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立足新一代无线标准 简化IoT产品与应用开发

2020/10/08 - DIGITIMES企划

芯科科技(Silicon Labs)资深应用工程师林仕文表示,近年该公司对IoT领域著墨甚深,约六成营收源自于此,主要围绕于Low Power Wireless方案。「其实许多企业迈向工业4.0的旅程中,遭遇诸多挑战,」林仕文说,只因工业4.0涵盖众多技术、且堪称碎片化,不仅徒增实作复杂度,也带来不低的资安风险。惟一旦以无线通讯链路来取代实体线缆,即可透过对机台的远程控制、实施OTA更新、使用高阶加密来保护流程,解决过往难题。

工厂传递多是简单资料,传输速率不需太高,非常适用Low Power Wireless协定。例如假使要做资产追踪,若在户外,当然可运用GPS定位技术,但只要到了室内GPS不再适用,此时可藉助Proprietary或Bluetooth等技术来进行室内定位。虽然过去室内定位精准度不理想,甚至大于1公尺,但随著Bluetooth 5.1统一讯号格式中加入多维阵列,容许RX端放置多组天线,接收不同角度的讯号,即可更精准计算位置,达到小于1公尺的精度、甚至来到30公分。

总的来说,若将工厂应用分为监控、接口、网络三大块,BT Mesh可横跨三者涵盖面最广;Proprietary或802.15.4 Mesh都可支持监控和网络、但不适用于接口;Wi-Fi仅适用于网络,BLE正好相反,除网络外举凡监控、接口皆可支持。

为何采用Mesh Networking为宜,林仕文说明,此架构具延伸距离优势,假设Zigbee有30个Hop,每个传输距离为100公尺,则透过网状拓朴便可延伸至3公里;其次透过在单个网络中支持大量设备,可增加系统规模;再者藉由多路径的传递网络,并不仰赖单个节点或路由来提高系统可靠性,纵使单一节点失效,也不会造成整个系统瘫痪;最后则是透过设备到设备直接通讯,营造出比以往中央转发模式更快的反应速度。

值得一提,芯科所提供的Wireless Gecko Series方案迄今进入第二代,延续第一代同样支持Bluetooth、Proprietary、Thread、Wi-Fi、Zigbee和Z-Wave等多重协定,其中除Z-Wave偏向智能家庭应用外,其余都适用工控领域。至于第二代优于第一代之处,首先是运算架构提升到Arm Cortex-M33、MCU效能增加近两倍,此外Link Budget最高达125dBm,也强化Hardware Crypto、Secure Boot、Secure Debug Access及TRNG等资安保护机制。

林仕文指出,虽然当前谈到IoT安全,听来依然抽象,许多规定都看来笼统,但随著加州IoT安全法于今年初生效,引发其余各州起而效尤,纷纷跟进立法,因此可以肯定,IoT设备制造商已无可回避IoT资安议题。

为此芯科提供多项资安功能,协助IoT设备制造商符合国际法规,例如透过「Secure Attestation」,可在逻辑上或物理上对物联网设备进行唯一识别;透过「Secure Boot」,足以确保软件完整性;透过「Anti-Tamper」,使物联网设备可以记录网络安全事件,且仅允许经过授权的实体存取其日志...等等。


图说:芯科科技(Silicon Labs)资深应用工程师林仕文。