Wi-SUN兼具安全及可扩展性，实现智慧城市的应用

SiliconLabs 2021-08-19 17:00

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在全球对提高可持续性、减少温室气体排放和废物以及高效利用资源的需求推动下，世界各地的城市正在向智慧城市转型。智慧城市的基本目标是改善城市运营和居民的整体生活质量，智慧城市是利用物联网（IoT）技术进步高效管理城市资产、资源和服务的城市区域。智慧城市将现代城市生活的各个方面数字化，包括公用事业、市政服务、交通管制和公共交通以及水和废物网络。

智慧城市的基础技术基于互联网和通信系统。随着现场传感器和连通性的增加，以及数据中心运行的算法的增多，不可避免的结果是更智能、更高效的决策。对智慧城市采取更具建设性的方法，首先要了解城市系统是一个整体。如果一个问题的解决没有考虑到它的生态，它可能会导致进一步的，更严重的问题。

通过Wi-SUN连接广泛的智慧城市物联网设备

2011年，一群富有远见的领导者提出了基于IEEE802.15.4g标准的可互操作智慧城市网络的想法，从而形成了Wi-SUN（Wireless Smart Ubiquitous Network）联盟。Wi SUN拥有300多家成员公司，利用广泛采用且经验证的行业标准，打造一个开放的互操作解决方案生态系统，为未来智慧城市网络提供无限可能。

Wi-SUN场域网络（FAN）是一种高度稳定、低功耗的物联网无线网状网络，拥有多种数据速率选项，可支持大规模物联网。Wi-SUN作为真正的智慧城市协议的基础是其可扩展性、安全性、互操作性以及可支持的现有和新兴应用程序的广度。Wi-SUN还允许切换模式来根据应用需要调整数据速率。

到目前为止，大多数智慧城市应用程序都使用了专有协议网络，这些专有协议通常针对安全性和升级灵活性有限的特定应用程序而设计。它们还通常采用“星型”架构，其中设备与基站接收器通信。

相较之下，Wi-SUN是一个具有数千个节点的自形成、自愈的网状网络，而不是依赖于一个基站，这提高了其可靠性和弹性（如下图）。Wi-SUN-FAN体系结构可以在出现连接问题的情况下不断地在这数千个节点上重新路由数据。这使得设备能够在最需要的时候，例如在极端风暴、网络攻击和/或导致连续停电的电力使用限制期间，在整个城市接收完整的网络连接和持续的服务支持。

Wi-SUN网络架构连接数百个节点(图片来源：Wi-SUN联盟）

与传统的低功耗广域网（LPWAN）相比，Wi-SUN提供了更高的数据速率和更低的延迟（见下表），同时还具有低功耗、安全性和互操作性。

此外，Wi-SUN FAN在数据速率和能耗方面提供了灵活性，允许用户更广泛地处理智慧城市和其他应用。智慧城市应用对底层网络基础设施提出了很高的要求，需要高度的安全性、可靠的连接、故障或条件变化时的恢复能力等等。Wi-SUN FAN可在各种地形环境中提供安全、经济高效且具有弹性的连接，并且只需最少的额外基础设施，从农村地区到密集的城市社区。

如今，智慧城市的发展方向是智能计量、智能街道照明系统、公共安全、交通监控、噪音检测和污染监控，Wi-SUN的所有设计都能满足这些要求。Wi-SUN还非常适合处理智慧城市传感器（废物管理、自动售货机）和分布式能源（DERs）在电网上的集成。

Wi-SUN的另一个与众不同之处是他的安全优势，为智慧城市的设计创造了巨大的机会。随着医院、政府机构、公共交通、商业组织和电网越来越容易受到网络攻击，必须制定零风险容忍安全标准。城市正在成为互联城市网络中的节点，而互联城市系统与其最薄弱的环节一样脆弱，这使得网络网络安全无法谈判。

Wi-SUN的创建考虑到了用户的安全，它有几个内置的安全功能来确保操作安全。其中一个最重要的功能是，安全认证可以一直追溯到云提供商，这不是当今大多数协议的标准。Wi-SUN在设计网络时也遵守网络安全规则，以确保可靠的操作，包括端到端安全、加密、密钥管理和在出现安全漏洞时的网络隔离。

Wi-SUN的一个独特功能是其本机公钥基础设施（PKI）集成、基于标准以及经验证的数据加密和密钥交换算法。Wi-SUN FAN访问控制基于PKI，并模仿Wi-Fi安全框架。每个Wi-SUN设备在其制造点还具有由认证机构签署的唯一证书。

智慧城市未来发展可期

智慧城市倡议将人类生活质量和环境影响提升到更高的标准。在城市基础设施生态系统中工作的企业可能获得最大的回报，因为他们的项目具有更高的可持续成功机会。Wi-SUN的建设理念是基于其技术特点，使城市规划师和技术建筑师能够成功地连接城市的基础设施，并为城市的居民和环境资源提供终极利益。

在未来几年中，我们将继续看到物联网的进步影响着全球向智慧城市的过渡。在改变城市基础设施和市民生活时，必须平衡城市的诸多要素，同样重要的是平衡个人和群体层面的技术进步、促进可持续性和提高生活质量的优先事项。

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原文链接：https://www.electronicdesign.com/technologies/iot/article/21171357/silicon-labs-wisun-a-protocol-built-for-smart-cities

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