SoC offre une connectivité Wi-Fi ultra basse consommation

De nombreux produits IoT nécessitent une connectivité sécurisée et permanente (souvent via Wi-Fi), mais cela se fait presque toujours au prix de compromis en termes de durée de vie de la batterie.

Dialog Semiconductor a annoncé la disponibilité du DA16200, un SoC de réseau Wi-Fi ultra basse consommation, ainsi que de deux modules qui exploitent la technologie VirtualZero de Dialog pour offrir une autonomie plus longue aux appareils IoT connectés au Wi-Fi et alimentés par batterie. Ce SoC intègre des amplificateurs de puissance (PA) et des amplificateurs à faible bruit (LNA), il n'est donc pas nécessaire d'avoir un PA externe. La puissance de sortie du PA est de +20dBm si nécessaire. Pendant ce temps, le LNA offre une sensibilité du récepteur de -99,5 dBm.

« La technologie VirtualZero de Dialog permet à un appareil de se connecter et de rester connecté à un réseau Wi-Fi à un courant moyen très faible pour prolonger la durée de vie de la batterie - généralement plus d'un an, et dans de nombreux cas de trois à cinq ans », a déclaré David Cohen, directeur marketing senior de la Business Unit Audio et Connectivité de Dialog.

"La plupart des applications de nos clients utilisent de petites piles telles que des AAA, des AA et des ions lithium rechargeables ou utilisent des piles boutons", a poursuivi Cohen. « Cependant, il est possible de tirer parti de la récupération d'énergie si le dispositif de récupération d'énergie peut produire une puissance de sortie d'environ 85 mA. Ce type de puissance de sortie n'est nécessaire qu'en mode Tx actif. Avec VirtualZero, les appareils peuvent maintenir une connectivité Wi-Fi aussi faible que 200 nA (0,2 uA)."

Conception IoT

Les circuits intégrés mixtes analogiques/numériques sont plus petits et plus économes en énergie par rapport à leurs conceptions équivalentes utilisant des composants discrets, mais ces avantages se font au prix d'une plus grande complexité de conception. Il n'est pas facile de fabriquer et de tester des appareils intégrant des circuits numériques, analogiques et radiofréquences.

Si vous voulez construire un vaste réseau de capteurs, la batterie doit durer longtemps pour que les coûts de maintenance restent dans des limites raisonnables. Pour réduire la consommation d'énergie, de nombreux concepteurs d'appareils IoT adoptent diverses stratégies, telles qu'un cycle de service peu profond ou l'utilisation de différents modes de veille et de veille.

« Du point de vue de l'ingénierie, il est important d'examiner quelques facteurs clés. Un facteur majeur est le courant moyen total que l'appareil doit consommer pour maintenir une connexion Wi-Fi. Pour la plupart des applications IoT, il n'y a pas beaucoup de vrai trafic actif. Par exemple, une serrure de porte intelligente typique envoie/reçoit uniquement des données de charge utile réelles (ouvrir la serrure, fermer la serrure, répondre avec l'état de la serrure) environ 1 à 20 fois par jour. Plus de 99 % du temps, il est inactif dans un état « Wi-Fi ready » — connecté au réseau Wi-Fi en cours de gravure, mais n'échangeant aucune donnée réelle. Ce temps d'inactivité est exactement ce qui épuise la durée de vie de la batterie. Ainsi, si vous pouvez réduire le courant moyen total à un taux très bas dans un état prêt pour le Wi-Fi, vous pourrez prolonger la durée de vie de la batterie. En réalité, le courant actif Tx et Rx importe très peu pour ces applications », a déclaré Cohen.

Dans les appareils plus performants, le processeur, l'affichage et les interfaces de communication sans fil occupent la majeure partie du budget énergétique disponible. Comprendre comment ces appareils utilisent l'énergie signifie modéliser l'interaction entre leurs sous-systèmes pour comprendre les influences mutuelles et le comportement de leurs systèmes de gestion de l'alimentation.

« Une autre considération est la portée :le périphérique Wi-Fi peut-il atteindre la puissance de sortie et la sensibilité du récepteur nécessaires pour maintenir une connexion réseau Wi-Fi dans un environnement réaliste et occupé ? La portée est souvent plus importante pour de nombreux appareils IoT que pour un appareil mobile comme un ordinateur portable. Si la connexion Wi-Fi de votre ordinateur portable est instable, vous pouvez essayer de vous déplacer de quelques mètres et voir si la connexion s'améliore. Mais une serrure de porte ne peut pas bouger, et les thermostats, capteurs, etc. non plus », a déclaré Cohen de Dialog.

La durée de vie des appareils installés et laissés sans surveillance peut être prolongée grâce à l'utilisation de nouvelles technologies de batterie, de récupération d'énergie, de circuits électroniques à très faible consommation et de stratégies de communication conçues pour limiter la consommation d'énergie.

SoC DA16200 (Image :boîte de dialogue)

Sécurité

L'élément commun des appareils IoT est leur utilisation quotidienne par les consommateurs. Ces technologies ont souvent sous-estimé les aspects liés à la fois à la sécurité physique et informatique :ce qui est préoccupant, ce n'est pas seulement ce qui est lié à la collecte de données, leur partage et leur falsification par des tiers mais aussi la possibilité que ces objets puissent être contrôlés et gérés à distance par parties malveillantes.

Le SoC et les modules DA16200 sont équipés de protocoles de sécurité de pointe, y compris le moteur de chiffrement matériel de dernière génération et des normes d'authentification pour se protéger contre les menaces potentielles.

« Des fonctionnalités de sécurité solides sont essentielles pour l'IoT et pour tout appareil connecté au Wi-Fi. Nous avons plusieurs couches de sécurité dans le SoC DA16200, y compris la couche Wi-Fi - WPA2 et WPA3 - les modes personnel et entreprise sont pris en charge, et avec la prise en charge du protocole d'authentification extensible (EAP). Transport Layer Security (TLS) dans le matériel - cela permet des connexions TLS accélérées directement du SoC vers des serveurs cloud tels qu'Amazon Web Services (AWS), Azure, Google Cloud, etc. De plus, il transforme une connexion HTTP ordinaire et non sécurisée en une connexion sécurisée HTTPs. Des outils de chiffrement supplémentaires incluent de longues clés AES (Advanced Encryption Standard), Diffie-Helman accéléré, des fonctions de hachage et un chiffrement à courbe elliptique. Démarrage sécurisé – nous authentifions l'image logicielle à chaque fois avant de la charger. Débogage sécurisé via JTAG ou Serial Wire Debug (SWD). Stockage sécurisé des actifs :le client peut graver des clés de licence, des certificats numériques et bien plus encore avec notre mot de passe à usage unique (OTP) sécurisé », a déclaré Cohen.

Les possibilités de développement de l'IoT sont multiples, et les objets connectés seront de plus en plus compatibles entre eux, augmentant l'interopérabilité et l'intégration, sans négliger les aspects de cybersécurité et de confidentialité. Il y aura également une plus grande convergence entre le big data, l'IoT et l'IA :de plus en plus de données - en temps réel - seront collectées et, grâce aux technologies d'analyse avancées, les produits, services et systèmes deviendront de plus en plus « intelligents » et compétitifs. .

>> Cet article a été initialement publié le notre site partenaire, EE Times.