Wi-SUN 是一種無線通信標準，可為智慧城市應用提供可互操作、安全且可擴展的網絡。它支持各種服務，如智能電表、智能照明、智能停車、智能廢物管理等。Wi-SUN 網絡由具備不同角色和功能的各類節(jié)點組成。在這篇博客中，我們將重點介紹一種特定類型的節(jié)點：有限功能節(jié)點 (LFN)。

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當前市場有何挑戰(zhàn)？

網絡運營商正在尋找方法為其網絡增加額外的功能，旨在擴展使用場景，并提高部署這些網絡的投資回報。對于 Wi-SUN 部署，最簡單的方法是向網絡添加額外的節(jié)點和功能，從而將使用場景擴展至線路供電設備以外。燃氣表、水表、停車收費碼表、傳感器等設備通常由電池供電，從而對使用路燈和電表創(chuàng)建的網絡形成了邏輯擴展。這些電池供電設備為公用事業(yè)公司、市政當局或其他網絡所有者創(chuàng)造了協同增效效應，然而最初推出 Wi-SUN FAN 時，并沒有任何機制來支持這些類型的設備。

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什么是低能量節(jié)點？

低能量節(jié)點 (LFN) 是與全功能節(jié)點 (FFN) 相比功能和資源有限的設備。FFN 是可以在 Wi-SUN 網絡中充當路由器、繼電器或協調器的設備。然而，LFN 也是一種只能在 Wi-SUN 網絡中充當終端設備或葉節(jié)點的設備。LFN 無法為其他節(jié)點路由或中繼數據包。LFN 只能與其父節(jié)點通信，父節(jié)點通常是 FFN。

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為什么使用有限功能節(jié)點 (LFN)？

LFN 設備設計采用低成本、低功耗和持久耐用的設計，非常適合要求在長距離和惡劣環(huán)境中進行簡單和安全可靠數據傳輸的應用。LFN 設備的一些示例包括：

• 智能電表：智能儀表測量和報告燃氣、水或其他公用事業(yè)的消耗情況，但與電表不同，這些設備通常采用電池供電，預計可持續(xù)使用 10-20 年而無需更換電池。
• 智能傳感器：這些設備監(jiān)測和報告各種環(huán)境參數，如溫度、濕度、空氣質量、噪聲級等。這些傳感器通常安裝在難以觸及的位置，所以需要盡量減少維護或交互卻能可靠地運行。
• 智能執(zhí)行器：這些設備控制和運行各種設備，如閥門、開關、電機等。灌溉系統、太陽能電池板陣列等設施可以利用已經部署的網絡來加強控制和監(jiān)測，無需額外增加任何基礎設施成本。

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Wi-SUN FAN 1.1 和 LE 節(jié)點的特性

Wi-SUN FAN 1.1 為 Wi-SUN 標準帶來了許多變化，旨在提高性能和可靠性，同時增加對 LE 節(jié)點的支持。一些主要變化包括：

• OFDM 調制：在 Wi-SUN 網絡中添加 OFDM 支持功能可提高數據速率，以支持無線更新等功能，同時提高整體網絡性能并緩解網絡擁塞。
• 多播支持：這種功能支持網絡上的設備同時與多個節(jié)點互相收發(fā)消息。該功能通過提供單線傳輸而非多線傳輸，進一步緩解了網絡擁塞并降低了總體延遲。
• 向后兼容性：新部署的 FAN 1.1 設備能夠在已經建立的 FAN 1.0 網絡上通信和運行。這就確保了較舊的設備可以留在現場并正常運行，同時也能將較新的設備添加到基礎設施中。

LFN 設備具有多種特性，使其能夠在 Wi-SUN 網絡中高效可靠地工作。這些特性包括：

• 低功耗：LFN 設備使用電池或能量收集技術為自己供電。這些設備還使用能耗低于傳統設備的低功耗無線電模塊。
• 電池壽命長：LFN 設備可以持續(xù)使用數年，而無需更換電池或充電。這些設備通過使用抽樣監(jiān)聽技術來減少無線電活動和功耗，保持長久的電池壽命。
• 抽樣監(jiān)聽：LFN 設備會間歇性而非持續(xù)性監(jiān)聽信道。此類設備使用信標幀將監(jiān)聽間隔與父節(jié)點同步。這樣就可以節(jié)省能量并避免與其他節(jié)點發(fā)生沖突。
• RPL 無感知葉 (RUL) 模式：LFN 設備可以在 RUL 模式下運行，這意味著它們并未感知到 Wi-SUN 網絡使用的路由協議。RUL 模式簡化了 LFN 設備的實施和配置，并且降低了網絡的開銷和復雜程度。

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使用有限功能節(jié)點 (LFN) 有什么好處？

LFN 設備為終端用戶、網絡運營商和設備制造商提供了諸多好處。這些好處包括：

• 對于終端用戶：LFN 設備為各種智慧城市服務提供可靠安全的數據傳輸。它們還通過延長電池壽命和減少人為干預需求來降低這些服務的運維成本。
• 對于網絡運營商：LFN 設備通過添加更多節(jié)點來提高 Wi-SUN 網絡的可擴展性和穩(wěn)健性，而不會影響服務的性能或質量。它們還通過使用 OFDM 調制和多播支持來提高網絡效率和覆蓋率。
• 對于設備制造商：LFN 設備通過使用標準化和可互操作的組件和協議來降低生產和開發(fā)成本。此類設備還能提供兼容而靈活的產品，從而提高市場潛力和客戶滿意度。

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使用 LFN 有何挑戰(zhàn)？應如何應對？

LFN 設備面臨一些挑戰(zhàn)，我們可以通過 Wi-SUN FAN 1.1 規(guī)范加以應對。這些挑戰(zhàn)包括：

• 可擴展性：LFN 設備必需能夠在不影響網絡穩(wěn)定性或性能的情況下動態(tài)地加入或離開網絡。這些設備還必需能夠處理來自多個來源或目的地的大量數據。
• 互操作性：LFN 設備必需能夠與屬于不同供應商或制造商的各類節(jié)點通信。這些設備還必需能夠支持具有不同要求和偏好的各種應用和服務。
• 向后兼容性：LFN 設備必需能夠與使用舊版 Wi-SUN 標準或協議的現有或老舊節(jié)點配合使用。這些設備還必需能夠在不中斷其功能或連接的情況下升級或更新固件或軟件。

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Silicon Labs Wi-SUN 產品組合

十多年來，Silicon Labs 一直致力于開發(fā)適用于工業(yè)和商業(yè)應用場景的解決方案，在引領 Wi-SUN 標準的開發(fā)方面有著悠久歷史。Silicon Labs 提供一系列支持 FSK 和 OFDM 調制的 Wi-SUN 認證 IC，以及充足全面的參考設計和開發(fā)工具。

其中一種支持 Wi-SUN 的產品就是 EFR32FG251 GHz 以下無線 SoC。這是一種集成了高性能無線電、ARM Cortex-M33 內核和 1920 KB 閃存的系列 2 SoC。它支持適用于有限功能節(jié)點 (LFN) 設備的 Wi-SUN FAN 1.1 規(guī)范和 RPL 無感知葉 (RUL) 模式。借助對 OFDM、FSK 和 O-QPSK PHY 的支持，FG25 實現了針對路由和線路供電節(jié)點的優(yōu)化。

另一種支持 Wi-SUN 的產品是 EFR32FG281 GHz 以下無線 + 2.4 GHz BLE SoC。這是一種結合了 2.4 GHz 收發(fā)器、ARM Cortex-M33 內核和 1024 KB 閃存的系列 2 SoC。它還支持適用于 LFN 設備的 Wi-SUN FAN 1.1 規(guī)范和 RUL 模式。FG28 的有功電流和睡眠電流較低并且 RF 性能優(yōu)秀，所以非常適合用于低功耗 LFN 應用。

Silicon Labs 的 Wi-SUN 產品組合支持與 EFR32FG25 和 EFR32FG28 設備混合實施網絡，因為它們彼此之間、與其他 Wi-SUN 認證節(jié)點，均可互相兼容和互操作。這使得網絡運營商能夠部署靈活穩(wěn)健的網絡，以支持各種智慧城市服務，如智能電表、智能照明、智能停車、智能廢物管理等。

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生活實驗室：實景實施 Wi-SUN 網絡

Silicon Labs 是海得拉巴國際信息技術研究所智慧城市生活實驗室的第一家企業(yè)創(chuàng)始合作伙伴，該實驗室為下一代技術提供研發(fā)生態(tài)系統，旨在提高致密化城市的安全性、可持續(xù)性、能源效率和整體生活質量。生活實驗室是一個旨在展示 Wi-SUN 技術在實景環(huán)境中的好處的項目。年底之前，會在測試網絡中部署 LFN 節(jié)點。屆時，Silicon Labs 在智慧城市生活實驗室發(fā)揮的積極作用將見證下一代技術（在印度設計，為世界服務）提高致密化城市的安全性、可持續(xù)性、能源效率和整體生活質量。

Wi-SUN LFN 節(jié)點是功能和資源與 FFN 節(jié)點相比較為有限的智能設備。這些設備采用低成本、低功耗和持久耐用的設計，非常適合要求在長距離和惡劣環(huán)境中進行簡單可靠數據傳輸的智慧城市應用。

Wi-SUN LFN 節(jié)點具有多種特性（例如低功耗、電池壽命長、抽樣監(jiān)聽和 RPL 無感知葉模式），使其能夠在 Wi-SUN 網絡中高效可靠地工作。它們還為終端用戶、網絡運營商和設備制造商提供了許多好處，例如可靠安全的數據傳輸、降低運維成本、提高可擴展性和穩(wěn)健性、提高網絡效率和覆蓋率、降低生產和開發(fā)成本、提高市場潛力和客戶滿意度。

最新的 Wi-SUN FAN 1.1 標準將通過實現多播、OFDM 和 FAN 1.0 向后兼容性來改進 LFN 節(jié)點。Silicon Labs 的 EFR32FG25 和 EFR32FG28 設備支持最新的 Wi-SUN FAN 1.1 規(guī)范。Silicon Labs 擁有成熟的參考設計、經過認證的協議棧和 PHY 以及靈活的無線 MCU 產品組合，為設計人員提供了滿足各種 Wi-SUN 設備需求的一站式平臺。

了解有關 Silicon Labs Wi-SUN 產品組合的更多信息。