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濎通:Wi-SUN RF+PLC雙模,「低時延、零阻塞&高穩健」保證

本文作者:任苙萍       點擊: 2019-12-24 11:25
前言:
看好 Wi-SUN (Wireless Smart Ubiquitous Network) 擁有遠端傳輸、安全、可擴展性高、可互通、容易佈建、網狀網路 (Mesh)、耗電量低,已被廣泛應用在智慧電錶及家庭智慧能源管理 (HEMS) 控制器等通訊裝置的特性,濎通科技大力推廣 Wi-SUN 技術,且認為它有利於打造廣域大規模物聯網 (IoT)。總經理李信賢博士表示,Wi-SUN 聯盟持續致力於廣域大規模物聯網的自組網、自修復與互聯互通,從「智慧公用事業網路」(Smart Utility Network) 逐漸走向「智慧泛在網路」(Smart Ubiquitous Network);2018 年 10 月,聯盟宣佈針對通訊產品的互通性主導推出「FAN 認證計畫」。
 
照片人物:濎通科技總經理李信賢博士
 
Wi-SUN「FAN 認證計畫」使命:穩定、高性能、低功耗、長距離
李信賢介紹,成立於 2012 年的 Wi-SUN 聯盟,是一個由業界公司組成的全球非營利性組織,會員數逾 240 家,包括:思科 (Cisco)、安謀 (Arm)、德州儀器 (TI),以及全球最大的自動讀表廠商 Itron,台灣地區的濎通科技亦是成員之一。Wi-SUN 聯盟的使命是基於開放式標準 IEEE 802.15.4g 推動智慧電網與智慧城市應用的發展性;採用該聯盟認證的 FAN (Field Area Network,戶外區域網路) 解決方案可建構穩定、高性能且低功耗的長距離網路,經認證的設備可被用於智慧城市、智慧公用事業和其他物聯網項目的廣域大規模戶外網路。
 
「FAN 認證計畫」主要面向智慧電網、智慧路燈等大型場域設施,讓公共設施連線到相同場域網路並互通。李信賢特別提到,FAN 解決方案採 IPv6 協定,可為每一連網裝置提供「網路身份證」,讓低功率無線個人區域網 (6LoWPAN) 將許多裝置直接連至雲端,具備 IP 節點與大型 Mesh 等特質,相當適合物聯網應用。與消費端密切相關的則是智慧電表,普羅大眾可借助 Wi-SUN 通訊做家庭智慧能源管理,透過控制器搭配專屬 APP 查看家中產品用電資訊及電費預算設定;另一方面,電力公司能精準分析用電量並主動優化能源管控。
 
受惠於 IPv6,6LoWPAN 有利於開放、互操作、資訊安全
李信賢指出,因應電力自由化趨勢,日本已於 2013 年選定 Wi-SUN 作為「B Route」(HEMS 之介接路徑) 無線通訊標準,台灣亦於 2017 年跟進。在日本政府推廣下,Wi-SUN 正漸次被導入智慧電表,近期更拓展至智慧家庭領域。進一步說,智慧城市可利用先進的計量基礎設施 (AMI) 或街道照明網路提供的現有無線通訊基礎設施以拓增其他場域,例如:智慧交通訊號、公共交通標誌、智慧停車場、電動汽車充電站等。他強調 Wi-SUN 正是受惠於 IPv6 協定,以實現訊息統一、簡化雲端管理及雙向互動。
 
圖:濎通科技以 RF+PLC 雙模混合 Mesh 挺進智慧量表、電網、城市、照明、工廠和家庭領域
資料來源:濎通科技提供
 
由 Wi-SUN 聯盟主導的 Wi-SUN FAN 認證支援 IPv6 協定。IPv6 像是每一連網設備的網路身份證,具備 IP 節點與大型網狀網路等特質,這項技術相當適合物聯網應用,其點到點 (P2P) IP基礎架構充分運用逾 30 年的 IP 技術開發經驗,促進開放標準與互通性。李信賢解釋,過去 Zigbee、藍牙得透過應用層閘道才能連接至網路,但應用層閘道不支援新應用,且不同的應用層閘道無法互通;而 IPv6 透過網路層連接網路,網路層閘道只要端點與雲端互相識別、互動,即可讓新舊應用或不同應用共享一個網路基礎,無須中間轉譯 (參閱:《WSN 市場:網狀當道、IPv6-based 賽前暖身、LPWAN 旭日初升》http://compotechasia.com/a/feature/2017/0414/35155.html 一文)。
 
此外,安全性對物聯網非常重要,也是一大難題,在物聯網的應用中,當所有的設備都連結到網路上時,網路中傳輸資料的機密性、完整性與可用性容易受到駭客威脅。由於物聯網節點眾多,且許多節點的功能也有限,容易遭受外部攻擊。因此,物聯網需要絕佳資安方案,Wi-SUN FAN 運用 IEEE 802.15.4 的強大AES (Advanced Encryption Standard) 連結層安全功能,由連結層提供封包加密,並且運用 IETF EAP-TLS 做入網認證,及以 IEEE 802.11i 做密鑰管理,提升網路安全性。Wi-SUN 技術的特性即是對 IPv6 與相關網路安全特性的支援,如入侵偵測、流量塑形、網路分析和滲透測試等,這使得 Wi-SUN 技術能夠更有效地抵禦 DoS (denial-of-service,拒絕服務) 攻擊。
 
Wi-SUN 串聯逾千節點,「雙模融合組網」無縫互補
自 2017 年成立以來即專攻物聯網和智能電網通訊的晶片設計新秀——濎通科技,以面向智能電網、智能城市和智能家居市場提供低成本、低功耗的電力線通訊 (PLC) 和 Wi-SUN 射頻 (RF) 雙模系統解決方案。問到他們的競爭優勢為何?李信賢自評,其研發團隊經過多年的經驗累積與反覆運算,已然完全掌握 Wi-SUN 技術特點,提供高性能、低功耗的無線收發器及微控制器 (MCU),產品在靈敏度、選擇性、相鄰通道抑制、抗阻斷表現優異,不僅符合 802.15.4g 標準,且已通過 Wi-SUN 聯盟認證,VC7300 可為代表。
 
表:濎通科技 Wi-SUN 產品的標誌性技術突破

1.可長距離傳輸,單跳端到端視線傳輸距離>2 公里、數據率 50kbps,多跳網路傳輸距離可>10 公里、甚至達數十公里 (最高數據速率可達300kbps)

2.低延遲/快速響應,Sub-GHz RF 的延遲<20ms

3.干擾容差——通道跳頻,對抗敏感干擾具高度抗性;

4.載波偏移容差——在大載波頻率漂移時性能非常穩定;

5. IPv6 / 6LowPAN 增強感測器網路的可擴展性和移動性;

6.貫穿雲端到終端的五級軍事級嚴密資訊安全防護機制,訊息絕不外洩;

7.消耗功率低、睡眠模式下功率消耗小於 2.5ЧA (VC7300A 型號),嵌入在物聯網設計的電池壽命可長達十年;

8.自組/自修復之 Mesh 超過 1,000 個節點,自適應拓樸結構;

9.可雙向通訊並遠程升級韌體;

10.已獲 FAN 認證,能支援 Wi-SUN FAN 1.0 規範並能與其他 Wi-SUN FAN 認證設備連接和交互操作。

資料來源:濎通科技提供;筆者整理
 
VC7300 系列已獲捷創科技 i-EQM (intelligent cloud-based Environment Quality Management System) 智慧化雲端環境品質管理系統採用,結合 Wi-SUN 無線傳輸技術、雲端科技與物聯網系統,建構高信賴性的網狀網路,以感測、整合醫院溫度/濕度等多種環境數據並進行分析,有效降低醫護人員工作負擔,協助醫院即時監控與管理環境品質。濎通科技 Wi-SUN Mesh 已突破 1,000 個節點的指標性關卡,並成功展示非常短的組網時間、自適應能力、穩健的數據收集和可靠的遠程韌體升級。
 
PLC+Wi-SUN RF 雙模「五合一SoC」艷驚四座
濎通科技雙模融合組網方案特點在於:同時支持無線通訊與 PLC 兩種傳輸方式,具有低功耗、廣覆蓋、自動 Mesh 組網、無縫自動互補連接等強項。網狀網路中的每一個節點到節點的鏈路可視情況選擇走 RF 或 PLC,為物聯網傳輸提供靈活、高速、穩定可靠的「雙通道」通訊網路,以保證 FAN 網路的傳輸低時延、零阻塞和高穩健性。李信賢說明,RF 結合 PLC 雙模晶片是一款「五合一 SoC」,晶片組成包括:MCU、RF、PLC、線性放大器與功率放大器,兼具有線與無線的高性能、低功耗雙模通訊技術,為 AMI 提供最佳雙模硬體平台。
 
雙模 Mesh 最大的好處是在擴展覆蓋範圍之餘,可保持相對較高的資料速率,基於逐跳 PLC 或 RF 傳輸介質選擇網狀軟體堆疊。李信賢強調,濎通的雙模方案——Wi-SUN RF+PLC 或 G3-PLC+RF,結合有線PLC IEEE 1901.1 / 1901.2 標準與無線 IEEE 802.15.4g 標準以及晶片硬體、網路結構層、軟體系統設計,可提供物聯網資料傳輸時自動選取最合適的傳輸路徑,在有線及無線融合的網路中傳送,且可進行有效地長距離傳輸;雙模融合組網方案可靈活部署並與現有節點交互操作,支援超大型網路,可擴展現有網路規模,適用於各類物聯網的通訊應用。

 

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