低功耗广域网作为一种以低速率进行远距离通信的无线通信技术,具备低带宽、低功耗、远距离等特性,不仅传输距离可达十多公里,再加上节电技术,低功耗广域网的设备用电池供电可以支撑数年甚至十年以上。2022年低功耗广域网连接数超越传统的无线通信网络,成为物联网连接中的主导技术。
低功耗广域网(LPWAN)是Silicon Labs(芯科科技)产品组合中的一个重要组成部分,可以提供完整的解决方案,来支持符合行业标准/协议(如Wi-SUN)、服务商协议(如Amazon Sidewalk)和私有协议的网络,以及各个国家和地区的物联网专用频段、ISM频段以及sub-GHz的特定授权频段。例如北美的902~928 MHz频段、欧洲的863~870 MHz频段、中国的779~787 MHz和470~517 MHz频段。
除了以行业领先的低功耗提供长距离覆盖,Silicon Labs的多元化LPWAN解决方案还具有许多差异化的功能,包括其可扩展至成千上万个节点的部署能力、更高的通信速率、强大的安全性和扩展性,使其成为智慧城市、智慧农牧业、智能工厂和其他长距离物联网的理想选择。与此同时,通过符合Wi-SUN区域网(FAN)1.1等规范,Silicon Labs的LPWAN解决方案还给用户带来了多采购来源的便利性。
针对低功耗广域网的连接应用,Silicon Labs先后推出了FG25 sub-GHz SoC和双频段FG28 SoC。其中,FG25 sub-GHz SoC已于今年初全面供货。双频段FG28 SoC已于近期推出。
Silicon Labs无线产品资深营销经理Chad Steider
FG25 SoC
FG25是专为Wi-SUN等低功耗广域网和专有sub-GHz协议打造的旗舰版SoC。它配置有强大的ARM Cortex-M33处理器和更大的内存。FG25是用于长距离、低功耗传输的理想SoC,当它与Silicon Labs EFF01前端模块配合使用时,能够在密集的城市环境中以极少量的数据丢失实现长达3公里的传输距离。
FG25也是Silicon Labs产品组合中首款支持正交频分复用(OFDM)调制的SoC,Wi-SUN FAN 1.1规范中引入了该调制技术。OFDM支持高达3.6 Mbps的高数据传输率,这有助于FG25在sub-GHz Wi-SUN应用中实现长距离传输、高吞吐量和低延迟等特性。
Silicon Labs无线产品资深营销经理Chad Steider介绍,FG25 SoC已得到全球多家早期参与客户的应用,其中智能计量解决方案的兰吉尔Landis+Gyr通过FG25和Wi-SUN协议实现了智能表计应用的升级。FG25可以使用和Landis+Gyr以前的模块相同的外形尺寸,以便在必要时轻松使现有产品具有Wi-SUN或OFDM功能。Landis+Gyr还可以在FG25上运行其私有的协议栈,并支持使用私有通信协议的现有客户平稳过渡至Wi-SUN。
FG28 SoC
近期,Silicon Labs推出全新的双频段FG28 SoC,这款产品专为Amazon Sidewalk、Wi-SUN和其他专有协议等远距离广覆盖网络和协议而设计。FG28作为一款包括sub-GHz和2.4 Ghz低功耗蓝牙(Bluetooth LE)射频的双频SoC,可用于机器学习推理的内置人工智能/机器学习(AI/ML)加速器,并具有Silicon Labs业界领先的Secure Vault安全技术。
通过包括蓝牙在内的协议,FG28为用户提供了一种在网络上配置和部署新设备的简便方法,而且sub-GHz频段的设计旨在支持超过一英里的设备间通信,从而支持在智慧农业、智慧城市以及Amazon Sidewalk等社区网络中使用全新的边缘应用。通过使用Wi-SUN等网络提供sub-GHz连接,FG28可以作为智慧城市中采用电池供电的终端节点。
FG28 SoC具有几项附加功能,可以为sub-GHz设备开启新的应用:
• 业界首款集成AI/ML硬件加速器的sub-GHz SoC,支持在边缘设备进行机器学习推理,以实现预测性维护警告,监测湿度和pH值等土壤状况关键条件。
• 1024 kB的闪存和256 kB RAM,以满足各种协议栈和技术栈的内存需求。
• 业界领先的Secure Vault中级和高级支持,以更好地建立对设备的信任,并支持设计人员为其应用选择所需的安全级别。
• 高能效的射频核,具有低活动电流和睡眠电流,以及快速唤醒时间,这些是电池供电的终端节点的理想选择。
• 多达49个通用输入/输出(GPIO)引脚,可实现强大的外设连接。
在AI方面之前Silicon Labs已经有蓝牙SoC加入了AI。如今FG28这颗双频SoC,可用于机器学习推理的内置人工智能/机器学习(AI/ML)加速器。Silicon Labs在无线SoC嵌入AI的步伐上可谓非常超前。
Chad Steider表示,Silicon Labs很早就观察到了边缘人工智能/机器学习与物联网充分结合的这个趋势,在与诸多关键客户和生态伙伴展开了沟通后开展了大量的研发活动,在去年就率先在其推出的MG24/BG24无线SoC集成了AI/ML加速器。当然,Silicon Labs提供的并不只是更多的算力,而是全套的开发工具、多家算法伙伴和应用支持生态,并继续保持了领先的网络性能、低功耗和高安全性。今年推出的FG28可帮助物联网开发人员快速便捷地开发出他们所需的边缘AI/ML解决方案。
Silicon Labs与诸如TensorFlow、SensiML和Edge Impulse等一些领先的人工智能和机器学习工具提供商合作,可以令工程师简化机器学习模型的开发,并且这些模型针对无线应用的嵌入式部署进行了优化。这些工具链可与Silicon Labs的Simplicity Studio和我们为机器学习优化的SoC结合使用。
例如,Silicon Labs为所有Series 1和Series 2无线SoC提供原生支持TensorFlow Lite for Microcontrollers。TensorFlow Lite for Microcontrollers是一个框架,为在微控制器上运行神经网络推理提供了一套工具。它包含多样化的内核运算符选择,对8位整数量化网络具有很好的支持。该框架仅限于模型推理,不支持训练。
此外,Silicon Labs在关键词和唤醒词应用方面与Sensory建立了合作关系,在异常情况检测方面与Micro.ai建立了合作关系。
物联网安全一直是Silicon Labs高度关注并发力的重要方向。在今天的数字化转型过程中,无论是对于家庭或者零售点,还是超大型城市、工厂或者农场,无论是连接到网关还是云端,物联网已经成为这些场景中的数字神经系统,因此其需要得到充分的安全保护。
FG28支持芯科科技Secure Vault安全技术。在2021年,Silicon Labs的Secure Vault物联网安全解决方案率先获得全球PSA 3级认证。Silicon Labs是率先获得PSA 3级认证的芯片供应商,可以提供经过验证的PSA信任根,以及针对各种复杂软硬件攻击的强大防护解决方案。Secure Vault符合PSA 3级认证所定义的严格的安全软件和物理不可克隆功能(PUF)硬件要求,从而大幅降低物联网生态系统安全漏洞所带来的风险,并减轻了知识产权方面的损害或者假冒产品造成的收入损失。
对于中国的设计开发者而言,Silicon Labs一如既往地积极帮助客户更高效的进行基于sub-Ghz SoC的产品设计。
Silicon Labs中国区总经理周巍
Silicon Labs中国区总经理周巍表示,Silicon Labs拥有成熟可靠和功能丰富的sub-GHz SoC产品组合,提供丰富的软硬件参考设计,集成化的开发环境和工具组合,覆盖全中国的技术支持,定制化的设计和生产服务,助力客户高效完成产品设计,缩短上市进程。
具体来说,Silicon Labs的sub-GHz无线产品有十多年的迭代升级,其成熟可靠的产品,让客户专注于产品本身功能的开发,而无需消耗大量时间精力用于解决不可靠产品的各种缺陷;丰富的软硬件参考设计,让客户避免从零开始,快速构建产品原型;集成化的开发环境和工具组合,提供一站式的开发和测试体验,让客户节约学习成本和减少设备投入。
对于FG25,我们通过了Wi-SUN FAN1.1 PHY层的认证。SDK同时覆盖了RCP Border Router和终端设备。这样客户可以快速研发并取得Wi-SUN认证。
对于FG28,我们SDK也支持了Wi-SUN的低功耗设备,同时Amazon Sidewalk SDK也可以支持FG28,这样客户可以快速地进行Wi-SUN和Sidewalk的开发。另外,我们也提供了sub-GHz proprietary/BLE DMP的SDK,客户可以直接进行多协议应用的开发。
覆盖全中国的技术支持,快速响应客户现场支持需求,排除影响产品开发进程的重要紧急问题。定制化的设计和生产服务,借助于Silicon Labs经验丰富的开发服务团队和完善的生产供应管理体系,给客户提供定制化的产品设计和生产服务,这也是Silicon Labs区别于很多芯片公司的特色服务。
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