Wi-SUN：專(zhuān)為環(huán)環(huán)相扣智能城市而構建的協(xié)議

在全球對提高可持續性、減少溫室氣體排放和廢棄物以及有效利用資源的需求推動(dòng)下，世界各地的城市正在大踏步的向智慧城市轉型。智慧城市的設計其基本目標是改善城市運營(yíng)以及提高居民的整體生活質(zhì)量，是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步來(lái)有效管理城市資產(chǎn)、資源和服務(wù)。智慧城市將現代城市生活的各個(gè)方面數字化，包括公共事業(yè)、市政服務(wù)、交通控制和公共交通，以及水和廢棄物處理系統網(wǎng)絡(luò )。

全球城市人口快速增長(cháng)成為促進(jìn)智慧城市全面轉型的關(guān)鍵驅動(dòng)因素。據估計，每周有130萬(wàn)人從農村遷移到城市地區，而聯(lián)合國預計，到2050年，世界上68%的人口將居住在城市中心。城市人口的增長(cháng)給城市的基礎設施帶來(lái)了沉重壓力，反之城市也對環(huán)境以及我們有限的自然資源造成了巨大壓力。

設計以人為本、以環(huán)境為中心的解決方案

智慧城市的基礎技術(shù)庫是基于互聯(lián)網(wǎng)和通信技術(shù)。隨著(zhù)實(shí)地的傳感器和連接的增多，以及數據中心運行的算法越來(lái)越多，必然會(huì )產(chǎn)出更智能、更高效的決策。然而，我們應該謹慎地看待智慧城市的這種愿景，避免只關(guān)注每個(gè)問(wèn)題的技術(shù)方面。智慧城市設計試圖解決非常復雜的人類(lèi)問(wèn)題。城市是基礎設施、組織和居民的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )。與每一個(gè)有機復雜系統一樣，它的主要屬性在于其復雜性，而不是它的細分或子實(shí)體。正如二十世紀的生態(tài)學(xué)先驅者所揭示的那樣，為了獲得最佳結果，應該將這些復雜的系統（想想蟻群、表土層或美國選民系統）作為一個(gè)整體來(lái)對待。單獨與部分交互或修改部分很少能引起整個(gè)系統的改進(jìn)。換句話(huà)說(shuō)，在我們的城市沖突中盲目地投入更多的技術(shù)，最好的情況是問(wèn)題不再惡化，最壞的結果是弊端大于利好。我們需要記住，城市是一個(gè)互聯(lián)互通的實(shí)體網(wǎng)絡(luò )，一個(gè)大規模的社會(huì )有機體。

因此，對于智慧城市采取更具建設性的方法首先要將整個(gè)城市系統視為一個(gè)整體，如果解決一個(gè)問(wèn)題而不考慮其生態(tài)狀況，那么可能會(huì )導致更多、更嚴重的問(wèn)題。例如，一個(gè)城市的目標可能是通過(guò)提高電力網(wǎng)絡(luò )效率來(lái)減少能源消耗，從而減少溫室氣體排放。然而，居民可能因為看到更便宜的能源賬單，不再?lài)栏裣拗谱约旱哪茉词褂?，這使得系統回到能源平衡點(diǎn)，從而消耗與以前相同或更多的能源。

在這個(gè)程度上，智慧城市技術(shù)先驅者們需要強調其解決方案的全局影響以及在個(gè)體層面的相互關(guān)系。因此，一項可靠且可持續地顛覆城市運營(yíng)方式的技術(shù)，它必須考慮到城市的廣度和深度。雖然智慧城市的許多理想（抽象的現代設計、飛行投送無(wú)人機和自動(dòng)駕駛汽車(chē)）和共有的主題可能會(huì )成為現實(shí)，但這一愿景側重于技術(shù)解決方案，而將人的因素排除在外了。

Wi-SUN網(wǎng)絡(luò )架構

使用 Wi-SUN連接各個(gè)節點(diǎn)

對人類(lèi)和環(huán)境價(jià)值的強調并沒(méi)有削弱當前技術(shù)解決方案所提供的豐富性，這里說(shuō)的技術(shù)解決方案即大數據和物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )顯露了可以引發(fā)巨大建設性影響的寶貴杠桿點(diǎn)，而城市規劃者才剛剛開(kāi)始挖掘它們的潛力。技術(shù)參與者必須成為智慧城市發(fā)展的指南，并確保城市部署靈活且包容的自適應無(wú)線(xiàn)平臺。隨著(zhù)越來(lái)越多的公司和組織認識到設計高效智能城市的獨特細微差別，電子行業(yè)正在朝著(zhù)智能城市應用的無(wú)線(xiàn)標準化發(fā)展、邁進(jìn)。2011年，一群有遠見(jiàn)的領(lǐng)導者發(fā)起了基于IEEE 802.15.4g標準的可互操作智慧城市網(wǎng)絡(luò )的構想，成立了Wi-SUN（無(wú)線(xiàn)智能泛在網(wǎng)絡(luò )）聯(lián)盟。Wi-SUN擁有超過(guò)300家成員公司，利用廣泛采用且久經(jīng)驗證的行業(yè)標準來(lái)實(shí)現開(kāi)放的、可互操作的解決方案生態(tài)系統，為未來(lái)的智慧城市網(wǎng)絡(luò )提供了無(wú)限可能。

Wi-SUN場(chǎng)域網(wǎng)絡(luò )(FAN)是一種高度穩健、低功耗的物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )，它擁有眾多支持大規模物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )的數據速率選項。將 Wi-SUN確立為真正的智慧城市協(xié)議，其原因在于它可以支持現有和新興應用的可擴展性、安全性、互操作性和廣度。Wi-SUN還允許使用模式切換技術(shù)去根據應用需求來(lái)調整數據速率。到目前為止，大多數智慧城市應用還一直在使用專(zhuān)有網(wǎng)絡(luò )，這些專(zhuān)有網(wǎng)絡(luò )通常是為特定應用設計的，安全性和升級靈活性有限。它們通常還使用“星型”架構，其中的設備要與基站接收器進(jìn)行通信。另一方面，Wi-SUN是一種自構建、自修復的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )，支持數千個(gè)節點(diǎn)，不依賴(lài)于一個(gè)基站，從而提高了其可靠性和彈性。Wi-SUN FAN架構可以在有連接問(wèn)題時(shí)不斷地在這數千個(gè)節點(diǎn)之間重新路由數據，讓設備在最需要的時(shí)候（例如在極端風(fēng)暴、網(wǎng)絡(luò )攻擊、和/或電力使用限制導致輪流停電）獲得完整的網(wǎng)絡(luò )連接以及整個(gè)城市的持續服務(wù)支持。與傳統的LPWAN（低功耗廣域網(wǎng)）相比，Wi-SUN提供更高的數據速率和更低的延遲（見(jiàn)表格），以及低功耗、安全性和互操作性。

此外，Wi-SUN FAN在數據速率和能耗方面提供了靈活性，使用戶(hù)能夠更廣泛地處理智慧城市和其他應用。智慧城市應用對底層網(wǎng)絡(luò )基礎設施提出了很高的要求，需要高度的安全性、可靠的連接性、發(fā)生故障或條件變化時(shí)的彈性等等。Wi-SUN FAN

以極少的額外基礎設施，在從農村到人口密集的城市社區的各種地形環(huán)境中提供安全、經(jīng)濟高效且彈性的連接。

今天的智慧城市發(fā)展面向智能計量、智能路燈系統、公共安全、交通監控、噪音檢測和污染監控，所有這些都是Wi-SUN的應用目標。Wi-SUN也非常適合的其他領(lǐng)域，例如將智能城市傳感器（廢棄物管理、自動(dòng)售貨機）和DER（分布式能源）集成到電網(wǎng)中。

保護我們城市最易受攻擊的資產(chǎn)

Wi-SUN 的安全優(yōu)勢是該協(xié)議實(shí)現差異化的另一個(gè)因素，為智慧城市的設計創(chuàng )造了巨大的機會(huì )。隨著(zhù)醫院、政府機構、公共交通、商業(yè)組織和電網(wǎng)越來(lái)越容易受到網(wǎng)絡(luò )攻擊，必須制定對風(fēng)險的零容忍安全標準。城市正在成為互聯(lián)城市網(wǎng)絡(luò )中的節點(diǎn)，而互聯(lián)城市系統的薄弱程度取決于其最薄弱的環(huán)節，這就使在網(wǎng)絡(luò )安全性方面不能做任何妥協(xié)。Wi-SUN為其用戶(hù)的安全和保障而創(chuàng )建，具有許多內置的安全功能以確保操作安全，其中最重要的一項是安全認證，可一直追溯到云提供商，要知道目前這并不是大多數協(xié)議的標準規范。Wi-SUN還在設計網(wǎng)絡(luò )時(shí)遵循網(wǎng)絡(luò )安全規則，以確?？煽窟\行，包括端到端安全、加密、密鑰管理和安全漏洞時(shí)的網(wǎng)絡(luò )隔離。Wi-SUN的一個(gè)獨特功能是其本地公鑰基礎設施(PKI)集成、基于證書(shū)的相互身份驗證以及經(jīng)過(guò)驗證的數據加密和密鑰交換算法。Wi-SUN FAN訪(fǎng)問(wèn)控制基于PKI并仿照Wi-Fi安全框架。每個(gè)Wi-SUN設備還具有由認證機構在其制造點(diǎn)簽署的唯一證書(shū)。

智慧城市計劃將人類(lèi)生活質(zhì)量和環(huán)境影響提升到更高標準，而與城市基礎設施生態(tài)系統合作并在其系統內工作的企業(yè)可能會(huì )獲得最大的回報，因為他們的項目有更高的可持續成功的機會(huì )。Wi-SUN在構建過(guò)程中牢記這一理念，其技術(shù)特性使城市規劃師和技術(shù)架構師能夠成功連接城市的基礎設施并適應未來(lái)發(fā)展，最終為居民和環(huán)境資源帶來(lái)利益。

在未來(lái)幾年，我們將繼續看到物聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)步將影響全世界向智慧城市去過(guò)渡。在改造城市基礎設施和市民生活時(shí)，如何平衡城市的眾多要素仍然是非常重要的，正如在個(gè)人和群體層面去平衡如何推進(jìn)技術(shù)、促進(jìn)可持續性和提高生活質(zhì)量。