黄浦区高科技网络技术值得推荐（低功耗广域网LPWAN技术）

无线通信网络技术的发展，推动了物连接网络的规模化组网的发展，这也是低功耗广域网（LPWAN）内在的发展需求。

简介

Wize技术是一种低功耗广域网络（LPWAN）技术，源自于欧洲标准EN-13757 Wireless M-bus。Wize是由Wize联盟定义的一种物联网标准，主要是面向无线计量、智能城市和工业物联网等应用。

Wize工作在169MHz频段，是欧洲的免许可频段。由于其使用的是低频段，波长较长，建筑或障碍物穿透力强，路径损耗减少传输距离远，最远可达20公里。Wize协议是双向的，发送和接受最多246个字节的消息，并且可以远程对网络设备进行固件更新。由于Wize传输的消息很短，设备每天只需要打开几秒钟，电池续航可达20年。另外，Wize还具备端到端加密功能，保证了最高的安全级别。

Wize主要技术特点

• 频段范围是169.4 MHz-169.475MHz，带宽总计75KHz
• 无线电频谱分为6个频道（5个上行，1个下行），每个信道12.5KHz
• 双向通信，上行最大256个字节，下行最大256个字节
• 可扩展的调试解调方式，软件定义无线电（GFSK、4GFSK）
• 通信时间，占空比10%，6分钟/小时
• 通信速率2400bps - 6400bps
• 通信距离室外达50km以上，室内达10km以上，室内深度覆盖2.5km不等。
• 安全加密，AES128
• 每天通信量少（5至10次），功耗非常低，小型锂电池（AA，A或C）可以给远程抄表设备供电15-20年
• 协议机制允许通过广播无线方式调度和执行设备固件的更新

Wize发展历史

ERMES（European Radio Messaging System，欧洲无线电消息系统）是一种ETSI（欧洲电信标准协会）于1990年开发的一种欧洲通用无线寻呼标准，使用了169MHz无线电频段。2005年，欧洲邮政和电信管理局会议（CEPT）及其电子通信委员会（ECC）决定将该频率分配给其他新的用例，包括远程抄表。欧洲的ISM 169 MHz无线电频谱是开放的免许可的，可作为短距离设备的免许可频段使用。

• 2005年，WM-Bus协议发布(又名EN13757-4，433MHz和868MHz)。Suez公司开发了一个基于169 MHz频率的智能水表AMI基础设施，在欧洲开始部署。
• 2008年，Suez发布了第一个169MHz远程水表计量的无线模块。
• 2012年，GRDF决定为其项目选择169MHz频段，并进行了重大的改进。
• 2013年，AFNOR(法国标准化协会)《气体应用指南》第一版发布
• 2014-2015年，基于SDR（软件定义无线电）的高性能169MHz多通道调制解调器。电信级的基础设施，水表和气表
• 2017年，Wize联盟发布Wize协议1.0。AFNOR水表和气表应用指南发布。设立Wize Alliance Link – CEN TC294
• 2018年，EN13757/2018发布。
• 2019年，Wize联盟发布Wize协议1.1。
• 2020年，欧洲大规模部署Wize燃气表和水表，迄今为止约有1000万只

Wize联盟

2017年，法国燃气公司GRDF、Suez和法国运营商Sagemcom宣布成立了Wize联盟。Wize联盟是一个开放的非营利性协会，旨在推动物联网的国际标准。该组织汇聚了来自工业和公用事业领域的主要国际参与者，支持名为 Wize 的远距离广域网技术的实施。

由于SUEZ、Sagemcom和GRDF创始成员的业务专长，水表和气表的无线计量是联盟开始的起点。使用Wize技术的网络连接了全球900多万个设备，而且还在继续扩大，特别是通过推出1100万个GRDF的智能燃气表。各种案例已实现了规模化，如能源或水智能计量（AMR）、废物收集、空气监测等。

Wize Alliance的目标是通过技术输出和进入新市场来确保Wize技术的稳定性和和可持续性发展。

Wize市场规模

• 2018年，3 百万台设备,15个国家，500个城市
• 2019年，9 百万台设备, 15个国家，500个城市
• 2020年6月，1000 万台设备, 15个国家，10 000个城市。

用例

Water

智能电表 - 智能水表改变了Suez与用户的关系，一方面不再需要安排上门抄表，另一方面账单是基于实际的消费量。另外，用户可以在线查询其日常的用水量，如果发生泄漏或过量消费就会收到电子邮件或短信提醒。他们还可以通过跟踪公共卫生用热水的费用来监测能耗成本。

通过实时监控输送水量、异常情况(泄漏、回流)，智能水表能够为公共水务服务部门管理营业收入，通常会改善整体供水网络绩效。

政府利用水的数据管理实现经济和环境效益。由于智能水表政府能够根据季节或社会定价调整计费频率，控制建筑的各种流量消耗，以保护水资源。它还可以帮助政府监测住房入住率，并分析旅游或经济领域的活动。

自动远程断水 - Hydrelis提出了一种解决方案，在发生泄漏时自动远程关闭建筑内的供水，SueZ在其ON’Connect™解决方案中使用了这一解决方案。该设备可实时防止可疑泄漏，并自动发出警报，减轻水损害。此外，根据使用情况（周末、晚上、节假日等）对建筑供水进行自动和远程管理，使消费者能够减少用水量并将费用减少多达30％。

氯传感器监测 - Wize氯传感器可以实时监测水中的氯含量。由于流经管道的水不新鲜，必须用氯来处理水，以防止细菌侵入。然而，如果摄入过量的氯，就会有害身体健康，所以供水公司必须控制水中氯的含量。

消防栓监控 - 消防栓在城市中至关重要，当发生火灾时必须始终保持良好的工作状态，这需要定期对其进行维护管理。另外，消防栓也容易失窃。AllWize公司提出了一个解决方案，测量消防栓内的水流传感器连接到供水公司的后台，可以实时监视消防栓的非法使用或泄漏检测。

声音数据记录仪检漏 - Sewerin和Seba开发了声音监测传感器，使用169 MHz（Wize）频率实时检测漏水情况。记录仪安装在地下供水网络中，记录噪音并将其与已测量数据进行比较，当检测到数据发生变化时，就意味着发生了泄漏。

Energy

智能燃气计量 - GRDF的智能计量项目的目标是：a) 提高客户满意度 - 自动并每天读取气体消费数据 b) 改善能源管理 - 增加消费数据的交付频率 c) 优化网络运营 - 现代化和提高配气管网的性能

新型智能气表可提供有用的信息，如每天消费、消费警报和比较系统。对于地方政府和房地产所有者，它提供了区域或房屋建筑汇总和匿名数据的访问。

燃气网络监控和能量收集器 - AllWize和Naturgy提出了连接到Wize网络的燃气网络监控（GNM）系统。该设备使Naturgy能够以低成本远程监控工作参数（流量、压力、泄漏等）。该系统旨在帮助Naturgy进行网络的预测性维护，改善天然气网络的性能并防止能源欺诈。此外，GNM配备了薄膜热电收集技术，该技术利用了气体和室温之间的温差。将热能转换为电能可以为包括传感器和Wize通信在内的整个系统供电，从而使物联网设备实现自主化。

其他气体用例，如立管压降检测，工作期间气井盖的检测，管道阴极保护监测，连接气体截止阀，甲烷、一氧化碳和烟雾检测等。

Waste

废物收集 - 法国初创公司SigrenEa正在借助Wize Alliance技术的物联网重塑废物收集服务。传感器放置在垃圾收集箱内，能够通过超声波和红外线实时测量其填充率。这些传感器的配置取决于废物收集容器的类型（有机废物、纸张、玻璃等）及其体积和配置。

得益于这些传感器，废物收集和收集路线得以优化，并减少了道路上卡车数量，意味着减少了劳动力和二氧化碳排放。这些信息有时会与其他数据一起进行分析，例如交通、天气预报或从其他连接的公用事业公司收集来的数据（水或天然气消耗）。

垃圾箱监测 - AllWize开发了一种将垃圾箱连接到Wize网络的解决方案：Wize垃圾箱监测系统。联网垃圾箱监控家庭扔了多少垃圾，以及他们是否遵守当地的回收政策，该系统被称为“垃圾按量收费”(Pay as you throw)。

空气质量监测 - AllWize开发了一种廉价的解决方案，称为Wize空气质量监控器：在整个城市安装一种紧凑型空气质量监测站，以及一套先进的云模型，以尽可能准确地绘制空气质量。这个连接系统可以帮助城市建立污染减少机制和政策。该解决方案包括颗粒悬浮的PM1、PM2.5、PM10传感器；气体浓度NOx、SO2和O3传感器；温度、压力、湿度传感器和麦克风。该解决方案连接到一个配置有警报的仪表板。

Smart City

城市灌溉 - AllWize公司的Wize灌溉系统监视器，可根据土壤的湿度远程控制公园和公共花园的灌溉。该解决方案仅在需要时对植物进行浇水以减少水的浪费。此外，解决方案还可以实时检测泄漏。

路灯维护 - AllWize的一个简单的传感器装到每个路灯上，自动检测路灯柱故障。借助Wize Street Lighting Maintenance解决方案，维护公司可以远程了解要更换哪个路灯，从而提高了效率和安全性。

路灯控制 - AllWize的Wize路灯照明监控器安装在路灯柱上，控制路灯的开和关时间，并根据自然光应用调光时间表，可以减少城市的电费并减少能源浪费。路灯在城市的电费中占很大一部分（约40％），在许多情况下，白天开灯会浪费大量电力。

Wize技术

Wize协议是基于EN13757-4 Wireless M-Bus 模式N。

Wize网络系统架构：Wize无线网络是一个无线局域网络，通过LAN moderms和Gateway组成一个广域的无线接入网络。Devices通过LAN modems 接入广域无线网络，再由Gateway（网关）经WAN（广域网络，如蜂窝网络3G/4G）接入到IP协议的网络，连接到服务器。

Wize运营商和组网模式：Wize提供三种组网方式，一是私有网络；二是混合网络；三是运营网络。私有网络是设备、网关、服务器都是用户自己的并由自己运营。混合网络是设备、网关都是用户自己的，网络由Wize运营商运营。运营网络是网关、服务器和网络都是运营商的。

Wize集成电路主要厂商

Wize射频收发器主要厂商有：Texas Instruments、Analog Devices、Silicon Labs等公司

结语

2005年欧洲开放了原有169MHz的寻呼业务，Wize获得了发展的无线频谱资源，也为更多的物联网应用提供了更多机会。Wize并非从零开始，而是基于现有的WM-BUS标准，其产业生态相对成熟，Wize有稳定持续发展的基础。Wize联盟创始成员GRDF、Suez和Sagemcom的行业资源，也为Wize的行业应用提供了发展机会，并以此为基础拓展更多的行业应用，推动了Wize技术的发展。

附PPT：

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