Wi-SUN(Wireless Smart Ubiquitous Network)是一种基于IEEE 802.15.4g标准的无线通信技术，旨在为智能城市和智能公用事业应用提供高性能、低功耗、长距离、抗干扰、高数据吞吐量和高安全性的无线通信解决方案。Wi-SUN技术采用网状网络结构，支持自组网和自我修复功能，适用于需要高数据吞吐量、多节点和自愈网状功能的应用，如智能电表、智能路灯、AMI计量、电动汽车充电基础设施、分布式自动化、SCADA、SCADA、户外街道照明、污染监测、噪音控制、公共安全、交通管理等。
一、 Wi-SUN技术特点简介
Wi-SUN技术的核心特点包括：
- 高性能：支持高达300Kbps的无线传输速率，具备跳频和自配置技术，促进设备间长距离通信和高数据传输。
- 低功耗：设备休眠时电能消耗极低，仅0.02至0.01秒的延迟，远优于LoRa。
- 自组网和自我修复：Wi-SUN网络可以自动构建和修复，确保网络的稳定性和可靠性。
- 互操作性：通过Wi-SUN联盟认证，确保设备之间的互联互通，降低技术集成难度和成本。
- 安全性：支持强制性的安全措施，如公钥基础设施(PKI)、AES加密和认证。
Wi-SUN技术分为两个主要子规范：
- Wi-SUN FAN（Field Area Network）：适用于大规模户外物联网无线通信网络，包括有线和电池供电节点。
- Wi-SUN HAN（Home Area Network）：适用于家庭和城市密集应用场景，支持一对一或一对多的数据传输。
Wi-SUN技术在全球范围内得到了广泛应用，拥有超过1亿台设备的用户基础，覆盖全球60多个国家和地区。Wi-SUN联盟成立于2011年，目前拥有超过300个成员，致力于推动Wi-SUN标准的普及和应用。
Wi-SUN技术通过其高性能、低功耗、自组网和自我修复的特点，成为智能城市和智能公用事业领域的理想选择，为实现无线智能型公共网络和相关先进无线网格(Mesh)通信提供了强有力的支持。
二、 Wi-SUN技术核心协议标准
Wi-SUN技术的核心协议标准是IEEE 802.15.4g。Wi-SUN联盟负责建立和维护这一标准，确保其推广和应用逻辑，以及对嵌入Wi-SUN协议的产品之间互操作性的承认。Wi-SUN标准包括两个子规范：FAN(无线公用场域网络)和HAN(无线家庭区域网络)。FAN支持多跳传输、多信道跳频、AES加密和基于802.1x的身份验证，适用于智能表计、智慧路灯等城市密集网络;HAN则适用于家庭应用场景，支持一对一或一对多的数据传输，通过中心节点与设备通信。
此外，Wi-SUN标准还遵循IPv6和6LoWPAN协议，提供高数据吞吐量、低功耗、长距离、强抗干扰性和高安全性的无线通信解决方案。Wi-SUN技术基于IP技术，具有强互通性、架构通用性和可扩展性，确保系统稳定性和可靠性。
三、 Wi-SUN技术网络架构设计
Wi-SUN技术的网络架构设计包括以下关键组件和功能：
- 路由器/叶子节点：这些设备位于电力线杆上，通过Wi-SUN无线通信协议连接，负责数据的采集和传输。
- 中央服务器：这是一个大型计算机系统，用于存储和处理来自各个路由器/叶子节点的数据。
- 边界节点：这些节点是路由器/叶子节点与互联网之间的桥梁，负责将本地网络的数据传输到外部世界。
- 自组织和自愈合网络：Wi-SUN网络支持自动组网和自愈合功能，节点根据信号强度和质量选择父节点，当父节点失效时，节点会从邻近节点中选择新的父节点。
- Mesh网络：Wi-SUN网络采用Mesh网络结构，支持多跳传输和多信道跳频，能够实现远距离通信和高数据吞吐量。
- 低功耗和长寿命：Wi-SUN设备通常使用交流电源和电池供电，具有低功耗和长寿命的特点，电池寿命可达15至20年。
- 高可靠性和安全性：Wi-SUN网络具有强大的抗干扰能力和高可靠性，支持企业级的安全认证，如基于IP的设备身份验证与加密通信技术。
- IPv6支持：Wi-SUN网络支持IPv6协议，能够实现海量节点的连接和管理。
- 灵活的网络拓扑：Wi-SUN网络可以采用星形、网状和混合拓扑，适应不同的应用场景。
- 动态可视化拓扑图：Wi-SUN网络支持动态可视化拓扑图，增强网络管理的便利性。
- 多速率支持：Wi-SUN网络支持多种数据速率和频带宽度，满足不同地区的监管要求。
- 互操作性：Wi-SUN网络支持互操作性，确保不同厂商的设备能够协同工作。
- 自适应跳频和CAPI躲避机制：Wi-SUN网络采用时隙跳频技术和CCA躲避机制，提高网络的抗干扰能力和可靠性。
- 多节点容量：Wi-SUN网络可以支持数千个节点，适用于大规模物联网应用。
- 自愈功能：Wi-SUN网络具有自愈功能，当网络中的某个节点失效时，网络可以自动重新配置，确保通信的连续性。
Wi-SUN技术的网络架构设计不仅包括多个关键组件，还具备多种功能，如自组织、自愈合、高可靠性和安全性、低功耗、长寿命、灵活的网络拓扑、动态可视化拓扑图、多速率支持、互操作性、自适应跳频和CAPI躲避机制、多节点容量和自愈功能等，使其在智能电网、智慧城市和工业自动化等领域具有广泛的应用前景。
四、 Wi-SUN技术安全机制特点
Wi-SUN技术的安全机制特点主要包括以下几个方面：
- 基于IP的设备身份验证：Wi-SUN技术支持基于IP的设备身份验证和加密通信技术，确保网络中设备的身份真实性和数据传输的安全性。
- 证书认证：Wi-SUN采用证书认证进行身份验证，每个设备都有唯一的证书，由认证机构在制造过程中签发。这种机制确保了设备的身份真实性和数据传输的安全性。
- 多层安全机制：Wi-SUN提供多层安全机制，包括端到端加密、密钥管理和网络隔离，以应对安全漏洞。这些机制确保了数据在传输过程中的安全性和完整性。
- 自组织和自愈功能：Wi-SUN网络具有自组织和自愈能力，能够在节点故障或网络中断时自动重新配置网络，保证网络的可靠性和安全性。
- 抗干扰能力：Wi-SUN采用主动随机数跳频机制，提高了网络的抗干扰能力，确保在复杂环境下的稳定通信。
- 企业级安全认证：Wi-SUN网络支持企业级的安全认证，适用于需要高度安全保障的应用场景，如智慧城市和工业物联网。
- 动态可视化的网络拓扑图：Wi-SUN支持动态可视化网络拓扑图，便于管理和监控网络状态，及时发现和处理安全问题。
- IPv6支持：Wi-SUN支持IPv6.能够提供更广泛的地址空间和更高的安全性。
Wi-SUN技术通过多种安全机制和特性，确保了网络的安全性和可靠性，适用于大规模物联网应用和智慧城市等场景。
五、 Wi-SUN技术兼容性和互操作性
Wi-SUN技术通过多种方式确保不同设备之间的兼容性和互操作性，从而实现不同供应商设备的无缝互联互通。以下是具体措施：
1.标准化和认证：
Wi-SUN联盟制定了统一的互操作性测试规范和程序，确保所有通过测试的产品都符合标准，并与其他产品具有互操作性。
Wi-SUN联盟的认证项目(如Wi-SUN FAN认证)要求产品通过严格的互操作性测试，确保设备间的兼容性和安全性。
2.开放标准：
Wi-SUN基于IEEE 802.15.4标准，这是一个开放标准，确保了不同供应商设备的互操作性。
Wi-SUN还支持IPv6协议，进一步增强了设备间的互操作性和网络管理的灵活性。
3.测试和验证：
Wi-SUN联盟提供了一系列测试和验证计划，包括PHY层和MAC层的测试，确保设备在物理层和链路层上的兼容性。
实验室测试和现场测试相结合，确保设备在实际环境中的性能和互操作性。
4.多供应商合作：
Wi-SUN联盟成员公司合作展示了多供应商方案的Wi-SUN FAN网络，确保设备间的互操作性。
通过多供应商合作，Wi-SUN联盟推动了全球Wi-SUN解决方案的普及和应用。
5.技术支持和生态系统：
Wi-SUN联盟提供技术支持和生态系统，帮助成员公司开发和部署符合标准的Wi-SUN设备。
Wi-SUN联盟还与行业组织合作，确保Wi-SUN标准与现有网络标准的兼容性。
6.实际应用验证：
Wi-SUN联盟通过实际应用案例(如智能电网和智慧城市项目)验证了设备间的互操作性。
例如，在巴西的智能电网项目中，Wi-SUN设备在实际环境中展示了良好的互操作性和性能。
Wi-SUN技术通过标准化、认证、开放标准、测试验证、多供应商合作和技术支持等多种措施，确保了不同设备之间的兼容性和互操作性，从而实现了不同供应商设备的无缝互联互通。
六、 Wi-SUN技术应用场景和典型案例
Wi-SUN技术的应用场景和典型案例包括：
- 智能电网：Wi-SUN技术在智能电网中的应用非常广泛，主要用于电表数据采集、能源管理和配电自动化。例如，AMI(美国计量公司)使用Wi-SUN作为本地数据通信网络的主流方向，提供完整的表计+终端+通信解决方案。
- 智慧城市：Wi-SUN技术在智慧城市的多个领域中发挥作用，包括街道照明、交通管理、环境监测、废物管理、消费流量、阀门控制、存储与配送、农业管理等。例如，伦敦的Wi-SUN网络覆盖了15.000盏路灯，实现了远程实时管理、降低电力能源消耗、自动生成维护服务订单等功能。
- 家庭和工业物联网：Wi-SUN技术在家庭和工业物联网中也有广泛应用，如智能电表、智慧路灯、家庭能源管理等。例如，Wi-SUN技术在智能电表和家庭智能能源管理领域的应用，通过无线网状系统实现高效数据传输。
- 资产管理：Wi-SUN技术在资产管理方面表现出色，特别是在恶劣和偏远环境中，能够确保数以千计的可靠终端连接。
- 环境监测：Wi-SUN技术在环境监测中的应用包括空气质量预测和大气压力监测等。
- 农业和结构健康监测：Wi-SUN技术在农业和结构健康监测中也有应用，能够提供高可靠性和低延迟的数据传输。
- 高龄者看护系统：Wi-SUN技术还被用于高龄者的看护系统，通过Wi-SUN标签和路由器实现对走失高龄者的追踪和管理。
- 太阳能追踪器：Wi-SUN技术在太阳能追踪器中提供可靠的通信，支持星型和射频网格拓扑结构，特别是在金属面板和信号吸收地形的恶劣射频环境中。
这些应用场景展示了Wi-SUN技术在不同领域的广泛应用和强大性能，使其成为物联网和智慧城市发展的重要推动力。
