SoC ofrece conectividad Wi-Fi de consumo ultrabajo

Muchos productos de IoT requieren conectividad segura y siempre activa (a menudo a través de Wi-Fi), pero eso casi siempre conlleva compromisos en términos de duración de la batería.

Dialog Semiconductor anunció la disponibilidad del DA16200, un SoC de red Wi-Fi de consumo ultra bajo, junto con dos módulos que aprovechan la tecnología VirtualZero de Dialog para ofrecer una mayor duración de la batería para dispositivos IoT conectados a Wi-Fi y alimentados por batería. Este SoC tiene amplificadores de potencia (PA) integrados y amplificadores de bajo ruido (LNA), por lo que no es necesario un PA externo. La potencia de salida del PA es de + 20dBm cuando es necesario. Mientras tanto, LNA ofrece una sensibilidad de receptor de -99.5dBm.

“La tecnología VirtualZero de Dialog permite que un dispositivo se una y permanezca conectado a una red Wi-Fi a una corriente promedio muy baja para permitir una mayor duración de la batería, por lo general más de un año y, en muchos casos, de tres a cinco años”, dijo David Cohen. director senior de marketing en la Unidad de Negocios de Audio y Conectividad de Dialog.

“La mayoría de las aplicaciones de nuestros clientes utilizan baterías pequeñas como AAA, AA e iones de litio recargables o usan pilas de botón”, continuó Cohen. “Sin embargo, es posible aprovechar la recolección de energía si el dispositivo de recolección de energía puede producir una potencia de salida de aproximadamente 85 mA. Ese tipo de potencia de salida solo se necesita cuando está en modo Tx activo. Con VirtualZero, los dispositivos pueden mantener la conectividad Wi-Fi a tan solo 200nA (0.2uA) ”.

Diseño de IoT

Los circuitos integrados mixtos analógicos / digitales son más pequeños y más eficientes energéticamente en comparación con sus diseños equivalentes que utilizan componentes discretos, pero esos beneficios tienen el costo de una mayor complejidad de diseño. No es fácil fabricar y probar dispositivos que integran circuitos digitales, analógicos y de radiofrecuencia.

Si desea construir una amplia red de sensores, la batería debe durar mucho tiempo para que los costos de mantenimiento se mantengan dentro de límites razonables. Para reducir el consumo de energía, muchos diseñadores de dispositivos de IoT adoptan varias estrategias, como un ciclo de trabajo poco profundo o el uso de diferentes modos de inactividad y suspensión.

“Desde una perspectiva de ingeniería, es importante tener en cuenta algunos factores clave. Un factor importante es la corriente promedio total que el dispositivo necesita consumir para mantener una conexión Wi-Fi. Para la mayoría de las aplicaciones de IoT, no hay mucho tráfico activo real. Por ejemplo, una cerradura de puerta inteligente típica solo envía / recibe datos de carga útil real (abrir la cerradura, cerrar la cerradura, responder con el estado de la cerradura) aproximadamente de 1 a 20 veces al día. Más del 99% del tiempo está inactivo en un estado "listo para Wi-Fi":conectado a la red Wi-Fi que quema corriente, pero no intercambia datos reales. Ese tiempo de inactividad es exactamente lo que agota la vida útil de la batería. Por lo tanto, si puede reducir la corriente promedio total a una tasa muy baja en un estado listo para Wi-Fi, podrá extender la vida útil de la batería. En realidad, la corriente activa de Tx y Rx importa muy poco para estas aplicaciones ”, dijo Cohen.

En los dispositivos de mayor rendimiento, el procesador, la pantalla y las interfaces de comunicación inalámbrica ocupan la mayor parte del presupuesto de energía disponible. Comprender cómo estos dispositivos usan la energía significa modelar la interacción entre sus subsistemas para comprender las influencias de los demás y el comportamiento de sus sistemas de administración de energía.

“Otra consideración es el alcance:¿puede el dispositivo Wi-Fi alcanzar la potencia de salida y la sensibilidad del receptor necesarias para mantener una conexión de red Wi-Fi en un entorno realista y ajetreado? El alcance suele ser más importante para muchos dispositivos de IoT que para un dispositivo móvil como una computadora portátil. Si la conexión Wi-Fi de su computadora portátil es inestable, puede intentar moverse unos metros y ver si la conexión mejora. Pero la cerradura de una puerta no se puede mover, ni tampoco los termostatos, sensores, etc. ", dijo Cohen de Dialog.

La vida útil de los dispositivos instalados y desatendidos se puede extender mediante el uso de nuevas tecnologías de baterías, recolección de energía, circuitos electrónicos de ultra bajo consumo y estrategias de comunicación diseñadas para limitar el consumo de energía.

DA16200 SoC (Imagen:Diálogo)

Seguridad

El elemento común en los dispositivos IoT es su uso diario por parte de los consumidores. Estas tecnologías a menudo han subestimado los aspectos relacionados con la seguridad tanto física como informática:lo preocupante no es solo lo relacionado con la recogida de datos, su intercambio y manipulación por parte de terceros, sino también la posibilidad de que estos objetos puedan ser controlados y gestionados de forma remota por partes maliciosas.

Los módulos y el SoC DA16200 están equipados con protocolos de seguridad líderes en la industria, incluido el motor de cifrado de hardware de última generación y los estándares de autenticación para protegerse contra amenazas potenciales.

“Las características de seguridad sólidas son esenciales para IoT y para cualquier dispositivo conectado a Wi-Fi. Tenemos varias capas de seguridad en el SoC DA16200, incluida la capa Wi-Fi (WPA2 y WPA3), se admiten los modos personal y empresarial y el protocolo de autenticación extensible (EAP). Transport Layer Security (TLS) en hardware:esto permite conexiones TLS aceleradas directamente desde el SoC a servidores en la nube como Amazon Web Services (AWS), Azure, Google Cloud y más. Además, convierte una conexión HTTP ordinaria e insegura en una conexión segura HTTP. Las herramientas de cifrado adicionales incluyen claves largas de Estándar de cifrado avanzado (AES), Diffie-Helman acelerado, funciones hash y cifrado de curva elíptica. Arranque seguro:autenticamos la imagen del software cada vez antes de cargarla. Depuración segura a través de JTAG o Serial Wire Debug (SWD). Almacenamiento seguro de activos:el cliente puede grabar claves de licencia, certificados digitales y mucho más con nuestra contraseña segura de un solo uso (OTP) ”, dijo Cohen.

Las posibilidades de desarrollo del IoT son múltiples, y los dispositivos conectados serán cada vez más compatibles entre sí, aumentando la interoperabilidad e integración, sin descuidar los aspectos de ciberseguridad y privacidad. También habrá una mayor convergencia entre big data, IoT e IA:se recopilarán más y más datos, en tiempo real, y, gracias a tecnologías analíticas avanzadas, los productos, servicios y sistemas se volverán cada vez más "inteligentes" y competitivos. .

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