WI-SUN: Uma introdução

 Wi-SUN é uma tecnologia de comunicação sem fio que permite a conectividade entre dispositivos em redes de baixa potência e de longo alcance. É uma tecnologia bastante nova e esta em ampla adoção.

Atualmente, a adoção da tecnologia Wi-SUN tem sido mais forte em países da América do Norte, Europa e Ásia, onde está sendo implementada em projetos de cidades inteligentes, indústria 4.0, agricultura de precisão, entre outros.

É importante mencionar que esses dados estão sujeitos a alterações, pois a tecnologia Wi-SUN está em constante evolução e ainda está em processo de implementação em vários países, assim o número de usuários pode mudar rapidamente.

Algumas das principais empresas que utilizam a tecnologia Wi-SUN no mundo incluem:

1. Itron: é uma empresa líder em soluções de metrologia inteligente, que usa a tecnologia Wi-SUN para conectar medidores de energia e água às redes de automação de edifícios e cidades inteligentes.

2. Silver Spring Networks: é uma empresa americana que fornece soluções de rede inteligente, que usa a tecnologia Wi-SUN para conectar dispositivos de iluminação pública, sensores ambientais e outros dispositivos.

3. Landis+Gyr: é uma empresa suíça de medidores inteligentes, que usa a tecnologia Wi-SUN para conectar medidores de energia elétrica e gás às redes de automação de edifícios e cidades inteligentes.

4. NXP Semiconductors: é uma empresa global de semicondutores, que fornece chips e soluções de IoT, incluindo chips Wi-SUN para dispositivos de IoT.

5. ABB: é uma empresa suíça de automação e tecnologia elétrica, que usa a tecnologia Wi-SUN para conectar dispositivos de automação industrial e dispositivos de monitoramento de energia.

6. STMicroelectronics: é uma empresa global de semicondutores, que fornece chips e soluções de IoT, incluindo chips Wi-SUN para dispositivos de IoT.

7. TECSYS DO BRASIL: No Brasil a pioneira Tecsys é uma empresa que fornece soluções de automação e tecnologia da informação para a indústria 4.0, Smart Grid incluindo sistemas de IoT.

Essas são apenas algumas das principais empresas que utilizam a tecnologia Wi-SUN, mas há muitas outras empresas e organizações que estão testando e implementando essa tecnologia em vários setores.

A Tecnologia Wi-SUN

A tecnologia Wi-SUN segue uma especificação aberta baseada nos padrões do IEEE, IETF e ANSI/TIA. Foi desenvolvida para ser uma rede FAN (Field Area Network) de baixa potência, com topologia em malha, endereçamento IPv6 nos nós e suporte a serviços de transporte de dados via UDP/TCP.

Padrões utilizados

A figura abaixo mostra a arquitetura da rede Wi-SUN FAN no modelo de camadas OSI.

Na camada física, a tecnologia Wi-SUN utiliza para a versão 1.0 da FAN, o padrão IEEE802.15.4g, que para o padrão brasileiro suporta até 90 canais de 200 kHz de banda. A figura abaixo mostra os modos de operação e os suportados no Brasil, destacados em verde.

A rede pode suportar 2 protocolos de roteamento: o mandatório e tradicional RPL, que roda na camada de rede e possui implementações bem conhecidas como a do projeto Contiki, e o MHDS que é um protocolo de roteamento que roda na camada de link.

A camada de rede também é desenhada para suportar compressão de pacotes IPv6 [RFC 6282] e sinalização e controle através do protocolo ICMPv6 [RFC 4443].

Do ponto de vista da camada de transporte, a rede Wi-SUN suporta serviços que utilizam os protocolos UDP e TCP.

Infraestrutura básica

Para que uma solução de cidades inteligentes possa funcionar, é necessário uma infraestrutura de rede principalmente composta por tecnologias sem fio. 

Na rede Wi-SUN, que é responsável em conectar os dispositivos terminais, existem basicamente 3 tipos de dispositivos de rede: o roteador de borda, responsável por conectar os dispositivos ao mundo externo; o nó roteador, que amplia a cobertura da rede e oferece possibilidade de redundância de links na rede; e o nó folha que somente é responsável pelos seus serviços. 

Para disponibilizar os dados provenientes dos roteadores de borda às aplicações externas, a solução precisa de um Backhaul, que é um sistema composto por equipamentos de média/baixa capilaridade, por exemplo: tecnologia celular, Wi-FI, Ethernet, etc …

Porque Wi-SUN?

Por que a tecnologia Wi-SUN é uma boa opção para soluções de cidades inteligentes?

Ambientes urbanos são ambientes que possuem muitos sinais interferentes, ainda mais operando em banda não licenciada, na qual os transmissores não tomam conhecimento de sistemas paralelos funcionando nas mesmas frequências. É claro que essa faixa é regulada e que os equipamentos precisam respeitar os limites impostos pela Anatel. 

A figura abaixo mostra o espectro de canais na faixa de 902MHz a 928MHz de um produto Wi-SUN homologado no Brasil, note que aqui temos uma faixa que não podemos utilizar, que vai de 907.5MHz a 915MHz.

Enfim, um dos bons motivos para escolher a tecnologia Wi-SUN é que ela é muito robusta a interferências, já que aplica a técnica de saltos em frequências em seus dispositivos. O grande detalhe é que cada dispositivo segue sua própria sequência de saltos, evitando interferências geradas pelos próprios componentes dessa rede.

Vamos supor que todos os nós da rede abaixo estejam no mesmo raio de alcance e todos podem se ouvir, nesse caso, poderiam haver várias transmissões simultâneas sem que haja colisões, o que aumenta a capacidade e a robustez da rede.

Um outro ponto, é a questão de interoperabilidade e compatibilidade entre diversos fabricantes de chips, fazendo com que os NICs fiquem mais baratos.