SoC предлагает сверхнизкое энергопотребление для подключения к Wi-Fi

Многие продукты IoT требуют безопасного постоянного подключения (часто через Wi-Fi), но это почти всегда достигается за счет компромиссов с точки зрения времени автономной работы.

Dialog Semiconductor объявила о выпуске DA16200, SoC для сетей Wi-Fi со сверхнизким энергопотреблением, а также двух модулей, использующих технологию VirtualZero от Dialog для увеличения времени автономной работы подключенных к Wi-Fi устройств Интернета вещей с питанием от батареи. Этот SoC имеет встроенные усилители мощности (PA) и малошумящие усилители (LNA), поэтому нет необходимости во внешнем PA. При необходимости выходная мощность PA составляет +20 дБм. Между тем, LNA обеспечивает чувствительность приемника -99,5 дБм.

«Технология VirtualZero от Dialog позволяет устройству подключаться к сети Wi-Fi и оставаться подключенным к ней при очень низком среднем токе, чтобы продлить срок службы батареи - обычно более года, а во многих случаях от трех до пяти лет», - сказал Дэвид Коэн. старший директор по маркетингу бизнес-подразделения Dialog Audio and Connectivity.

«В большинстве приложений наших клиентов используются небольшие батареи, такие как AAA, AA, и перезаряжаемые ионы лития, или используются плоские элементы», - продолжил Коэн. «Однако можно использовать сбор энергии, если устройство сбора энергии может производить выходную мощность около 85 мА. Этот тип выходной мощности необходим только в активном режиме Tx. С VirtualZero устройства могут поддерживать подключение к Wi-Fi всего на уровне 200 нА (0,2 мкА) ».

Дизайн Интернета вещей

Аналоговые / цифровые смешанные интегральные схемы меньше по размеру и более энергоэффективны по сравнению с их эквивалентными конструкциями, использующими дискретные компоненты, но эти преимущества достигаются за счет большей сложности конструкции. Нелегко создавать и тестировать устройства, объединяющие цифровые, аналоговые и радиочастотные схемы.

Если вы хотите построить обширную сенсорную сеть, аккумулятор должен работать долго, чтобы расходы на обслуживание оставались в разумных пределах. Чтобы снизить потребление энергии, многие разработчики устройств Интернета вещей применяют различные стратегии, такие как неглубокий рабочий цикл или использование различных режимов ожидания и сна.

«С инженерной точки зрения важно учитывать несколько ключевых факторов. Основным фактором является общий средний ток, который устройство должно потреблять для поддержания соединения Wi-Fi. Для большинства приложений Интернета вещей не так много реального активного трафика. Например, типичный интеллектуальный дверной замок только отправляет / получает реальные данные полезной нагрузки (открыть замок, закрыть замок, ответить статусом блокировки) примерно 1-20 раз в день. Более 99% времени он простаивает в состоянии «Wi-Fi готов» - подключен к сети Wi-Fi, прожигающей ток, но не обменивается никакими реальными данными. Именно это время простоя истощает срок службы батареи. Таким образом, если вы сможете снизить общий средний ток до очень низкого уровня в состоянии готовности к Wi-Fi, вы сможете продлить срок службы батареи. На самом деле, активные токи Tx и Rx имеют очень мало значения для этих приложений », - сказал Коэн.

В устройствах с более высокой производительностью процессор, дисплей и интерфейсы беспроводной связи занимают большую часть доступного бюджета энергии. Понимание того, как эти устройства используют энергию, означает моделирование взаимодействия между их подсистемами, чтобы понять влияние друг друга и поведение их систем управления питанием.

«Еще одним соображением является диапазон - может ли устройство Wi-Fi достичь выходной мощности и чувствительности приемника, необходимых для поддержания сетевого подключения Wi-Fi в реалистичной загруженной среде? Радиус действия часто более важен для многих устройств IoT, чем для мобильного устройства, такого как ноутбук. Если соединение Wi-Fi вашего ноутбука нестабильно, попробуйте отойти на несколько футов и посмотреть, улучшится ли соединение. Но дверной замок не может двигаться, как и термостаты, датчики и т. Д. », - сказал Коэн из Dialog.

Срок службы установленных и оставленных без присмотра устройств можно продлить за счет использования новых аккумуляторных технологий, сбора энергии, электронных схем со сверхнизким энергопотреблением и коммуникационных стратегий, предназначенных для ограничения энергопотребления.

DA16200 SoC (Изображение:диалоговое окно)

Безопасность

Обычным элементом устройств Интернета вещей является их повседневное использование потребителями. Эти технологии часто недооценивают аспекты, связанные как с физической, так и с компьютерной безопасностью:беспокоит не только то, что связано со сбором данных, их совместным использованием и вмешательством третьими сторонами, но и возможность того, что этими объектами можно управлять удаленно с помощью злонамеренные стороны.

SoC DA16200 и модули оснащены ведущими в отрасли протоколами безопасности, включая механизм аппаратного шифрования последнего поколения и стандарты аутентификации для защиты от потенциальных угроз.

«Надежные функции безопасности необходимы для Интернета вещей и любого устройства, подключенного к Wi-Fi. В DA16200 SoC есть несколько уровней безопасности, включая уровень Wi-Fi - WPA2 и WPA3 - поддерживаются как персональный, так и корпоративный режимы, а также с поддержкой Extensible Authentication Protocol (EAP). Безопасность транспортного уровня (TLS) на оборудовании - это обеспечивает ускоренные подключения TLS непосредственно от SoC к облачным серверам, таким как Amazon Web Services (AWS), Azure, Google Cloud и т. Д. Более того, он превращает обычное небезопасное HTTP-соединение в защищенное HTTP-соединение. Дополнительные инструменты шифрования включают длинные ключи Advanced Encryption Standard (AES), ускоренный алгоритм Диффи-Хельмана, хэш-функции и шифрование по эллиптической кривой. Безопасная загрузка - мы аутентифицируем образ программного обеспечения каждый раз перед его загрузкой. Безопасная отладка через JTAG или Serial Wire Debug (SWD). Безопасное хранение активов - заказчик может записать лицензионные ключи, цифровые сертификаты и многое другое с помощью нашего безопасного одноразового пароля (OTP) », - сказал Коэн.

Возможности развития IoT многочисленны, и подключенные устройства будут все более совместимы друг с другом, повышая функциональную совместимость и интеграцию, не забывая при этом аспекты кибербезопасности и конфиденциальности. Также будет происходить большая конвергенция между большими данными, IoT и AI:будет собираться все больше и больше данных - в режиме реального времени, и благодаря передовым технологиям аналитики продукты, услуги и системы будут становиться все более «интеллектуальными» и конкурентоспособными. .

>> Эта статья была первоначально опубликована на наш дочерний сайт EE Times.