Al giorno d'oggi, i progetti avanzati di Internet of Things (IoT) richiedono soluzioni di connettività wireless affidabili in grado di garantire l'efficienza, l'ottimalità e l'interoperabilità della rete in ambienti operativi eterogenei. Tra questi, ambienti operativi eterogenei includono i protocolli Wi-Fi, Bluetooth Low Energy (BLE), Thread e Matter. La piattaforma della soluzione applicabile deve essere in grado di integrarsi perfettamente con sensori e periferiche e disporre anche di un ecosistema per supportare un rapido sviluppo dalla valutazione all'implementazione, al fine di implementare dispositivi certificati a livello globale.
Soddisfare questi requisiti con soluzioni personalizzate progettate da zero rimane una sfida, principalmente a causa della complessità della progettazione di radiofrequenze (RF) e segnali misti, nonché della certificazione dei dispositivi. I progettisti hanno bisogno di un approccio più integrato.
Questo articolo fornisce una breve panoramica delle sfide di connettività che i progettisti di dispositivi wireless IoT si trovano ad affrontare. Quindi presenta una piattaforma wireless già pronta fornita da u-blox. Riducendo i ritardi legati al debugging radio, all'integrazione dei protocolli, all'implementazione della sicurezza e alla conformità agli standard e alle normative, questa piattaforma può accelerare la progettazione dell'IoT avanzato.
Come i requisiti di connettività in continua evoluzione guidano lo sviluppo di moduli integrati
Le applicazioni emergenti come i sistemi di controllo industriale, l'automazione degli edifici commerciali e gli ecosistemi di dispositivi intelligenti richiedono tutte soluzioni flessibili per dispositivi IoT. Queste soluzioni possono supportare requisiti speciali in termini di hardware, software e comunicazione senza incidere sulla sicurezza o sul budget energetico. In un numero crescente di applicazioni, si prevede che i dispositivi IoT supportino molteplici soluzioni di connettività. Ogni dispositivo deve essere in grado di mantenere capacità di comunicazione affidabili in ambienti a radiofrequenza sempre più affollati con diverse fonti di interferenze in radiofrequenza (RFI) ed interferenze elettromagnetiche (EMI).
In queste applicazioni, diversi protocolli wireless sono fondamentali per soddisfare i requisiti applicativi specifici. Il Wi Fi 6 dual band ha migliorato la capacità di pianificazione della qualità del servizio per mantenere il throughput in reti dense; BLE supporta i requisiti di funzionamento a basso consumo nella comunicazione a corto raggio; Thread supporta reti mesh IPv6 autoriparanti su larga scala con autenticazione del dispositivo e funzionalità di crittografia AES-128. Questi schemi di connessione multipla hanno gettato le basi per il protocollo Matter. Questo protocollo è un livello applicativo basato su IP che può essere eseguito su reti Wi-Fi o Thread, facendo affidamento su BLE per la distribuzione dei dispositivi e l'accesso sicuro alla rete.
Soddisfare contemporaneamente tutti questi requisiti è diventata una sfida ingegneristica scoraggiante. I tradizionali progetti radio discreti richiedono più chipset, front-end RF e interfacce host, ma ciò aumenta la complessità del layout, il consumo energetico e il lavoro di autenticazione. Quando si eseguono test di conformità o si eseguono test su più protocolli, ogni interfaccia appena aggiunta diventa un potenziale punto di errore. Con la continua riduzione dei progressi nello sviluppo e l'aumento dei requisiti normativi, sempre più team di ricerca e sviluppo stanno adottando moduli MCU (unità microcontrollore wireless) indipendenti. Questo tipo di modulo integra sistemi elettronici wireless, risorse di elaborazione e funzioni di sicurezza integrate in un unico componente precertificato.
Il modulo MCU della serie u-blox IRIS-W10 è una soluzione integrata progettata specificamente per affrontare le nuove sfide della progettazione IoT avanzata. Risolvendo la coesistenza di più protocolli e problemi di efficienza della rete a livello di modulo e garantendo la protezione del codice e dei dati, la serie IRIS-W10 ha gettato basi affidabili di ricerca e sviluppo per gli ingegneri, aiutandoli a sviluppare vari dispositivi di rete; Questi tipi di dispositivi collegati in rete possono avere solo pochi fattori sconosciuti durante l'intero processo, dallo sviluppo del prototipo all'implementazione dell'autenticazione.