Modul Bluetooth hemat energi menawarkan konektivitas yang aman dan tersertifikasi
Silicon Labs telah meresmikan modul BGM220x barunya dengan ukuran hanya 6x6 mm. BGM220 adalah solusi tertanam yang dilengkapi dengan tumpukan perangkat lunak yang dapat diupgrade sepenuhnya, yang telah dipra-sertifikasi di seluruh dunia, dan dukungan firmware untuk mempercepat waktu-ke-pasar.
Modul ini mendukung Bluetooth Low Energy (BLE) 5.1, 5.2, dan Mesh, dan ringkas dengan konsumsi daya yang sangat rendah untuk mengoptimalkan masa pakai baterai. Modul baru ini memungkinkan produsen perangkat menambahkan keamanan dengan fungsionalitas Bluetooth yang telah disertifikasi sebelumnya ke unit mikrokontroler (MCU) mereka dengan fitur keamanan bawaan, termasuk root of trust.
Selama bertahun-tahun, Silicon Labs telah menawarkan berbagai modul di berbagai area nirkabel IoT, termasuk Mesh, Thread, Zigbee dan Z-Wave, Bluetooth, dan lainnya. Dalam sebuah wawancara dengan EE Times, Matt Saunders, VP pemasaran dan aplikasi di Silicon Labs, mengatakan bahwa BG22 yang diluncurkan pada Januari saat ini mengalami pasar yang baik dengan berbagai aplikasi. Menurut pembaruan pasar Bluetooth SIG Bluetooth 2020, Bluetooth Low Energy terus menjadi radio Bluetooth yang tumbuh paling cepat dengan CAGR 26%.
BGM220 tersedia dalam beberapa paket, PCB (BGM220P) atau SiP (BGM220S), dan dirancang untuk berbagai aplikasi, termasuk tag aset, beacon, medis portabel, kebugaran, dan node mesh Bluetooth berdaya rendah. BGM220P adalah varian PCB yang sedikit lebih besar yang dioptimalkan untuk kinerja nirkabel bersama dengan anggaran tautan yang lebih baik untuk jangkauan yang lebih luas.
Bluetooth Hemat Energi untuk IoT
Protokol standar seperti Bluetooth, ZigBee, dan Wi-Fi tidak dirancang dengan daya yang sangat rendah, dan karena alasan ini, banyak OEM memilih untuk menggunakan protokol berpemilik yang berfokus pada efisiensi energi. Penggunaan protokol berpemilik memberlakukan banyak pembatasan pada fleksibilitas produk yang dapat dikenakan, membatasi interoperabilitas protokol berpemilik itu sendiri. Untuk mengatasi keterbatasan ini, Special Interest Group Bluetooth (SIG) telah memperkenalkan Bluetooth Low Energy (BLE) yang dirancang khusus untuk mencapai daya serendah mungkin untuk komunikasi jarak pendek. BLE beroperasi pada pita ISM 2,4 GHz dengan bandwidth 1 Mbps.
Protokol dioptimalkan untuk mengirimkan blok kecil data secara berkala, memungkinkan prosesor host untuk memaksimalkan interval waktu dalam mode daya rendah ketika tidak ada informasi yang dikirimkan. Protokol dioptimalkan untuk menyediakan beberapa detik koneksi selama pertukaran data. Pengontrol mengimplementasikan beberapa tugas utama, seperti membuat koneksi dan mengabaikan paket duplikat, memungkinkan prosesor host untuk terus berada dalam mode daya rendah.
Kombinasi komunikasi nirkabel berdaya sangat rendah, ukuran kecil, dan aplikasi penginderaan siklus tugas rendah memungkinkan pengembangan dan pemasangan node sensor IoT bebas perawatan. Perubahan yang disertakan dalam Bluetooth LE secara signifikan mengurangi arus catu daya dari miliamp Bluetooth klasik menjadi beberapa mikroamp di BLE. Node Bluetooth Smart IoT dapat beroperasi selama berbulan-bulan dan bahkan bertahun-tahun dengan sel tombol kecil tanpa perlu mengubah atau mengisi ulang.
“Parameter yang paling penting bervariasi menurut aplikasi. Tetapi ada beberapa area umum yang menurut saya relevan di sebagian besar aplikasi. Misalnya konsumsi daya atau masa pakai baterai. Dengan diperkenalkannya mesh Bluetooth, dan penggunaannya dalam pencahayaan, ada lebih banyak perangkat saluran listrik, tetapi masih ada sejumlah besar aplikasi bertenaga baterai di Bluetooth di mana masa pakai yang lebih lama menambah nilai nyata bagi pengguna. Jadi pertimbangan konsumsi daya tidak hanya dalam hal berapa banyak energi yang digunakan perangkat untuk mengelola tumpukan komputasi dan komunikasi, tetapi juga jika desain RF telah dikembangkan dengan mempertimbangkan operasi daya rendah.
Teknologi dan desain RF yang lebih efisien akan memberikan masa pakai baterai yang lebih lama. Area lain yang saya yakini penting adalah ukuran fisik dari solusi; banyak aplikasi Bluetooth yang sangat kompak. Memiliki implementasi fisik kecil pada chip jelas membantu dalam desain ruang terbatas, tetapi sekali lagi, terkait dengan parameter RF, mampu membangun solusi yang lebih ringkas seperti yang Anda dapat dengan BGM220S, yang memberikan beberapa keuntungan nyata untuk pengembang juga. Dan kemudian saya juga memikirkan keamanan. Ini adalah sesuatu yang menjadi parameter yang sangat penting, tidak hanya di Bluetooth, tetapi di banyak teknologi IoT lainnya,” kata Saunders.
Standar Bluetooth, bahkan dalam evolusi baru-baru ini sebagai Bluetooth Low Energy (BLE), terus menemukan tempatnya di sejumlah besar perangkat. Di antara banyak standar komunikasi yang digunakan untuk menghubungkan dua perangkat, sebenarnya, Bluetooth telah menjadi penting karena kesederhanaan penggunaannya dan kemungkinan yang disediakannya untuk menghubungkan hampir semua hal dengan segalanya. Ada peningkatan jumlah aplikasi yang menggunakan sensor IoT yang ditandai dengan siklus tugas yang berkurang yang menyediakan komunikasi intermiten:dengan cara ini, dimungkinkan untuk memastikan proses operasi menggunakan energi yang disimpan dari sumber terbarukan.
Gambar 1:Blok diagram BGM220P. Ini menggabungkan MCU yang ramah energi dengan transceiver radio yang sangat terintegrasi dalam modul PCB.
Pertumbuhan berkelanjutan dalam jumlah perangkat dan aplikasi IoT di berbagai sektor vertikal perdagangan dan industri telah meningkatkan kebutuhan akan langkah-langkah keamanan siber yang baru dan lebih kuat untuk mempertahankan keamanan dan privasi. Meningkatnya permintaan akan tindakan dan peraturan keamanan siber di ekosistem Internet of Things (IoT), yang memengaruhi bisnis dan konsumen, bertujuan untuk mencapai tingkat perlindungan yang lebih baik terhadap malware dan ancaman eksternal.
Model klasifikasi “Stride”, yang awalnya dikembangkan oleh Microsoft, mencantumkan potensi ancaman keamanan yang mungkin dihadapi perangkat IoT atau pengguna perangkat tersebut:spoofing, tampering, repudiation, information disclosure, serangan Denial of Service (DoS), dan EoP of kemungkinan malware dalam sistem yang terinfeksi.
Modul Bluetooth
SoC (Systems on Chip) ideal untuk produsen perangkat IoT yang membutuhkan fleksibilitas maksimum dalam mengembangkan perangkat IoT mereka, dengan perangkat lunak yang sangat dapat disesuaikan dan opsi desain RF. Modul SiP, di sisi lain, ideal untuk produsen perangkat yang membutuhkan faktor bentuk Bluetooth Low Energy terkecil yang telah disertifikasi sebelumnya dengan sedikit atau tanpa desain atau desain RF, sementara modul PCB menawarkan banyak keunggulan modul SiP, tetapi dengan harga yang lebih rendah. biaya.
Tantangan mengharuskan pengembang produk untuk mengikuti standar keamanan yang kuat dalam produk Internet of Things. Keamanan produk IoT ini dengan cepat menjadi wajib di berbagai negara di seluruh dunia.
Keamanan Internet of Things adalah aspek penting yang perlu dipertimbangkan untuk melindungi merek perusahaan, privasi pengguna akhir, dan kelayakan komersial produk. Kerentanan dapat dieksploitasi baik melalui serangan jarak jauh di Internet dan melalui serangan fisik praktis.
“Pengembang yang menggunakan portofolio produk nirkabel Silicon Labs, termasuk yang ada dalam portofolio modul BGM220, memiliki akses ke sejumlah teknologi yang dirancang untuk melindungi produk mereka, termasuk Secure Debug, Secure Boot dengan Root of Trust &Secure Boot Loader,” kata Saunders .
Dia menambahkan, “Kami bekerja dengan komunitas keamanan pelanggan, pakar keamanan pihak ketiga untuk menyediakan solusi keamanan mutakhir pada produk kami yang membantu melindungi perangkat IoT yang terhubung saat ini, tetapi juga dengan tingkat kemampuan upgrade tertentu untuk membantu mereka terus melindungi besok, untuk mempertahankan evolusi produk. Kami menanamkan produk Bluetooth berkinerja tinggi kami dengan serangkaian fitur keamanan canggih yang kami sebut Secure Vault,” kata Saunders.
Fungsi keamanan yang ditawarkan Silicon Labs adalah Secure Vault:rangkaian perlindungan keamanan perangkat keras dan perangkat lunak untuk perangkat IoT untuk melindungi merek, desain produk, dan data konsumen mereka.
Berdasarkan EFR32BG22 SoC, BGM220P/S memungkinkan konektivitas Bluetooth Low Energy untuk kemampuan masa depan untuk fitur dan pembaruan firmware OTA, fitur keamanan yang ditingkatkan, dan konsumsi energi yang rendah. SoC EFR32BG22 memiliki inti ARM Cortex M33 32-bit, radio kinerja tinggi 2,4 GHz, memori flash 512 kB, rangkaian periferal MCU yang kaya, dan berbagai opsi manajemen jam dan antarmuka serial.
Modul BGM220P adalah solusi lengkap yang dilengkapi dengan sertifikasi peraturan di seluruh dunia, alat pengembangan dan debugging lanjutan, serta dukungan yang akan meminimalkan dan menyederhanakan proses rekayasa dan pengembangan produk akhir Anda yang membantu mempercepat waktu pemasarannya.
BGM220 memiliki Akselerasi Kriptografi Perangkat Keras untuk AES128/256, SHA-1, SHA-2 (hingga 256-bit), ECC (hingga 256-bit), ECDSA, dan ECDH. True Random Number Generator (TRNG) sesuai dengan NIST SP800-90 dan AIS-31 dan Secure Debug dengan lock/unlock.
Berkat keberadaan tumpukan perangkat lunak, perangkat memerlukan komitmen sumber daya sederhana dari prosesor, sehingga memberikan kemungkinan untuk menambahkan konektivitas nirkabel ke mikrokontroler (MCU) mana pun.
BGM220S dan BGM220P mendukung Pencarian Arah Bluetooth, semuanya sambil memberikan masa pakai baterai hingga sepuluh tahun dari sel koin tunggal. Kemampuan menemukan arah masih tergolong baru. “Silicon Labs bekerja secara langsung dengan beberapa perusahaan untuk memberikan penemuan arah yang sangat akurat untuk melacak dan memindahkan aset dalam ruangan,” kata Saunders.
Kombinasi Bluetooth dan Nirkabel juga menimbulkan masalah dalam hal kinerja RF perangkat IoT di lingkungan yang didominasi oleh emisi radio dari sistem atau konfigurasi Wi-Fi. Solusi koeksistensi terkelola sangat berguna.
Gambar 2:Blok diagram BGM220S. Ini menggabungkan MCU yang ramah energi dengan transceiver radio yang sangat terintegrasi dalam modul SiP dengan antena terintegrasi yang kuat.
Masalah yang Anda dapatkan dari koeksistensi bermanifestasi secara berbeda tergantung di mana Anda berada dalam sistem. Di node akhir, sistem yang dikelola dengan buruk dapat menyebabkan paket hilang yang menyebabkan berkurangnya masa pakai baterai karena radio terus mencoba mengirim ulang. Di gateway, itu memanifestasikan dirinya sehingga radio, radio yang paling kuat, akan membatalkan saluran transmisi radio berdaya rendah, membutuhkan solusi terkelola. “Memiliki koeksistensi terkelola ini memungkinkan Anda mendapatkan profil dan kinerja terbaik dari semua radio di sistem Anda,” kata Saunders.
Konektivitas adalah pilar mendasar dari setiap sistem IoT. Solusi yang mudah dikelola menyediakan fitur hemat energi dan sumber daya keamanan yang diperlukan untuk melindungi perangkat IoT untuk implementasi proyek. Bluetooth Low Energy telah berkembang menjadi elemen kunci konektivitas berkat fleksibilitas profil dan fitur daya yang dangkal. BLE menggantikan protokol berpemilik untuk menjadi standar konektivitas de facto di perangkat IoT berdaya sangat rendah.
>> Artikel ini awalnya diterbitkan pada situs saudara kami, EE Times.
