组
联席主席:思科和SilverSpringNetworks
功能完整的规格被批准
支持ieee.15.4/4ePHY/MAC、6LowPAN和IPv6
支持多跳操作和跳频
支持加密和认证
FAN(FieldAreaNetworks场域网络)的主要优势:
基于IP的解决方案:IPv6/6LoWPAN
广泛的互操作性
既有的安全性
既有的命名、寻址、转换、查找、发现
应用级数据模型和服务
既有的网络管理
开放标准:开放标准
利用现有经过验证的标准,而不是“浪费时间做无用功”
未锁定至特定供应商
全球解决方案:未经许可的频段:2.4GHz、1GHz以下(主流)(支持全球和地区1GHz以下频段)
无线电选项:FSK和OFDM模块,为各种部署场景(城市到农村)提供各种数据速率和覆盖范围
吞吐量:50kbps至kbps,解决几个潜在用例的不同吞吐量要求
应用程序类型:低功率高/低吞吐量,支持线路供电以及电池供电用例
3.4、RLMM
考虑到了工厂、大楼的自动化和维护系统、建筑和结构件的状态监控等用途的profile。
4、FANProfile介绍
4.1、基本介绍
FAN在欧洲电表用的比较多,重点介绍下,下图为一个个节点的mesh网络(FAN)的应用示意图
下图是一个FAN的协议栈层叠结构
说明如下:
ipv6协议
TCP/UDP
6LowPAN适应+报头压缩
DHCPv6用于ip地址管理
使用RPL路由
ICMPv6
单播和多播转换转发
安全机制
基于IEEE.15.4e+ie扩展的mac
跳频
设备发现/加入
协议调度
几种帧交换模式
可选meshunderrouting
基于.15.4g的phy
不同的数据速率和地区
4.2、详细介绍
详细的通信参考模型通过分层OSI参考模型[OSIRM]描述了Wi-SUN场域网络(FAN)的体系结构如下:
FAN规范基于各种IETF、IEEE和ANSI/TIA标准,支持低功耗和有损网络。完整的FAN规范为无连接(UDP)和面向连接(TCP)服务提供了一个独立于应用程序的基于ipv6的传输服务。
FAN被定义为有两种可能的建立IPv6报文路由的方法:第3层的强制RPL或第2层的可选MHDS。节点使用的路由方法的确定在节点部署之前进行管理设置。节点所配置的路由算法会在PAN发布过程中显示出来,节点只会加入与它们所配置的路由算法匹配的网络。
三层路由的FAN包含一个或多个pan。在PAN中,节点承担以下三种操作角色之一(通过本地管理策略设置):
1.每个PAN都包含一个边界路由器,提供到PAN的广域网连接。边界路由器为其PAN内的所有节点维护源路由表,提供节点认证和密钥管理服务,并传播PAN范围内的信息,如广播时间表。
2.路由器节点,提供上行和下行数据包转发(在PAN内)。路由器提供中继安全和地址管理协议服务。
3.叶子节点提供了最小的功能:发现和加入PAN,发送/接收IPv6数据包等。
下图三层路由的FAN部署样例:
二层MHDSFAN的拓扑结构类似于三层路由的FAN。每个PAN恰好有一个第二层接入点,提供广域网连接。MHDS提供了叶子和转发节点角色,相当于第三层叶子和路由器角色。AP节点直接映射到第三层的边界路由器。
这两种配置的主要区别在于,从第3层看,MHDSPAN中需要与边界路由器通信的所有成员都是边界路由器的邻居。MHDS提供第2层非邻居节点的连通性,与RPL提供第3层非邻居路由节点的路由基本相同。
二层MHDSFAN的部署样例下图所示: