Los módulos Bluetooth de bajo consumo ofrecen conectividad segura y precertificada

Silicon Labs ha formalizado su nuevo módulo BGM220x con un tamaño de tan solo 6 × 6 mm. BGM220 es una solución integrada que viene con una pila de software completamente actualizable, que ha sido precertificada en todo el mundo, y soporte de firmware para acelerar el tiempo de comercialización.

El módulo es compatible con Bluetooth Low Energy (BLE) 5.1, 5.2 y Mesh, y es compacto con un consumo de energía muy bajo para optimizar la duración de la batería. El nuevo módulo permite a los fabricantes de dispositivos agregar seguridad con funcionalidad Bluetooth precertificada a sus unidades de microcontroladores (MCU) con funciones de seguridad integradas, incluida la raíz de confianza.

A lo largo de los años, Silicon Labs ha ofrecido una variedad de módulos en una amplia gama de áreas inalámbricas de IoT, que incluyen Mesh, Thread, Zigbee y Z-Wave, Bluetooth y otros. En una entrevista con EE Times, Matt Saunders, vicepresidente de marketing y aplicaciones de Silicon Labs, dijo que el BG22 lanzado en enero está experimentando un buen mercado con una amplia gama de aplicaciones. Según la actualización del mercado Bluetooth SIG Bluetooth 2020, Bluetooth Low Energy sigue siendo la radio Bluetooth de más rápido crecimiento con una CAGR del 26%.

BGM220 está disponible en varios paquetes, PCB (BGM220P) o SiP (BGM220S), y está diseñado para una amplia gama de aplicaciones, incluidas etiquetas de activos, balizas, nodos de malla Bluetooth portátiles médicos, de fitness y de baja potencia. BGM220P es una variante de PCB ligeramente más grande optimizada para un rendimiento inalámbrico junto con un mejor presupuesto de enlace para un mayor alcance.

Bluetooth de baja energía para IoT

Los protocolos estándar como Bluetooth, ZigBee y Wi-Fi no están diseñados con energía ultrabaja y, por esta razón, muchos fabricantes de equipos originales han optado por utilizar un protocolo patentado centrado en la eficiencia energética. El uso de un protocolo propietario impone muchas restricciones a la flexibilidad de los productos portátiles, lo que limita la interoperabilidad del protocolo propietario en sí. Para abordar estas limitaciones, el grupo de interés especial Bluetooth (SIG) ha introducido Bluetooth de baja energía (BLE) diseñado específicamente para lograr la menor potencia posible para comunicaciones de corto alcance. BLE opera en la banda ISM de 2,4 GHz con un ancho de banda de 1 Mbps.

El protocolo está optimizado para transmitir pequeños bloques de datos a intervalos regulares, lo que permite que el procesador host maximice el intervalo de tiempo en un modo de bajo consumo cuando no se transmite información. El protocolo está optimizado para proporcionar unos segundos de conexión durante el intercambio de datos. El controlador implementa varias tareas clave, como establecer la conexión e ignorar los paquetes duplicados, lo que permite que el procesador host continúe en modo de bajo consumo.

La combinación de comunicaciones inalámbricas de energía ultrabaja, tamaño pequeño y aplicaciones de detección de ciclo de trabajo bajo permiten el desarrollo y la instalación de nodos de sensores de IoT libres de mantenimiento. Los cambios incluidos en Bluetooth LE reducen significativamente la corriente de la fuente de alimentación de miliamperios Bluetooth clásicos a unos pocos microamperios en BLE. Los nodos Bluetooth Smart IoT pueden funcionar durante meses e incluso años con una pequeña pila de botón sin necesidad de cambiarla o recargarla.

“El parámetro más importante varía según la aplicación. Pero hay algunas áreas comunes que creo que son relevantes en la mayoría de las aplicaciones. Por ejemplo, consumo de energía o duración de la batería. Con la introducción de la malla Bluetooth y su uso en iluminación, hay muchos más dispositivos de alimentación de línea, pero todavía hay una gran cantidad de aplicaciones que funcionan con baterías en Bluetooth donde una vida útil más larga agrega valor real para el usuario. Por lo tanto, la consideración del consumo de energía no es solo en términos de cuánta energía usa el dispositivo para administrar la pila de computación y comunicaciones, sino también si el diseño de RF se ha desarrollado teniendo en cuenta el funcionamiento de baja potencia.

Una tecnología y un diseño de RF más eficientes aumentarán la vida útil de la batería. Otra área que creo que es importante es el tamaño físico de las soluciones; muchas aplicaciones de Bluetooth son muy compactas. Tener una pequeña implementación física en el chip obviamente ayuda en un diseño con limitaciones de espacio, pero nuevamente, relacionado con los parámetros de RF, poder construir una solución que es más compacta como la que se puede hacer con el BGM220S, que ofrece algunas ventajas reales para el desarrollador también. Y luego también pienso en la seguridad. Esto es algo que se está convirtiendo en un parámetro muy importante, no solo en Bluetooth, sino en muchas otras tecnologías de IoT ”, dijo Saunders.

El estándar Bluetooth, incluso en su reciente evolución como Bluetooth Low Energy (BLE), sigue encontrando su lugar en una gran cantidad de dispositivos. Entre los muchos estándares de comunicación que se utilizan para conectar dos dispositivos, de hecho, el Bluetooth ha ganado su importancia por su sencillez de uso y las posibilidades que brinda para conectar prácticamente todo con todo. Existe un número creciente de aplicaciones que utilizan sensores IoT caracterizados por un ciclo de trabajo reducido que brindan comunicaciones intermitentes:de esta manera, es posible asegurar el proceso de operación utilizando la energía almacenada de fuentes renovables.

Figura 1:Diagrama de bloques del BGM220P. Combina un MCU de bajo consumo energético con un transceptor de radio altamente integrado en un módulo de PCB.

El crecimiento continuo en la cantidad de dispositivos y aplicaciones de IoT en varios sectores verticales del comercio y la industria ha aumentado la necesidad de medidas de ciberseguridad nuevas y más sólidas para defender la seguridad y la privacidad. La creciente demanda de medidas y regulaciones de ciberseguridad en el ecosistema de Internet de las cosas (IoT), que afecta a empresas y consumidores, tiene como objetivo lograr mejores niveles de protección contra malware y amenazas externas.

El modelo de clasificación "Stride", desarrollado originalmente por Microsoft, enumera las posibles amenazas de seguridad que un dispositivo de IoT o los usuarios de ese dispositivo podrían enfrentar:suplantación, manipulación, repudio, divulgación de información, ataques de denegación de servicio (DoS) y EoP de posible malware dentro de un sistema infectado.

Módulo Bluetooth

Los SoC (Systems on Chip) son ideales para los fabricantes de dispositivos IoT que necesitan la máxima flexibilidad para desarrollar sus dispositivos IoT, con software altamente personalizable y opciones de diseño de RF. Los módulos SiP, por otro lado, son ideales para los fabricantes de dispositivos que necesitan el factor de forma Bluetooth Low Energy precertificado más pequeño con poco o ningún diseño o diseño de RF, mientras que los módulos PCB ofrecen muchas de las ventajas de los módulos SiP, pero a un precio menor. costo.

Los desafíos requieren que los desarrolladores de productos sigan el ritmo de los sólidos estándares de seguridad en un producto de Internet de las cosas. La seguridad de estos productos de IoT se está convirtiendo rápidamente en obligatoria en varios países del mundo.

La seguridad de Internet de las cosas es un aspecto fundamental a considerar para proteger las marcas corporativas, la privacidad del usuario final y la viabilidad comercial de los productos. Las vulnerabilidades se pueden aprovechar tanto mediante ataques remotos en Internet como mediante ataques físicos prácticos.

"Los desarrolladores que utilizan la cartera de productos inalámbricos de Silicon Labs, incluidos los de la cartera de módulos BGM220, tienen acceso a una serie de tecnologías diseñadas para proteger su producto, incluida la depuración segura, el arranque seguro con raíz de confianza y el cargador de arranque seguro", dijo Saunders. .

Añadió:“Estamos trabajando con comunidades de seguridad de clientes, expertos en seguridad de terceros para proporcionar soluciones de seguridad de vanguardia en nuestros productos que ayudan a proteger los dispositivos de IoT conectados hoy, pero también con un cierto nivel de capacidad de actualización para ayudarlos a continuar protegiendo mañana, para mantener la evolución del producto. Estamos infundiendo nuestros productos Bluetooth de alto rendimiento con un conjunto de funciones de seguridad de última generación que llamamos Secure Vault ", dijo Saunders.

La funcionalidad de seguridad que ofrece Silicon Labs es su Secure Vault:un conjunto de protecciones de seguridad de hardware y software para dispositivos IoT para proteger su marca, diseño de producto y datos del consumidor.

Basado en el SoC EFR32BG22, el BGM220P / S habilita la conectividad Bluetooth Low Energy para una capacidad a prueba de futuro para actualizaciones de funciones y firmware OTA, funciones de seguridad mejoradas y bajo consumo de energía. EFR32BG22 SoC cuenta con un núcleo ARM Cortex M33 de 32 bits, una radio de alto rendimiento de 2,4 GHz, 512 kB de memoria flash, un amplio conjunto de periféricos MCU y varias opciones de gestión de reloj e interfaz en serie.

Los módulos BGM220P son una solución completa que viene con certificaciones regulatorias a nivel mundial, desarrollo avanzado y herramientas de depuración, y soporte que minimizará y simplificará el proceso de ingeniería y desarrollo de sus productos finales ayudando a acelerar su tiempo de comercialización.

BGM220 tiene aceleración criptográfica de hardware para AES128 / 256, SHA-1, SHA-2 (hasta 256 bits), ECC (hasta 256 bits), ECDSA y ECDH. True Random Number Generator (TRNG) compatible con NIST SP800-90 y AIS-31 y depuración segura con bloqueo / desbloqueo.

Gracias a la presencia a bordo de pilas de software, los dispositivos requieren el compromiso de recursos modestos por parte del procesador, lo que brinda la posibilidad de agregar conectividad inalámbrica a cualquier microcontrolador (MCU).

BGM220S y BGM220P son compatibles con la radiogoniometría de Bluetooth, todo mientras ofrecen una duración de batería de hasta diez años con una sola celda de botón. La capacidad de encontrar la dirección es todavía relativamente nueva. "Silicon Labs está trabajando directamente con algunas empresas para proporcionar una dirección muy precisa para rastrear y mover activos interiores", dijo Saunders.

La combinación de Bluetooth e Inalámbrico también crea problemas en términos de rendimiento de RF de los dispositivos de IoT en un entorno dominado por las emisiones de radio de un sistema o configuración de Wi-Fi. Una solución de convivencia gestionada es muy útil.

Figura 2:Diagrama de bloques del BGM220S. Combina un MCU de bajo consumo energético con un transceptor de radio altamente integrado en un módulo SiP con una antena robusta e integrada.

Los problemas que surgen de la convivencia se manifiestan de manera diferente según el lugar del sistema en el que se encuentre. En un nodo final, los sistemas mal administrados pueden provocar la pérdida de paquetes, lo que reduce la vida útil de la batería porque la radio intenta reenviar continuamente. En la puerta de enlace, se manifiesta de modo que la radio, la más potente de las radios, cancelará los canales de transmisión de radio de baja potencia, necesitando una solución gestionada. "Tener esta coexistencia administrada le permite obtener el mejor perfil y rendimiento de todas las radios en su sistema", dijo Saunders.

La conectividad es un pilar fundamental de cualquier sistema de IoT. Las soluciones fáciles de administrar proporcionan las funciones de ahorro de energía y los recursos de seguridad necesarios para proteger un dispositivo IoT para la implementación del proyecto. El Bluetooth Low Energy ha evolucionado para convertirse en el elemento clave de la conectividad gracias a la flexibilidad de su perfil y características de poca potencia. BLE está reemplazando los protocolos patentados para convertirse en el estándar de facto de conectividad en dispositivos IoT de energía ultrabaja.

>> Este artículo se publicó originalmente el nuestro sitio hermano, EE Times.