SoC menawarkan konektivitas Wi-Fi berdaya sangat rendah

Banyak produk IoT memerlukan konektivitas yang aman dan selalu aktif (seringkali melalui Wi-Fi), tetapi hal itu hampir selalu mengorbankan masa pakai baterai.

Dialog Semiconductor mengumumkan ketersediaan DA16200, SoC jaringan Wi-Fi berdaya sangat rendah, bersama dengan dua modul yang memanfaatkan teknologi VirtualZero Dialog untuk memberikan masa pakai baterai yang lebih lama untuk perangkat IoT bertenaga baterai yang terhubung ke Wi-Fi. SoC ini sudah terintegrasi power amplifier (PA) dan low noise amplifier (LNA), jadi tidak perlu PA eksternal. Daya keluaran PA adalah +20dBm bila diperlukan. Sementara itu, LNA memberikan sensitivitas penerima -99.5dBm.

“Teknologi VirtualZero Dialog memungkinkan perangkat untuk bergabung dan tetap terhubung ke jaringan Wi-Fi pada arus rata-rata yang sangat rendah untuk memungkinkan masa pakai baterai lebih lama — biasanya lebih dari satu tahun, dan dalam banyak kasus tiga hingga lima tahun,” kata David Cohen, direktur pemasaran senior di Unit Bisnis Audio dan Konektivitas Dialog.

“Sebagian besar aplikasi pelanggan kami menggunakan baterai kecil seperti AAA, AA, dan ion lithium yang dapat diisi ulang atau menggunakan sel koin,” lanjut Cohen. “Namun, adalah mungkin untuk memanfaatkan pemanenan energi jika perangkat pemanen energi dapat menghasilkan daya keluaran sekitar 85mA. Jenis daya keluaran itu hanya diperlukan saat dalam mode Tx aktif. Dengan VirtualZero, perangkat dapat mempertahankan konektivitas Wi-Fi hanya dengan 200nA (0.2uA).”

Desain IoT

Sirkuit terpadu campuran analog/digital lebih kecil dan lebih hemat energi dibandingkan dengan desain yang setara dengan menggunakan komponen diskrit, tetapi manfaat tersebut datang dengan mengorbankan kompleksitas desain yang lebih besar. Tidak mudah membuat dan menguji perangkat yang mengintegrasikan sirkuit frekuensi digital, analog, dan radio.

Jika ingin membangun jaringan sensor yang luas, baterai harus bertahan lama agar biaya perawatan tetap dalam batas wajar. Untuk mengurangi konsumsi energi, banyak perancang perangkat IoT mengadopsi berbagai strategi, seperti siklus kerja yang dangkal atau penggunaan mode idle dan sleep yang berbeda.

“Dari perspektif teknik, penting untuk melihat beberapa faktor kunci. Faktor utama adalah total arus rata-rata yang perlu dikonsumsi perangkat untuk mempertahankan koneksi Wi-Fi. Untuk sebagian besar aplikasi IoT, tidak ada banyak lalu lintas aktif yang sebenarnya. Misalnya, kunci pintu pintar yang khas hanya mengirim/menerima data muatan nyata (buka kunci, tutup kunci, tanggapi dengan status kunci) sekitar 1-20 kali per hari. Lebih dari 99% dari waktu itu duduk diam dalam status 'Siap Wi-Fi' — terhubung ke jaringan Wi-Fi yang terbakar saat ini, tetapi tidak bertukar data nyata apa pun. Waktu idle itulah yang menghabiskan masa pakai baterai. Jadi, jika Anda bisa mendapatkan arus rata-rata total ke tingkat yang sangat rendah dalam kondisi siap Wi-Fi, Anda akan dapat memperpanjang masa pakai baterai. Pada kenyataannya, arus Tx dan Rx yang aktif sangat penting untuk aplikasi ini,” kata Cohen.

Pada perangkat berperforma lebih tinggi, prosesor, layar, dan antarmuka komunikasi nirkabel menghabiskan sebagian besar anggaran energi yang tersedia. Memahami bagaimana perangkat ini menggunakan energi berarti memodelkan interaksi antara subsistemnya untuk memahami pengaruh satu sama lain dan perilaku sistem manajemen dayanya.

“Pertimbangan lain adalah jangkauan — dapatkah perangkat Wi-Fi mencapai daya keluaran dan sensitivitas penerima yang diperlukan untuk mempertahankan koneksi jaringan Wi-Fi di lingkungan yang realistis dan sibuk? Rentang seringkali lebih penting untuk banyak perangkat IoT daripada untuk perangkat seluler seperti laptop. Jika koneksi Wi-Fi laptop Anda terkelupas, Anda dapat mencoba bergerak beberapa kaki dan melihat apakah koneksinya membaik. Tapi kunci pintu tidak bisa bergerak, begitu pula termostat, sensor, dll,” kata Cohen dari Dialog.

Masa pakai perangkat yang dipasang dan dibiarkan tanpa pengawasan dapat diperpanjang dengan menggunakan teknologi baterai baru, pemanenan energi, sirkuit elektronik berdaya sangat rendah, dan strategi komunikasi yang dirancang untuk membatasi konsumsi energi.

SoC DA16200 (Gambar:Dialog)

Keamanan

Elemen umum dalam perangkat IoT adalah penggunaan sehari-hari oleh konsumen. Teknologi ini sering meremehkan aspek yang terkait dengan keamanan fisik dan komputer:yang mengkhawatirkan bukan hanya terkait pengumpulan data, pembagian, dan perusakan oleh pihak ketiga, tetapi juga kemungkinan bahwa objek ini dapat dikendalikan dan dikelola dari jarak jauh oleh pihak jahat.

SoC dan modul DA16200 dilengkapi dengan protokol keamanan terdepan di industri, termasuk mesin enkripsi perangkat keras generasi terbaru dan standar autentikasi untuk melindungi dari potensi ancaman.

“Fitur keamanan yang kuat sangat penting untuk IoT dan untuk semua perangkat yang terhubung dengan Wi-Fi. Kami memiliki beberapa lapisan keamanan di SoC DA16200, termasuk lapisan Wi-Fi – WPA2 dan WPA3 – mode pribadi dan perusahaan didukung, dan dengan dukungan Extensible Authentication Protocol ( EAP). Transport Layer Security (TLS) di perangkat keras – ini memungkinkan koneksi TLS yang dipercepat langsung dari SoC ke server cloud seperti Amazon Web Services (AWS), Azure, Google Cloud, dan banyak lagi. Selain itu, ini mengubah koneksi HTTP biasa yang tidak aman menjadi koneksi aman HTTPs. Alat enkripsi tambahan termasuk kunci Advanced Encryption Standard (AES) yang panjang, Diffie-Helman yang dipercepat, fungsi hash, dan enkripsi kurva eliptik. Boot aman – kami mengotentikasi gambar perangkat lunak setiap kali sebelum memuatnya. Debug aman melalui JTAG atau Serial Wire Debug (SWD). Penyimpanan aset yang aman – pelanggan dapat memasukkan kunci lisensi, sertifikat digital, dan banyak lagi dengan One-time password (OTP) kami yang aman,” kata Cohen.

Kemungkinan pengembangan IoT sangat banyak, dan perangkat yang terhubung akan semakin kompatibel satu sama lain, meningkatkan interoperabilitas dan integrasi, tanpa mengabaikan aspek keamanan siber dan privasi. Juga akan ada konvergensi yang lebih besar antara data besar, IoT, dan AI:semakin banyak data – secara real-time – akan dikumpulkan dan, berkat teknologi analitik canggih, produk, layanan, dan sistem akan menjadi semakin “cerdas” dan kompetitif .

>> Artikel ini awalnya diterbitkan pada situs saudara kami, EE Times.