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

然而，要將智慧城市或智能電網愿景變為現實，工程師必須建立在堅實的基礎上。這意味著高度可擴展和可靠的網絡，使各種嵌入式計算設備能夠安全地互連，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狀拓撲構建的現場區域網絡 （FAN） 的用武之地。

在進入開放標準在建設智能城市和電網中的作用之前，重要的是要注意強大的通信協議的重要性。開發和驗證良好的通信協議需要大量的工作。在標準制定組織內開發了最好和最持久的通信協議，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“工作正常”。它們之所以有效，是因為它們經過同行評審和測試。電氣和電子工程師協會（IEEE）確保像IEEE 802.11這樣的開放標準能夠做到它應該做的事情，而WiFi聯盟確保產品在自由地進入技術領域之前經過嚴格的測試。

一旦開放標準得到驗證和可用，隨著時間的推移，采用率通常會穩步增加。例如，在最近的Wi-SUN研究報告《物聯網成熟之旅》中，明確了開放標準對負責智慧城市和智能電網部署的物聯網采用者的重要性。今天，86%的受訪者表示，他們認為物聯網部署的行業開放標準要么非常重要，要么絕對關鍵（與五年前相比增加了近10%）。智能公用事業解決方案也是如此，84%的受訪者對此做出了同樣的回應（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商鎖定和資產擱淺提供了堡壘，并確保完整的系統建立在成熟、可靠、安全和經過壓力測試的技術之上。事實上，供應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商鎖定作為一項功能（2017年為66%）。缺乏供應商鎖定簡化了物聯網設備、解決方案和軟件與現有基礎設施的集成。

無線網狀網絡如何增加價值

另一個關鍵的設計考慮因素是底層網絡的拓撲。在這方面，無線網狀網絡為智能城市和公用事業應用提供了比星型網絡更多的優勢。首先，網狀網絡提供的分散性支持在配電網上部署邊緣計算設備，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和持續時間，使網絡工程師能夠快速響應。如果發生中斷，可以智能地重新路由電源，并且可以斷開網絡故障部分的連接，以節省與故障設備傾倒電源相關的成本。基于網格的 FAN 還可以支持電壓/無功優化 （VVO） 系統，以減少能源浪費。

網狀網絡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%，而混合網絡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意識，并從更成熟的立場進行物聯網網絡規劃。

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品開發并最大限度地降低成本。對于初學者來說，獲得合理和非歧視性的設計信息和技術訪問是有好處的。例如，ARM 提供了 Wi-SUN FAN 協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，從而減少開發時間和調試工作。此外，還有各種可用的協議棧、設計信息和參考實現，以幫助構建面向未來的產品。

IP連接在互聯產品中已變得無處不在。IP，特別是IPV6，具有顯著的優勢，簡化了與一系列網絡服務的連接，包括云連接，例如AWS，微軟Azure和其他提供商。包含約束應用協議 （CoAP） 等協議簡化了將低成本、低能耗設備集成到大型網絡中的過程，并與 LwM2M 等應用協議一起，提供了與云服務的互操作性

嵌入式計算工程師被要求使用物聯網來構建更智能的電網和城市，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，改善協作并利用可互操作的硬件，同時保持競爭力并保持預算。

審核編輯：郭婷