在全球范圍內(nèi)，城市和社區(qū)正在變得更智能、更安全、更節(jié)能、更健康。這不是偶然的。這取決于眾多有才華的利益相關(guān)者的辛勤工作，遠見卓識和足智多謀。這些的核心是設(shè)計和構(gòu)建嵌入式計算和通信系統(tǒng)的工程師，這些系統(tǒng)為街道照明、水處理廠、樓宇自動化系統(tǒng)和電網(wǎng)等應(yīng)用增加了智能和連接性。

然而，要將智慧城市或智能電網(wǎng)愿景變?yōu)楝F(xiàn)實，工程師必須建立在堅實的基礎(chǔ)上。這意味著高度可擴展和可靠的網(wǎng)絡(luò)，使各種嵌入式計算設(shè)備能夠安全地互連，同時支持精細的管理和維護。這就是采用開放標準并使用無線網(wǎng)狀拓撲構(gòu)建的現(xiàn)場區(qū)域網(wǎng)絡(luò) （FAN） 的用武之地。

在進入開放標準在建設(shè)智能城市和電網(wǎng)中的作用之前，重要的是要注意強大的通信協(xié)議的重要性。開發(fā)和驗證良好的通信協(xié)議需要大量的工作。在標準制定組織內(nèi)開發(fā)了最好和最持久的通信協(xié)議，在那里他們可以接受龐大而多樣化的同行群體的審查。

開放標準為何重要

我們知道開放標準是有效的。我們都熟悉藍牙、Z-Wave 和 WiFi，因為它們“工作正?！?。它們之所以有效，是因為它們經(jīng)過同行評審和測試。電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）確保像IEEE 802.11這樣的開放標準能夠做到它應(yīng)該做的事情，而WiFi聯(lián)盟確保產(chǎn)品在自由地進入技術(shù)領(lǐng)域之前經(jīng)過嚴格的測試。

一旦開放標準得到驗證和可用，隨著時間的推移，采用率通常會穩(wěn)步增加。例如，在最近的Wi-SUN研究報告《物聯(lián)網(wǎng)成熟之旅》中，明確了開放標準對負責(zé)智慧城市和智能電網(wǎng)部署的物聯(lián)網(wǎng)采用者的重要性。今天，86%的受訪者表示，他們認為物聯(lián)網(wǎng)部署的行業(yè)開放標準要么非常重要，要么絕對關(guān)鍵（與五年前相比增加了近10%）。智能公用事業(yè)解決方案也是如此，84%的受訪者對此做出了同樣的回應(yīng)（高于2017年的79%）。

開放標準的重要性是顯而易見的。開放標準和互操作性為防止供應(yīng)商鎖定和資產(chǎn)擱淺提供了堡壘，并確保完整的系統(tǒng)建立在成熟、可靠、安全和經(jīng)過壓力測試的技術(shù)之上。事實上，供應(yīng)商鎖定是一個進一步推動開放標準需求的問題。到2022年，78%的受訪者要求缺乏供應(yīng)商鎖定作為一項功能（2017年為66%）。缺乏供應(yīng)商鎖定簡化了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、解決方案和軟件與現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的集成。

無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)如何增加價值

另一個關(guān)鍵的設(shè)計考慮因素是底層網(wǎng)絡(luò)的拓撲。在這方面，無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)為智能城市和公用事業(yè)應(yīng)用提供了比星型網(wǎng)絡(luò)更多的優(yōu)勢。首先，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)提供的分散性支持在配電網(wǎng)上部署邊緣計算設(shè)備，如智能電表或故障檢測傳感器。這將增強客戶體驗，并減少代價高昂的中斷次數(shù)和持續(xù)時間，使網(wǎng)絡(luò)工程師能夠快速響應(yīng)。如果發(fā)生中斷，可以智能地重新路由電源，并且可以斷開網(wǎng)絡(luò)故障部分的連接，以節(jié)省與故障設(shè)備傾倒電源相關(guān)的成本。基于網(wǎng)格的 FAN 還可以支持電壓/無功優(yōu)化 （VVO） 系統(tǒng)，以減少能源浪費。

網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)帶來的價值得到了用戶的認可。在過去五年中，星形拓撲的使用率從21%下降到12%，而混合網(wǎng)絡(luò)的使用量增長了整整10%（從58%增加到68%）。用戶正在提高他們對可用選項的技術(shù)意識，并從更成熟的立場進行物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。

實施者可以從中汲取的標準

對于嵌入式計算工程師來說，開放標準還有助于加速產(chǎn)品開發(fā)并最大限度地降低成本。對于初學(xué)者來說，獲得合理和非歧視性的設(shè)計信息和技術(shù)訪問是有好處的。例如，ARM 提供了 Wi-SUN FAN 協(xié)議棧的開源版本作為 ARM Mbed 庫的一部分，工程師可以將其集成到自己的代碼中，從而減少開發(fā)時間和調(diào)試工作。此外，還有各種可用的協(xié)議棧、設(shè)計信息和參考實現(xiàn)，以幫助構(gòu)建面向未來的產(chǎn)品。

IP連接在互聯(lián)產(chǎn)品中已變得無處不在。IP，特別是IPV6，具有顯著的優(yōu)勢，簡化了與一系列網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的連接，包括云連接，例如AWS，微軟Azure和其他提供商。包含約束應(yīng)用協(xié)議 （CoAP） 等協(xié)議簡化了將低成本、低能耗設(shè)備集成到大型網(wǎng)絡(luò)中的過程，并與 LwM2M 等應(yīng)用協(xié)議一起，提供了與云服務(wù)的互操作性

嵌入式計算工程師被要求使用物聯(lián)網(wǎng)來構(gòu)建更智能的電網(wǎng)和城市，而他們成功的道路是采用開放標準。通過這樣做，他們可以加快上市時間，改善協(xié)作并利用可互操作的硬件，同時保持競爭力并保持預(yù)算。

審核編輯：郭婷