Набор Pro Kit от Silicon Labs ускоряет ваш путь к разработке продуктов

Интернет вещей (IoT) поддерживается множеством беспроводных протоколов. Это связано с тем, что ни одна технология не может подойти для любого приложения, поэтому каждая радиостанция представляет собой компромисс между дальностью действия, пропускной способностью и энергопотреблением.

Более высокочастотные сигналы передают больше битов данных в секунду, увеличивая скорость передачи данных, но они, как правило, легче поглощаются повседневными объектами и подвержены большему затуханию, что снижает дальность действия. Например, Bluetooth Low Energy (LE) работает в диапазоне 2,4 гигагерца (ГГц) и обеспечивает пропускную способность до 2 мегабит в секунду (Мбит/с) при радиусе действия около 100 метров (м) на открытом воздухе. Сравните это с технологиями, работающими в субгигагерцовом диапазоне и использующими узкополосную передачу, которые обеспечивают радиус действия до 1 километра (км), но пропускную способность всего в несколько сотен килобит в секунду (Кбит/с).

Хотя Wi-Fi использует тот же частотный диапазон 2,4 ГГц, что и Bluetooth LE (хотя Wi-Fi также работает в диапазоне 5 ГГц), причудливые методы модуляции позволяют ему обеспечивать гораздо более высокую пропускную способность, вплоть до нескольких сотен Мбит/с. Что касается питания, то Bluetooth LE может работать месяцами от небольших батареек, таких как монетные элементы, в то время как Wi-Fi обычно требует питания от сети или относительно громоздких аккумуляторов.

Такие компромиссы могут затруднить выбор наилучшей радиостанции для вашего применения. И даже в этом случае наиболее подходящий вариант может оказаться компромиссом. Но зачем выбирать только одну рацию, если две или даже три справятся с задачей лучше? Amazon Sidewalk использует несколько радиостанций для создания "общественной сети". Эта сеть обеспечивает безопасное бесплатное подключение потребительских устройств к Интернету практически из любого места и распространяется не только на дом, но и на окрестности. 

Преодоление сетевого разрыва

Технология Amazon Sidewalk уже доступна в США. Она призвана сократить разрыв между беспроводными технологиями малого радиуса действия, используемыми в "умном доме", такими как Bluetooth LE и Wi-Fi, и глобальными сетями (WAN), такими как LoRaWAN и сотовый IoT. Например, ваш питомец может быть оснащен трекером Bluetooth LE, который позволяет легко найти его, если он остается во дворе, но теряет связь, если он решает, что по другую сторону забора выглядит забавно. С Sidewalk ваш питомец будет продолжать отслеживаться по улице и за углом.

Сеть сообщества Amazon Sidewalk будет всегда включена и поддерживаться миллионами устройств с поддержкой Sidewalk, уже установленных в домах и коммерческих зданиях. В качестве примера можно привести смарт-динамики Echo и камеры безопасности Ring. Благодаря такой широко развернутой инфраструктуре нет необходимости в дополнительной инфраструктуре для поддержки новейшей технологии. Компания утверждает, что зона покрытия Sidewalk уже охватывает более 90 % населения США.

Технология сочетает в себе Bluetooth LE для связи между близлежащими объектами и субгигагерцовое радио для непрерывной связи на больших расстояниях. Умные устройства, расположенные по соседству, такие как Amazon Echo, Dot и Ring, выступают в роли "мостов на тротуаре" в сети. Эти устройства выделяют небольшой объем пропускной способности Интернета (максимум 80 Кбит/с) для работы шлюза. Используя ресурсы шлюза, любой продукт Sidewalk может соединиться с облачной службой Amazon Web Services (AWS), чтобы получить информацию об устройстве, например, о его местоположении. Amazon утверждает, что Sidewalk разработан с учетом многочисленных уровней конфиденциальности и безопасности. Поэтому владельцы Sidewalk Bridge не получают никакой информации об устройствах, принадлежащих другим пользователям, подключенным к Sidewalk.

Начало работы с Sidewalk

Amazon Sidewalk использует три радиостанции для создания своей сети: Bluetooth LE для инициализации устройств и подключения к ближайшим Bluetooth-устройствам, субгигагерцовый протокол частотного сдвига (FSK) для связи на расстоянии до одной мили (1,6 км) и собственный протокол чирпированного спектра (CSS) для еще большего радиуса действия (несколько километров). Продукты Sidewalk обычно включают в себя радио Bluetooth LE и еще одно радио, поддерживающее один из протоколов FSK или CSS для дальних расстояний.

Использование трех радиостанций может показаться несколько навязчивым, если вы новичок в разработке Sidewalk и радиочастот в целом, но не волнуйтесь. Есть несколько хороших интегрированных средств разработки, которые помогут вам начать. Например, Silicon Labs предлагает сертифицированное решение, включающее в себя Amazon Sidewalk SDK, беспроводное оборудование, средства безопасности, а также комплекты и инструменты для разработки.

Аппаратная часть основана на наборе KG100S-PK6130A Pro Kit для Amazon Sidewalk. Он состоит из основной платы с отладчиком SEGGER J-Link с интерфейсом трассировки пакетов (PTI) и виртуальным COM-портом. Они позволяют разрабатывать приложения и отлаживать подключенные радиоплаты, а также внешнее оборудование через заголовок расширения. В комплект также входит антенна на 915 мегагерц (МГц).

Pro Kit можно использовать с двумя подключаемыми радиоплатами: xG24-RB4187C и KG100S-RB4332A. Первая основана на трансивере EFR32MG24 от Silicon Labs, который поддерживает Bluetooth 5.3 и другие протоколы 2,4 ГГц. Вторая радиоплата использует трансивер KG100S от Quectel, который сочетает в себе радио Bluetooth LE с дальнобойным суб-1 ГГц (915 мегагерц (МГц)) FSK и CSS трансивером. KG100S включает встроенный микроконтроллер Silicon Labs EFR32BG21B.

Начать разработку с помощью Pro Kit так же просто, как загрузить и установить интегрированную среду разработки (IDE) Silicon Labs Simplicity Studio Version 5, подключить Pro Kit и использовать IDE для загрузки Amazon Sidewalk SDK. После этого вы сможете быстро приступить к работе с помощью предварительно скомпилированных демо-версий, инструкций по применению и примеров. Simplicity Studio также включает в себя расширенные инструменты, такие как энергетическое профилирование. Этот инструмент поможет вам оптимизировать работу микроконтроллера и снизить энергопотребление конечного продукта.

Заключение

Для рынка Amazon Sidewalk - это изящная технология, объединяющая взаимодополняющие радиотехнологии в элегантное сетевое решение, использующее уже существующую инфраструктуру, а именно устройства "умного дома" Amazon. Несмотря на то, что технология использует несколько радиостанций, создание продуктов значительно упрощается с помощью инструментов разработки, таких как Pro Kit от Silicon Labs. Выберите радиоплату, подключите комплект для разработки к IDE компании, загрузите предварительно скомпилированный код, и вы сможете получить готовый демо-версию за считанные минуты.