“智慧城市生活實驗室” Wi-SUN FAN 1.1 網狀網絡部署 - 第 2 階段
“智慧城市生活實驗室”的體系結構
支持 Wi-SUN 的“智慧城市生活實驗室”由 5 級階梯式體系結構組成,可以將來自智慧校園的傳感器數據處理成有用的、可讀的見解。
體系結構如下所示,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域的各種節點。放置在校園中的各種傳感器節點使用各種通信基礎設施(包括 4G、LoRaWAN、Wi-Fi 和 Wi-SUN)將數據傳輸到 oneM2M 服務器。收集的數據存儲在校園的數據倉庫中,并通過數據交換層 IUDX(印度城市數據交換)提供,該層維護與印度智慧城市相關的所有數據目錄。數據可以由包括初創公司、政府政策制定者和研究人員在內的各種用戶機構訪問,但需要適當的身份驗證,因為數據安全是需要考慮的最關鍵方面。
“智慧城市生活實驗室”的主要研發重點領域包括:
- 空氣質量
- 水
- 天氣
- 智能空間
- 太陽能(可再生能源)和傳統能源
- 智能街道照明
- 人群管理
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oneM2M 全球標準為確保物聯網設備之間的兼容性、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據。oneM2M 標準提供了共享數據模型,無論底層通信技術如何,均可以實現無縫的數據兼容性。--
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印度城市數據交換 (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提供的大量數據。為了促進海得拉巴國際信息技術研究所數據監測系統與全國范圍內數據消費者之間的順暢數據共享,“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 網狀網絡部署
Wi-SUN 網狀網絡第二階段的關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點,并通過 FSK 和 OFDM 連接到邊界路由器。在第 1 階段,根據 FAN 1.0 規范,使用具有 50 kbps FSK 調制速率的 EFR32MG12 SoC 部署了 30 個節點。
在第 2 階段,已部署了 30 個額外節點,其中 8 個節點配置了 kbps 150 的 FSK,22 個節點配置了 300 kbps 的 OFDM,所有這些節點均配置了 FAN 1.1,從而實現了更快的通信。要了解有關“智慧城市生活實驗室”中 Wi-SUN 網狀網絡第 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點。
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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 的節點。它可為 Wi-SUN 網絡內的設備提供服務,包括為離線網絡操作提供路由服務。Silicon Labs 提供生產級 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 上運行的無線電協處理器 (RCP) 映像和在 Rasberry Pi 中 Linux 主機上運行的 Wi-SUN 協議棧組成。兩個設備均通過串行通信總線連接。
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Wi-SUN FAN 1.1 的突出特性
FAN 1.1 節點在延遲方面表現更好。具有 OFDM 的 FAN 1.1 節點可以提供高速、穩健的無線通信,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 構建的 FAN 1.1 OFDM 和 FSK 調制路由器節點均顯示出在擴展范圍內的可靠通信,使其適合戶外使用中的長距離通信。Wi-SUN 協議棧中嵌入的 RPL 等級(低功耗和有損網絡的路由協議)映射網絡拓撲,以優化通信可靠性。這可以使節點直接連接到邊界路由器,或使用其他節點作為父節點來改善通信。它可以創建更大、更復雜的網狀網絡,容納更多數量的互連設備。向后兼容該網絡中的 FAN 1.0,使其具有靈活性并與現有基礎設施兼容。
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,從而提供不同傳感器設備的關鍵值和健康狀況
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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研究所開發,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,使用戶能夠一目了然地查看不同傳感器設備的所有關鍵值和健康狀況。這些特性可幫助用戶快速識別和了解網絡上設備的狀態及其性能。點擊控制點后,依賴于該控制節點的所有燈均會打開。通過 Wi-SUN FAN 1.1 網狀網絡的第 2 階段部署,校園中的大多數路燈均轉換為智能路燈,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 網狀網絡骨干網,為周圍的其他傳感器節點提供連接。
在 Wi-SUN 網狀網絡部署的最后階段,電池供電的 LFN(有限功能節點)將被添加到現有 Wi-SUN 骨干網絡中。配備 EFR32FG28 SoC 的水表和燃氣表等電池供電傳感器設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備將連接到云。
敬請關注“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 專項技術講座系列現在已可點播觀看。
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