Auf der virtuellen Konferenz Works With 2021 hat Silicon Labs diese Woche sein IoT-Portfolio um eine dreifache Einführung von Hardware, Software und Dienstleistungen erweitert, was zu einem Home-Run für die IoT-Branche führte, die Herausforderungen in Bezug auf Reichweite, Stromverbrauch und Sicherheit lösen muss , und langfristige Unterstützung. Diese neuen Lösungen umfassen zwei Sub-GHz-SoCs, die eine drahtlose Reichweite von mehr als 1 Meile und eine Batterielebensdauer von mehr als 10 Jahren ermöglichen, ein Software Development Kit (SDK), das gemeinsame Bausteine für die Protokollinteroperabilität bietet, und neue Sicherheitsdienste, die die SDK-Unterstützung auf zehn Jahre und ermöglicht es Entwicklern, ihre Chips beispielsweise mit erweiterten Sicherheitsfunktionen anzupassen, bevor sie die Fabrik verlassen.
(Quelle: Silicon Labs)
Silicon Labs behauptet die ersten drahtlosen Sub-GHz-Lösungen, die Langstrecken-HF und Energieeffizienz mit zertifizierten batteriebetriebenen IoT-Produkten der Sicherheitsstufe ARM PSA Level 3 kombinieren, und hat die Plattform der Serie 2 um zwei neue Geräte erweitert: EFR32FG23 (FG23) und EFR32ZG23 (ZG23) SoCs. Diese Geräte unterstützen eine Reihe von Modulationsschemata und fortschrittlichen drahtlosen Technologien, darunter Amazon Sidewalk, mioty, Wireless M-Bus, Z-Wave und proprietäre IoT-Netzwerke. Dies bedeutet auch, dass sie in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden können, darunter intelligente Infrastruktur, Messung, Umgebungsüberwachung, vernetzte Beleuchtung, industrielle Steuerungen, elektronische Regaletiketten (ESL), Gebäude- und Hausautomation.
Die neuen drahtlosen SoC-Lösungen FG23 und ZG23 bieten eine Kombination aus extrem niedriger Sende- und Empfangsleistung (13.2 mA TX bei 10 dBm, 4.2 mA RX bei 920 MHz) und „Best-in-Class“-HF (+20 dBm Ausgangsleistung) und -125.3 dBm RX bei 868 MHz, 2.4 kbps GFSK), die es IoT-Endknoten ermöglichen, eine drahtlose Reichweite von mehr als 1 Meile zu erreichen, während sie über 10 Jahre mit einer Knopfzellenbatterie betrieben werden. Diese SoCs nutzen auch Secure Vault, das nach PSA Level 3 zertifiziert ist, um IoT-Produkte vor Software- und Hardwareangriffen zu schützen.
Der FG23 zielt auf Amazon Sidewalk, Industrial IoT (IIoT), Smart City sowie Gebäude- und Heimautomatisierungsmärkte ab, die häufig batteriebetriebene Endknoten mit erweiterten drahtlosen Kommunikationsreichweiten erfordern. Es bietet eine flexible Antennen-Diversity-Funktion, um ein „Best-in-Class“-Budget für drahtlose Verbindungen von -111.2 dBm RX @ 920 MHz, 50 kbps GFSK zu ermöglichen. Darüber hinaus eignet sich das fortschrittliche Wireless in Kombination mit dem niedrigen aktiven Strom (23 µA/MHz) und dem Schlafmodus (26 µA) des FG1.2 SoC als Lösung für batteriebetriebene Field Area Network-Knoten, drahtlose Sensoren und angeschlossene Geräte in schwierigen Orte zu erreichen.
Silicon Labs FG23 Blockschaltbild (Quelle: Silicon Labs)
Der ZG23 soll Z-Wave Wireless durch das Hinzufügen von Secure Vault verbessern und bietet die gleiche HF- und Leistungsleistung wie der FG23-Chip. Mit der Unterstützung von Z-Wave Long Range und Mesh sind dies laut Silicon Labs die ersten SoCs, die sowohl für Endgeräte als auch für Gateways optimiert wurden und auch alle FG23-Protokolle unterstützen können. Zu den Zielanwendungen gehören Smart Home-, Hotel- und Multi-Dwelling Unit (MDU)-Märkte. Ultrakompakte ZG23-basierte SiP-Module (ZGM230S), die nur Z-Wave unterstützen, werden ebenfalls erhältlich sein.
Silicon Labs Z-Wave ZG23 Blockschaltbild (Quelle: Silicon Labs)
Die drahtlosen SoC-Lösungen bieten die branchenweit fortschrittlichste Sicherheit für das IoT mit einer Batterielebensdauer von 10 Jahren oder länger und einer Reichweite von einer Meile oder mehr, sagte Matt Johnson, Präsident von Silicon Labs, während einer virtuellen Präsentation. „Das ist nicht bis zu einer Meile oder bis zu zehn Jahren. Es ist eine Meile oder mehr und zehn Jahre oder mehr und mit unserer neuesten Sicherheit, die branchenführend und preisgekrönt im IoT-Wireless-Bereich ist.“
Warum ist das eine große Sache? „Zuallererst ist es wirklich mächtig, diese Kombinationen zu haben. Stellen Sie sich ein Gerät vor, das fünf × fünf Millimeter groß ist und so lange hält und über diese Reichweite mit diesem Sicherheitsniveau betrieben wird. Wenn man an unsere Branche denkt, der 2.4-GHz-Raum, 5- und 6-GHz bekommt die ganze Aufmerksamkeit und man hört in der Regel nicht sehr oft von Sub-GHz und es gibt viele Vorteile in Bezug auf Reichweite und Zuverlässigkeit und Robustheit, die mit Sub-GHz kommen kann.“
Johnson hat ein Wiederaufleben von Sub-GHz-Anwendungen und Anwendungsfällen erlebt, die von Heimanwendungen wie Rauchmeldern, Garagentoröffnern und Sensoren für Sicherheit oder Alarme angetrieben werden. Gleichzeitig gewinnt Sub-GHz in Industrie-, Gewerbe- und Einzelhandelsmärkten stark an Dynamik, was weniger auf der Verbraucherstimmung als vielmehr auf „einfach solidem ROI“ basiert, sagte er.
„Das bedeutet, dass Sie den neuesten Amazon Sidewalk, Z-Wave, mioty, Wireless M-Bus und alle proprietären Wireless-Protokolle unserer Kunden verwenden und mit dieser Lösung betreiben können“, sagte Johnson. „Es ist lange her, dass die Branche eine aktualisierte Lösung für Sub-GHz hatte, die alle Leistung, Funktionen und Fähigkeiten einer Plattform wie der Serie 2 vereint.“
Die FR32FG23-SoCs in 5 × 5 mm QFN40- und 6 × 6 mm QFN48-Gehäusen und FG23-Entwicklungskits sind ab sofort zu Kitpreisen ab 39.99 USD erhältlich. Die EFR32ZG23-SoCs, ZGM230S-Module und die dazugehörigen Kits werden im vierten Quartal 4 für die allgemeine Industrie verfügbar sein.
Unify-SDK
Die zweite Produkteinführung ist ein Softwareproduktdesign, das dazu beitragen soll, einige der Herausforderungen rund um die drahtlose IoT-Konnektivität mit gemeinsamen Bausteinen für Gateways, drahtlose Zugangspunkte (APs) und IoT-Endprodukte zu lösen. Das Unify Software Development Kit (SDK) ermöglicht die Interoperabilität von IoT-Geräten und -Gateways über aktuelle und neue drahtlose Protokolle hinweg, indem es protokollspezifische Übersetzungen für Z-Wave und Zigbee heute und später für Bluetooth, Thread, OpenSync und Matter bereitstellt. (Die Downloads sind über GitHub verfügbar.)
Johnson sagte, dass das Unify SDK die Interoperabilität von IoT-Wireless-Netzwerken mit seiner „Design Once, Support All“-Funktion drastisch vereinfachen wird.
Silicon Labs Unify SDK-Diagramm (Quelle: Silicon Labs)
Da die IoT-Branche bereit ist, Matter, einen branchenführenden Konnektivitätsstandard, zu genehmigen, können IoT-Entwickler das Unify SDK verwenden, um Produkte und Plattformen auf bestehenden drahtlosen Protokollen wie ZigBee und Z-Wave weiterzuentwickeln und später eine plattformübergreifende drahtlose Kommunikation mit Matter zu ermöglichen Geräte. Die IoT-Geräte können Unify SDK herunterladen, um Matter zu aktivieren und zwei Protokolle gleichzeitig auszuführen. Unterstützer von Matter sind Apple, Amazon, Comcast, Google und Schneider Electric.
Die Angelegenheit nehme weiter an Fahrt auf, sagte Johnson. „Es ist wirklich einzigartig in unserer Branche, Unternehmen zu haben, die in der Vergangenheit nicht immer gut zusammengearbeitet haben und vielleicht sogar Konkurrenz sind, die sich für einen gemeinsamen Zweck und eine gemeinsame Sache zusammenfinden und zusammenarbeiten. Es dauert im Idealfall länger, als die Leute wollen, aber das liegt daran, dass wir es richtig machen und weil wir uns die Zeit nehmen, um sicherzustellen, dass es langlebig ist und die Erfahrung in Bezug auf einfache Konnektivität und Robustheit bietet, die jeder wünscht und schaut nach."
Die Wireless-Lösungen der Serien 1 und 2 von Silicon Labs werden Matter-kompatibel sein, sobald sie für die Marktverfügbarkeit freigegeben sind. Silicon Labs ist der größte Anbieter von Quellcode Halbleiter Unternehmen und der drittgrößte Code-Mitwirkende mit über 20 Prozent des Quellcodes für Matter [auf GitHub], sagte Johnson.
Unify SDK ermöglicht die Übersetzung zwischen Protokollen. Ein gutes Beispiel ist, wenn ein Kunde oder Entwickler Matter unterstützen möchte, aber Zigbee- oder Z-Wave-Geräte hat, die das Gateway unterstützen muss, sagte Johnson. Die Lösung wird es dieser Übersetzung für ein Matter-Netzwerk ermöglichen, über das Gateway zu einem ZigBee-Netzwerk oder Z-Wave-Netzwerk zu kommunizieren und die Kommunikation dieser Geräte und die Netzwerke funktionsfähig und nützlich zu halten, fügte er hinzu.
Die Software befindet sich auf den Gateways und APs. „Im IoT-Bereich muss alles mit etwas kommunizieren und das sind meistens Gateways oder Access Points, mit denen die Geräte kommunizieren. Das Problem liegt bei so vielen verschiedenen Ökosystemen, Technologien und Protokollen, dass diese Gateways und Zugangspunkte einfach zu Drehscheiben für so viele verschiedene Protokolle und so viel Komplexität werden“, sagte Johnson.
Stellen Sie sich einen Verbraucher vor, der zu Hause über ein ZigBee- oder Z-Wave-Netzwerk verfügt und auf das oder die Produkte von Matter gewartet haben, auf die er gewartet hat, und die mit den vorhandenen Geräten zu Hause nicht funktionieren, sagte er. "Das wird unserer Branche nicht helfen."
Das SDK wird Entwicklern helfen, ihre Software für ihre Gateways einfacher und effizienter zu entwickeln, und es bietet eine bessere Benutzererfahrung in der Branche, sagte Johnson. „Wir haben die API-Datenmodelle und die Protokollübersetzungen zwischen den Geräten entwickelt und stellen sie der Industrie zur Verfügung, weil wir glauben, dass dies der Branche tatsächlich helfen wird, voranzukommen.“
Johnson sagte: „Das ist eine große Sache. Es unterstützt derzeit ZigBee und Z-Wave und wir werden in Kürze Bluetooth-, Thread-, Matter- und OpenSync-Unterstützung hinzufügen, weil wir glauben, dass dies wirklich die richtige Kombination von Übersetzungen ist, die anfangs benötigt werden, um das ideale Entwickler- und Verbrauchererlebnis zu bieten.“
Sicherheitsdienste
Silicon Labs kündigte außerdem neue Sicherheitsdienste an, die die Implementierung von Zero-Trust-Sicherheitsarchitekturen unterstützen, darunter Zertifikate zur Identitätsinjektion von IoT-Geräten und 10-Jahres-SDK-Support. Die neuen Sicherheitsangebote ergänzen die Secure Vault-Technologien des Unternehmens mit einem „ersten“ Custom Part Manufacturing Service (CPMS) für drahtlose SoCs und Module.
Die neuen Services – CPMS und Long-Term Software Development Kit (SDK) Support Service (LTSSS) – bieten Sicherheitsservices für IoT-Produkte während ihres gesamten Lebenszyklus.
Das CPMS ist ein sicherer Bereitstellungsdienst, der IoT-Entwicklern hilft, ihre IoT-Produkte mit erweiterten Sicherheitsfunktionen anzupassen. Der Zugriff auf das CPMS erfolgt über ein sicheres Webportal, das Entwicklern die sichere Bereitstellung der drahtlosen SoCs und Module von Silicon Labs mit Secure Vault ermöglicht Technologie Funktionen wie Secure Boot und Secure Debug sowie ein Secure OTA Bootloader, kundenspezifische Schlüssel, Standard-Flash-Programmierung und benutzerdefinierte Identitäten für Zero Trust-Architekturen. Secure Vault hat in diesem Jahr den PSA-zertifizierten Level-3-Status erreicht.
Die kundenspezifischen Fertigungsservices ermöglichen es Kunden zum ersten Mal in IoT und IoT Wireless, auf das Ende des Fertigungszyklus zuzugreifen, um Geräte zu programmieren, sagte Johnson. „Ein Kunde kann über eine sichere Site hineingehen und die Geräte beeinflussen, bevor sie unsere Fertigung verlassen. Insbesondere können sie Dinge wie die Teilenummern ändern, Schlüssel einfügen – öffentliche Schlüssel oder private Schlüssel – sowie Zertifikate in die Produkte einschleusen. Sie können auch Flash-Programmierung durchführen sowie verschiedene Sicherheitsfunktionen wie Manipulationsschutz, sicheres Booten und sicheres Debuggen aktivieren/deaktivieren und konfigurieren – all diese Funktionen sind jetzt für Kunden für ihr spezifisches Silizium verfügbar.“
Dies bedeutet, dass der Kunde der einzige ist, der die Sicherheit in seine Geräte einprogrammiert, und er ist sicher, sobald er die Fertigungslinie verlässt, sagte Johnson. „Dies ist ein Wandel in unserer Branche, der notwendig und unvermeidlich ist. Es ist heute [in der Branche] nicht verfügbar und wir haben es in die Branche gebracht, weil es etwas ist, das in Zukunft benötigt wird.“
Das LTSSS als Teil der Sicherheitsdienste minimiert die Notwendigkeit von erneuten Tests und Neuzertifizierungen aufgrund von Codeänderungen und unterstützt gleichzeitig GSDK-Releases für bis zu 10 Jahre mit Sicherheitspatches und Bugfixes.
„Wir haben einen SDK-Zyklus, in dem wir unsere Software-Updates ein paar Mal im Jahr veröffentlichen und wie viele Unternehmen viele Patches auf dem Weg dorthin veröffentlichen, aber diese werden im Allgemeinen nur etwa ein Jahr lang unterstützt“, sagte Johnson. „Wir sehen die Notwendigkeit für Langlebigkeit und Beständigkeit dieser SDKs, denn wenn sie aktualisiert werden, müssen sich unsere Kunden neu zertifizieren und qualifizieren, und das kostet unseren Kundenstamm Zeit, Mühe, Investitionen und Kosten.“
Die neuen Dienste unterstützen globale Cybersicherheits- und Kommunikationsstandards, wie die US-Executive Order, die die Implementierung von Zero-Trust-Sicherheitsarchitekturen vorschreibt, sowie Matter- und Wi-SUN-Anforderungen für sichere Identitäten.
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