通過添加無線連接和雙向通信，智能路燈可以成為可伸縮的物聯(lián)網(wǎng)雨棚，提供照明以外的其他解決方案，而采用Wi-SUN無線技術(shù)很可能是實現(xiàn)此一概念的關(guān)鍵。智能路燈的優(yōu)點長期以來一直受到贊揚，它有助于改善公民的安全，并且可以延長行人于外部活動的時間。然而，根據(jù)世界銀行(World Bank)的數(shù)據(jù)，許多基于傳統(tǒng)技術(shù)的路燈系統(tǒng)已經(jīng)占到一個城市用電量的65%，且在公共設(shè)施昂貴的維護(hù)費用中幾乎排在首位。在為不夜城提供基本服務(wù)的同時，這種財政浪費的影響相當(dāng)大，同時不必要的能源消耗也增加了排放到大氣中的二氧化碳量。
由于LED照明可以節(jié)省高達(dá)70%的能源，許多政府現(xiàn)在正在制定措施，以采用LED來減少白熾燈泡的使用，并增加其在住宅、公共和商業(yè)空間的使用率。LED燈的使用壽命通?？蛇_(dá)20年，盡管它的投資回報率已相當(dāng)可觀，但它的長壽命更進(jìn)一步促進(jìn)新的商業(yè)模式出現(xiàn)：通過控制和傳感器來增強能源服務(wù)。
在連接到一個泛城市網(wǎng)絡(luò)時，智能化的主要目的是實現(xiàn)單一應(yīng)用：路燈管理。擁有智能路燈系統(tǒng)的好處在于能夠?qū)嵤┛烧{(diào)節(jié)的照明策略(如采光)，以符合當(dāng)?shù)匦枨?，并通過優(yōu)化使用來節(jié)省能源。這可以通過異常檢測和故障警報來提供操作透明度和預(yù)測性維護(hù)的潛力。而且它也可以成為其他智慧城市應(yīng)用的媒介，如二氧化碳傳感器、公共Wi-Fi、智能停車場，甚至槍械探測。通過額外的無線連接和雙向通信，照明可以成為可伸縮的物聯(lián)網(wǎng)雨棚，提供照明以外的多種其他解決方案。通過將路燈連接到中央管理系統(tǒng)(Centralized Management System, CMS)，可以訪問實時信息并實現(xiàn)多個城市部門之間的數(shù)據(jù)共享。
考慮到智能路燈系統(tǒng)需要實時運行并快速適應(yīng)不斷變化的環(huán)境條件，它們需要可擴展、安全、可靠、低延遲、遠(yuǎn)程、高吞吐量和雙向連接。任何連接中斷都可能產(chǎn)生負(fù)面影響。關(guān)鍵是全方位的設(shè)計：了解城市特定的環(huán)境照明要求，對使用和能源消耗的可見性的需求，并考慮城市的長期目標(biāo)。在智慧城市生態(tài)系統(tǒng)中，當(dāng)你從使用離散的、孤立的產(chǎn)品轉(zhuǎn)向使用產(chǎn)品系統(tǒng)，并從產(chǎn)品系統(tǒng)轉(zhuǎn)向連接在一起的體系時，重要的是要確保交付市場的硬件具備數(shù)字功能并隨時準(zhǔn)備與未來無縫連接。
為了連接路燈，在每個燈具上都需要安裝無線控制器，該控制器與管理應(yīng)用程序進(jìn)行通信。在開發(fā)由無線節(jié)點組成的端到端智能LED路燈解決方案時，OEM在物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺中必須考慮以下元素：
互操作性和可擴展性
在選擇網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜蛥f(xié)議時，互操作性和可伸縮性顯得尤為重要。在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中，路燈控制器通過自我配置和自我修復(fù)網(wǎng)絡(luò)相互通信，并與網(wǎng)關(guān)通信。網(wǎng)關(guān)將通信路由到CMS。添加更多設(shè)備會創(chuàng)建多條通信路徑，從而確保沒有單點故障，并確實增強了網(wǎng)絡(luò)。在點對點網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)直接與CMS通信，可以證明在其他關(guān)鍵任務(wù)環(huán)境中提供的冗余更少。
Wi-SUN是“無線智能泛在網(wǎng)絡(luò)”的簡稱，是一種適用于智慧城市和智能公用事業(yè)應(yīng)用的領(lǐng)先IPv6 sub-GHz網(wǎng)狀技術(shù)。作為大規(guī)模戶外物聯(lián)網(wǎng)無線通信網(wǎng)絡(luò)的理想選擇，倫敦市最近更新了其照明設(shè)備，將這種通信技術(shù)納入其中，稱其額外的功能使環(huán)境監(jiān)測等新項目具有高度吸引力。
一旦路燈部署完畢，傳感器節(jié)點應(yīng)用程序就可以關(guān)閉任何一盞路燈。這意味著可以將傳感器應(yīng)用程序擴展到任意數(shù)量，這取決于一個城市正在尋找什么，以及他們希望如何部署一些新興應(yīng)用程序。Wi-SUN是一個經(jīng)得起未來考驗的可擴展選擇，可以說它為城市提供了一種可以在30-40年內(nèi)擴展其解決方案的途徑。
靈活性
路燈被部署后也應(yīng)保持靈活性。由于許多智慧城市目前仍處于起步階段，Wi-SUN技術(shù)為集成新的第三方設(shè)備提供了靈活性。
Wi-SUN是一種開放的、基于標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)，任何供應(yīng)商都可以使用它，構(gòu)建解決方案并進(jìn)行部署。它確保城市有足夠的靈活性來做出修改，如果他們選擇這樣做的話，并且仍然讓他們選擇從不同供應(yīng)商購買硬件和軟件，從而防止供應(yīng)商綁定的情形。
Wi-SUN是一個網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，位于ISM無線電頻段(免費頻譜)中——其中蜂窩網(wǎng)絡(luò)通常是基于訂閱的，并且位于許可頻段內(nèi)。一旦有了Wi-SUN在城市中部署設(shè)備，就由城市管理部門來管理整個網(wǎng)絡(luò)。由于它是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，可以在不重新部署或重新構(gòu)建整個網(wǎng)絡(luò)的情況下添加新的節(jié)點。蜂窩網(wǎng)絡(luò)有限的壽命也是值得考慮的。手機運營商通常會在10-12年的時間內(nèi)結(jié)束其產(chǎn)品的使用壽命，這對于智慧城市項目來說是一個狹窄的時間框架。為了說明這一點，據(jù)估計，由于2G網(wǎng)絡(luò)的逐步淘汰，美國大約有3000萬個終端淪為孤兒。
選用sub-GHz或2.4 GHz頻率
當(dāng)考慮照明控制器本身的通信協(xié)議或平臺時，取決于OEM選擇使用哪種技術(shù)，這是評估采用sub-GHz或2.4 GHz芯片的問題，并使用這些類型的頻段引導(dǎo)自己選擇正確的協(xié)議。
市場上有許多2.4GHz的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)選項，如Zigbee和藍(lán)牙m(xù)esh，它們分別在家庭自動化和商業(yè)照明領(lǐng)域很受歡迎，這是由于它們的低功耗網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。然而，新興的sub-GHz解決方案的吸引力在于其更長的范圍和無線穩(wěn)定性，因為sub-GHz頻譜沒有2.4GHz那么擁擠。隨著智慧城市的建設(shè)，可擴展到數(shù)十萬節(jié)點的選項將成為關(guān)鍵需求。這就是為什么在sub-GHz頻段部署Wi-SUN等解決方案如此具有吸引力的原因。
安全至上
現(xiàn)今市場上的無線芯片功能非常靈活，當(dāng)OEM制造了燈具控制器，他們不需要在下一個版本的規(guī)范出現(xiàn)時更換芯片。通過芯片支持的無線更新(Over-The-Air, OTA)技術(shù)，可以直接更新固件、軟件和應(yīng)用程序。因此，無線照明基礎(chǔ)設(shè)施中的OTA支持可以解決安全問題和一般產(chǎn)品改進(jìn)。
安全永遠(yuǎn)是最重要的。網(wǎng)絡(luò)保護(hù)對于關(guān)鍵的基礎(chǔ)設(shè)施尤其重要，你不希望城市管理者聯(lián)系OEM，說有人正在入侵你的路燈吧!因此，芯片應(yīng)該在硬件本身中集成一個安全元素：一個可以存儲安全密鑰和密碼的區(qū)域，而不讓黑客訪問它。需要注意的內(nèi)置功能包括真正的隨機數(shù)生成器、加密引擎、帶鎖定/解鎖的安全調(diào)試功能、DPA對策和防篡改芯片設(shè)計。
目前，全球每年的能源消耗量預(yù)計將超過5.8億太焦耳，根據(jù)國際能源署(IEA)的數(shù)據(jù)，2021年的電力需求將增長4.5%，或超過1000太瓦時。在這個從產(chǎn)品到增強產(chǎn)品再到平臺的世界里，智能互聯(lián)解決方案的能力不斷增強，為扭轉(zhuǎn)這一能源趨勢提供了更多的可能性。
如果我們現(xiàn)在就能做到這一點，那么在不久的將來，城市將在技術(shù)上變得更加智能，利用軟件和無線通信來優(yōu)化能源的使用，從而將能源消耗降至最低。性能監(jiān)控系統(tǒng)將實時了解公共設(shè)施的運行情況，實現(xiàn)動態(tài)運行變化，優(yōu)化整體性能和維護(hù)。這一切都始于智能LED照明網(wǎng)絡(luò)。
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