Plus de 100 millions d'appareils sont déjà déployés aujourd'hui dans les réseaux d'utilité publique et, au milieu de cette croissance incroyable, le protocole Wi-SUN® a démontré sa fiabilité dans certaines des applications les plus exigeantes au monde. Aujourd'hui, Digi International et Silicon Labs mettent cette technologie éprouvée à la disposition d'un marché plus large avec la première solution Wi-SUN complète, intégrée et de bout en bout de l'industrie.
Avec l'évolution rapide du paysage de l'IoT , les organisations de tous les secteurs recherchent des solutions de connectivité robustes et évolutives, capables de répondre aux exigences des applications critiques. Alors que diverses technologies sans fil se disputent l'attention, la norme Wi-SUN se distingue pour les déploiements IoT extérieurs à grande échelle.
Dans cet article, nous allons partager des informations sur cette norme robuste et sur la façon dont la solution Wi-SUN de Digi et Si-Labs permet de planifier et de déployer rapidement des réseaux massifs, robustes et sécurisés.
Pourquoi Wi-SUN ? Comprendre l'avantage technologique
Wi-SUN (Wireless Smart Ubiquitous Network) représente la principale technologie de réseau maillé sub-GHz basée sur IPv6 pour les applications IoT . Basé sur les normes IEEE 802.15.4g et régi par la Wi-SUN Alliance®, qui comprend plus de 300 membres, Wi-SUN crée des réseaux maillés sans fil auto-formateurs et auto-réparateurs qui ont prouvé leur fiabilité dans des applications critiques à grande échelle dans le monde entier.
Pensez-y de la manière suivante : les réseaux traditionnels à topologie en étoile fonctionnent comme un système en étoile où tout dépend d'une passerelle centrale. Si cette passerelle tombe en panne, c'est tout le réseau qui tombe en panne. L'architecture maillée de Wi-SUN fonctionne différemment. Les réseaux maillés améliorent la fiabilité en supprimant les points de défaillance uniques. Chaque appareil peut communiquer par plusieurs chemins, en contournant automatiquement les obstacles, les interférences ou les nœuds défaillants. Cette architecture résiliente garantit un fonctionnement ininterrompu dans les environnements difficiles.
Fonctionnant dans des bandes de fréquences sub-GHz sans licence, une solution Wi-SUN offre une portée et une pénétration des bâtiments supérieures à celles des solutions 2,4 GHz. En fonction de l'environnement, les radios individuelles peuvent atteindre une portée de 0,5 mile dans les zones urbaines (jusqu'à 1 mile avec des radios très puissantes), et de plus de 6 miles en extérieur. L'aspect réseau maillé étend la portée bien au-delà de la radio individuelle.
Cette technologie prend en charge les nœuds d'infrastructure alimentés ou non par batterie, avec des débits de données adaptables de 50 kbps à 2,4 Mbps pour répondre aux besoins spécifiques des applications. L'approche basée sur des normes ouvertes offre une sécurité de niveau entreprise, une interopérabilité entre plusieurs fournisseurs et une connectivité évolutive allant de sites uniques à des régions entières.
Pensez-y de la manière suivante : les réseaux traditionnels à topologie en étoile fonctionnent comme un système en étoile où tout dépend d'une passerelle centrale. Si cette passerelle tombe en panne, c'est tout le réseau qui tombe en panne. L'architecture maillée de Wi-SUN fonctionne différemment. Les réseaux maillés améliorent la fiabilité en supprimant les points de défaillance uniques. Chaque appareil peut communiquer par plusieurs chemins, en contournant automatiquement les obstacles, les interférences ou les nœuds défaillants. Cette architecture résiliente garantit un fonctionnement ininterrompu dans les environnements difficiles.
Fonctionnant dans des bandes de fréquences sub-GHz sans licence, une solution Wi-SUN offre une portée et une pénétration des bâtiments supérieures à celles des solutions 2,4 GHz. En fonction de l'environnement, les radios individuelles peuvent atteindre une portée de 0,5 mile dans les zones urbaines (jusqu'à 1 mile avec des radios très puissantes), et de plus de 6 miles en extérieur. L'aspect réseau maillé étend la portée bien au-delà de la radio individuelle.
Cette technologie prend en charge les nœuds d'infrastructure alimentés ou non par batterie, avec des débits de données adaptables de 50 kbps à 2,4 Mbps pour répondre aux besoins spécifiques des applications. L'approche basée sur des normes ouvertes offre une sécurité de niveau entreprise, une interopérabilité entre plusieurs fournisseurs et une connectivité évolutive allant de sites uniques à des régions entières.
La preuve par l'exemple : Les solutions Wi-SUN en action
La véritable mesure d'une technologie réside dans ses performances dans le monde réel. Wi-SUN a fait ses preuves grâce à d'importants déploiements qui fonctionnent de manière fiable année après année :
- Réseau intelligent de TEPCO à Tokyo: L'un des plus grands déploiements de réseau Wi-SUN au monde connecte des dizaines de millions de compteurs intelligents à Tokyo, au Japon, et traite près d'un milliard de paquets de données par jour avec une fiabilité exceptionnelle.
- L'infrastructure connectée de Miami: Le réseau d'éclairage public connecté de Miami (FPL), qui compte plus de 500 000 unités, est renforcé par un réseau maillé Wi-SUN plus vaste qui comprend plus de 5 millions d'appareils connectés dans le cadre de l'infrastructure de comptage avancée (AMI).
- Éclairage intelligent de Paris: Un réseau maillé Wi-SUN relie 280 000 lampadaires à travers la ville, faisant de Paris l'une des premières villes au monde pour la mise en œuvre de lampadaires connectés. Le déploiement permet de réaliser jusqu'à 70 % d'économies sur les coûts énergétiques annuels, avec des performances constantes tout au long de l'année.
- Fondation de la ville intelligente de Londres: La ville de Londres a remplacé 15 000 lampadaires (couverts par un total de seulement 12 routeurs frontaliers) dans tout le Square Mile par un réseau Wi-SUN explicitement conçu comme une fondation "à l'épreuve du temps". Depuis, la ville a élargi son champ d'action au-delà de l'éclairage pour inclure des capteurs de surveillance environnementale pour la qualité de l'air, des systèmes de gestion de la circulation et du stationnement, et des capteurs de sécurité publique sur les supports de ceinture de sauvetage en bord de rivière, qui alertent les services d'urgence lorsqu'ils sont enlevés.
- Surveillance des infrastructures au Japon: La solution Wi-SUN permet de surveiller la détérioration des pentes et des talus sous l'effet de fortes pluies ou de tremblements de terre, et de suivre la tension des câbles sur les ponts afin d'évaluer leur état tout au long de leur durée de vie et sous l'effet d'une circulation intense.
Il ne s'agit pas de projets pilotes. Il s'agit de déploiements critiques à grande échelle, fonctionnant en continu dans des conditions météorologiques diverses et dans des environnements urbains difficiles, qui démontrent la fiabilité, l'évolutivité et la valeur commerciale exceptionnelles de Wi-SUN à grande échelle.
De l'utilité à l'ubiquité : Ce qui fonctionne à l'échelle fonctionne partout
Voici l'idée clé : les mêmes caractéristiques qui rendent les solutions Wi-SUN adaptées aux déploiements massifs des services publics rendent ce protocole idéal pour les cas d'utilisation de IoT dans tous les secteurs d'activité. Lorsqu'une technologie peut gérer de manière fiable des dizaines de millions de compteurs intelligents fonctionnant 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, pendant des décennies, et traiter des milliards de transactions par jour, elle possède des capacités éprouvées qui se traduisent directement par d'autres applications exigeantes.
Les exigences de fiabilité d'un service public gérant des millions de points finaux sont parmi les plus strictes de tous les secteurs d'activité. Les services publics ne peuvent tolérer des pannes de réseau qui empêchent la lecture des compteurs, entraînent une perte de données sur les revenus ou compromettent la gestion du réseau. Les exigences en matière de sécurité sont tout aussi élevées, car les réseaux des services publics sont considérés comme des infrastructures critiques et sont confrontés à des cybermenaces constantes.
Si une solution Wi-SUN peut répondre à ces exigences de service public à grande échelle, elle est plus que capable de gérer des applications telles que les installations de panneaux solaires, les systèmes d'automatisation et de contrôle des bâtiments, les équipements de surveillance du pétrole et du gaz, et la gestion des actifs dans les installations distribuées. La même connectivité à longue portée qui relie les compteurs intelligents dans les quartiers fonctionne tout aussi bien pour la surveillance des installations solaires sur un campus commercial, le suivi des équipements dans une installation industrielle ou la connexion des capteurs dans un champ pétrolifère.
Les exemples de Londres et de la surveillance des ponts au Japon l'illustrent parfaitement. Le réseau londonien a commencé par l'éclairage public, puis s'est étendu aux stations de surveillance de la qualité de l'air, aux capteurs de stationnement et aux systèmes de sécurité publique, qui fonctionnent tous sur la même infrastructure éprouvée. La surveillance des câbles des ponts et les capteurs de stabilité des pentes au Japon sont des points d'évaluation de l'infrastructure qui donnent des résultats concrets. Les opportunités sont considérables : qu'il s'agisse de transmettre des relevés de compteurs, des données sur la qualité de l'air, des mesures de contraintes structurelles ou des alarmes de sécurité, Wi-SUN offre la fiabilité et les performances que vos applications exigent.
La solution Digi XBee® pour Wi-SUN : Construire, déployer, gérer
La solution Digi Digi XBee pour Wi-SUN couvre l'ensemble du cycle de vie du réseau Wi-SUN grâce à trois composants intégrés conçus pour fonctionner ensemble de manière transparente dès le premier jour, tout en maintenant une interopérabilité totale avec l'écosystème Wi-SUN au sens large. La solution Digi Wi-SUN permet aux organisations et aux fournisseurs de solutions de construire, de déployer et de gérer des réseaux Wi-SUN à grande échelle.
Construire : Smart Digi XBee pour modules Wi-SUN
Construits sur la plateforme EFR32 de Silicon Labs dotée de leur technologie Secure Vault™ avec le statut PSA Certified Level 3 (le plus haut niveau de certification de sécurité de l IoT ), les modules Digi XBee for Wi-SUN offrent la fiabilité et la sécurité que les applications critiques exigent.
Disponibles dans trois facteurs de forme standard (trou traversant, montage en surface et micro-montage) qui ont permis le déploiement de plus de 25 millions de modules dans le monde, les modules Digi XBee pour Wi-SUN offrent une flexibilité de conception maximale. Les modules se déclinent en deux variantes : Les modules Leaf Node (LFN) offrent une autonomie de 10 ans pour les capteurs à distance avec la connectivité Bluetooth LE en option, tandis que les modules Full Function Node (FFN) sont des dispositifs alimentés qui prennent en charge des applications à haut débit avec des taux de données allant jusqu'à 2,4 Mbps.
Les modules Digi XBee pour Wi-SUN se distinguent par leur capacité d'intelligence périphérique. La programmabilité MicroPython permet un traitement sur le module et un contrôle local, réduisant les dépendances au nuage et permettant des réponses en temps réel. Par exemple, un lampadaire intelligent équipé d'un module Digi XBee pour Wi-SUN peut ajuster automatiquement la luminosité en fonction de la détection des piétons et des conditions ambiantes, un suiveur solaire peut optimiser le positionnement des panneaux en fonction des capteurs d'irradiation, ou un contrôleur d'automatisation de bâtiment peut ajuster les paramètres de CVC en fonction des modèles d'occupation, le tout sans communiquer en permanence avec le nuage, et la latence qui en résulte.
Les certificats préinjectés éliminent le provisionnement complexe de la sécurité, ce qui permet aux appareils de rejoindre les réseaux en toute sécurité dès leur sortie de l'emballage. L'empreinte familière de XBee simplifie l'intégration pour les développeurs déjà expérimentés avec la technologie XBee tout en donnant accès aux capacités avancées de réseau maillé de Wi-SUN.
Déployer : Routeurs frontaliers intelligents Digi XBee Hive
Le Digi XBee Hive Border Router sert de passerelle entre votre réseau maillé Wi-SUN et votre infrastructure existante. Ces appareils conçus à cet effet s'adaptent aux projets pilotes et aux déploiements d'entreprise, prenant en charge des centaines de nœuds Wi-SUN par routeur.
Construits sur Digi Accelerated Linux avec le cadre de sécurité intégré Digi TrustFence®, les routeurs frontaliers Digi XBee Hive exploitent les mêmes capacités Secure Vault de Silicon Labs que nos modules Digi XBee pour Wi-SUN, créant ainsi un écosystème de sécurité complet à tous les niveaux du réseau.
L'architecture du processeur multicœur (double Cortex-A7 à 650 MHz + Cortex-M4 à 209 MHz) offre les performances nécessaires aux applications avancées. Les multiples options de connectivité, dont le cellulaire LTE Cat 1, le Wi-Fi 5 bi-bande avec Bluetooth 5.2, l'Ethernet 10/100 Mbit et les interfaces série RS-232/RS485 sélectionnables par logiciel, garantissent une connectivité backhaul fiable quelles que soient les conditions du site.
La plate-forme informatique intégrée des routeurs frontaliers Digi XBee Hive comprend la prise en charge des conteneurs Linux LXC gérés par la fonctionnalité Containers-as-a-Service de Digi, ce qui permet de déployer des applications personnalisées directement sur le routeur frontalier. La prise en charge de Python 3 et la configuration complète de l'interface de ligne de commande (CLI) permettent le traitement local des données, la prise de décision en temps réel et l'exécution automatisée des tâches, réduisant ainsi les coûts de la bande passante et améliorant les temps de réponse.
Les fonctions réseau avancées comprennent la prise en charge complète de l'IPv6, le Digi WAN Bonding qui permet de combiner plusieurs connexions pour une connectivité résiliente, et la traduction d'adresses IPv6/IPv4 qui intègre de manière transparente les réseaux Wi-SUN dans les infrastructures informatiques existantes sans nécessiter de modifications de l'architecture.
Gérer : Digi Remote Manager® et Digi XBee Studio Tools
Digi Remote Manager sert de centre de commande basé sur le cloud pour la gestion complète du cycle de vie du réseau Wi-SUN à grande échelle. Les fonctionnalités comprennent la configuration et la surveillance centralisées du réseau sur des milliers de nœuds, la gestion automatisée des certificats PKI, les mises à jour OTA du firmware et du logiciel, les alertes en temps réel et les rapports détaillés sur l'état du réseau, ainsi que des API ouvertes pour l'intégration de systèmes tiers.
Digi XBee Studio fournit des outils complets de développement, de déploiement et d'assistance technique locale. Cet outil simplifie l'installation du réseau, les tests de configuration et le dépannage sur le terrain, ce qui permet d'accélérer les délais de déploiement et de réduire la complexité opérationnelle.
L'intelligence distribuée en périphérie : Traiter là où c'est important
La solution Digi XBee pour Wi-SUN offre des capacités sophistiquées d'intelligence périphérique au niveau du module et du routeur frontalier, permettant une prise de décision en temps réel et un fonctionnement autonome sur l'ensemble du réseau. Penser globalement, traiter localement.
Au niveau du module, les modules Digi XBee pour Wi-SUN avec la programmabilité MicroPython permettent un traitement local des données et une prise de décision autonome. Cela permet de réduire le trafic sur le réseau et les coûts opérationnels tout en améliorant la réactivité du système. Les lampadaires intelligents peuvent ajuster automatiquement la luminosité, les suiveurs solaires peuvent optimiser le positionnement, les contrôleurs de bâtiments peuvent gérer le chauffage, la ventilation et l'éclairage, et les capteurs industriels peuvent déclencher des alarmes locales lorsque les seuils sont dépassés.
Au niveau du routeur frontalier, l'architecture à double processeur des routeurs frontaliers Digi XBee Hive prend en charge une plateforme informatique intégrée avec des conteneurs Linux gérés et des environnements Python 3, permettant des analyses locales sophistiquées sur des centaines de nœuds connectés. Les routeurs frontaliers Digi Digi XBee Hive regroupent les données des capteurs, exécutent la logique commerciale et coordonnent les réponses à l'échelle du réseau. Ces fonctions sont essentielles pour les applications nécessitant une réponse locale ou un fonctionnement continu en cas d'interruption de la connectivité WAN.
Cette approche d'intelligence distribuée en périphérie réduit les besoins en bande passante, minimise la charge du réseau, améliore les temps de réponse pour les applications critiques et permet de continuer à fonctionner pendant les interruptions de connectivité. Comme Wi-SUN crée un réseau maillé basé sur IP où chaque nœud est un dispositif IP adressable, l'intégration à l'infrastructure informatique existante devient simple en utilisant des protocoles et des outils de mise en réseau standard.
Les solutions ouvertes globales gagnent
La première solution Wi-SUN complète, ouverte et de bout en bout de l'industrie offre des avantages mesurables par rapport aux intégrations complexes de plusieurs fournisseurs. La compatibilité pré-validée des composants et les outils de développement complets accélèrent les délais de déploiement, qui passent de plusieurs mois à quelques semaines. L'intelligence en périphérie au niveau des modules Digi XBee for Wi-SUN et des routeurs frontaliers Digi XBee Hive permet un traitement local et un fonctionnement autonome, réduisant ainsi les dépendances au nuage et les coûts d'exploitation.
La prise en charge par un seul fournisseur réduit le risque d'intégration et simplifie le dépannage grâce à des outils de gestion unifiés. Tous les composants sont optimisés pour fonctionner ensemble de manière transparente dès le premier jour, tandis que les modules Wi-SUN CERTIFIED garantissent une interopérabilité éprouvée de l'écosystème.
Avec des approbations réglementaires mondiales pour les États-Unis, le Canada, l'Europe, l'Inde et le Japon, et des plages de températures de fonctionnement industrielles, la solution Digi XBee pour Wi-SUN est prête pour la production et les déploiements exigeants dans le monde entier.
En savoir plus et commencer
Dans notre prochain article, nous nous pencherons sur l'architecture de sécurité qui rend Wi-SUN adapté aux infrastructures critiques, en explorant comment la sécurité ancrée dans le matériel, les normes ouvertes et l'intégration informatique transparente créent une base à laquelle vous pouvez faire confiance pour des décennies de fonctionnement.
Prêt à explorer cette opportunité ? Pour en savoir plus sur les nouveautés, les options d'évaluation précoce disponibles et les capacités de déploiement, consultez le site www.digi.com/wi-SUN.
Prochaines étapes