Les modules Bluetooth basse consommation offrent une connectivité sécurisée et précertifiée

Silicon Labs a officialisé son nouveau module BGM220x avec une taille de seulement 6×6 mm. Le BGM220 est une solution intégrée fournie avec une pile logicielle entièrement évolutive, qui a été pré-certifiée dans le monde entier, et une prise en charge du micrologiciel pour accélérer la mise sur le marché.

Le module prend en charge Bluetooth Low Energy (BLE) 5.1, 5.2 et Mesh, et est compact avec une très faible consommation d'énergie pour optimiser la durée de vie de la batterie. Le nouveau module permet aux fabricants d'appareils d'ajouter une sécurité avec une fonctionnalité Bluetooth pré-certifiée à leurs unités de microcontrôleur (MCU) avec des fonctionnalités de sécurité intégrées, y compris la racine de confiance.

Au fil des ans, Silicon Labs a proposé une variété de modules dans un large éventail de domaines sans fil IoT, notamment Mesh, Thread, Zigbee et Z-Wave, Bluetooth et autres. Dans une interview avec EE Times, Matt Saunders, vice-président marketing et applications chez Silicon Labs, a déclaré que le BG22 lancé en janvier connaît actuellement un bon marché avec une large gamme d'applications. Selon la mise à jour du marché Bluetooth SIG Bluetooth 2020, Bluetooth Low Energy continue d'être la radio Bluetooth à la croissance la plus rapide avec un TCAC de 26%.

Le BGM220 est disponible en plusieurs packages, PCB (BGM220P) ou SiP (BGM220S), et il est conçu pour un large éventail d'applications, y compris les balises d'actifs, les balises, les nœuds de maillage Bluetooth portables, de fitness et de faible puissance. Le BGM220P est une variante de PCB légèrement plus grande optimisée pour les performances sans fil avec un meilleur budget de liaison pour une plus grande portée.

Bluetooth Low Energy pour l'IoT

Les protocoles standard tels que Bluetooth, ZigBee et Wi-Fi ne sont pas conçus avec une consommation ultra-faible, et pour cette raison, de nombreux OEM ont choisi d'utiliser un protocole propriétaire axé sur l'efficacité énergétique. L'utilisation d'un protocole propriétaire impose de nombreuses restrictions sur la flexibilité des produits portables, limitant l'interopérabilité du protocole propriétaire lui-même. Pour remédier à ces limitations, le Special Interest Group Bluetooth (SIG) a introduit Bluetooth Low Energy (BLE) spécialement conçu pour obtenir la puissance la plus faible possible pour les communications à courte portée. BLE fonctionne dans la bande ISM 2,4 GHz avec une bande passante de 1 Mbps.

Le protocole est optimisé pour transmettre de petits blocs de données à intervalles réguliers, permettant au processeur hôte de maximiser l'intervalle de temps en mode basse consommation lorsqu'aucune information n'est transmise. Le protocole est optimisé pour fournir quelques secondes de connexion lors de l'échange de données. Le contrôleur met en œuvre plusieurs tâches clés, telles que l'établissement de la connexion et l'ignorance des paquets en double, permettant au processeur hôte de continuer à rester en mode basse consommation.

La combinaison de communications sans fil ultra-faible consommation, d'applications de détection de petite taille et à faible cycle d'utilisation permet le développement et l'installation de nœuds de capteurs IoT sans entretien. Les changements inclus dans Bluetooth LE réduisent considérablement le courant d'alimentation des milliampères Bluetooth classiques à quelques microampères en BLE. Les nœuds Bluetooth Smart IoT peuvent fonctionner pendant des mois voire des années avec une petite pile bouton sans avoir besoin de la changer ou de la recharger.

« Le paramètre le plus important varie selon l'application. Mais il y a quelques domaines communs qui, à mon avis, sont pertinents dans la majorité des applications. Par exemple, la consommation d'énergie ou la durée de vie de la batterie. Avec l'introduction du maillage Bluetooth et son utilisation dans l'éclairage, il existe beaucoup plus de dispositifs d'alimentation secteur, mais il existe toujours un grand nombre d'applications alimentées par batterie en Bluetooth où une durée de vie plus longue ajoute une réelle valeur ajoutée à l'utilisateur. Ainsi, la prise en compte de la consommation d'énergie n'est pas seulement en termes de quantité d'énergie que l'appareil utilise pour gérer la pile de calcul et de communication, mais aussi si la conception RF a été développée en pensant à un fonctionnement à faible consommation.

Une technologie et une conception RF plus efficaces augmenteront la durée de vie de la batterie. Un autre domaine qui me semble important est la taille physique des solutions; beaucoup d'applications Bluetooth sont très compactes. Avoir une petite implémentation physique sur la puce aide évidemment dans une conception à espace restreint, mais encore une fois, en ce qui concerne les paramètres RF, être capable de construire une solution plus compacte comme vous le pouvez avec le BGM220S, qui offre de réels avantages à le développeur aussi. Et puis je pense aussi à la sécurité. C'est quelque chose qui devient un paramètre très important, non seulement dans Bluetooth, mais dans de nombreuses autres technologies IoT », a déclaré Saunders.

La norme Bluetooth, même dans son évolution récente en tant que Bluetooth Low Energy (BLE), continue de trouver sa place sur un grand nombre d'appareils. Parmi les nombreux standards de communication utilisés pour connecter deux appareils, en fait, Bluetooth a gagné en importance en raison de sa simplicité d'utilisation et des possibilités qu'il offre de connecter pratiquement tout avec tout. Il existe un nombre croissant d'applications qui utilisent des capteurs IoT caractérisés par un cycle de service réduit qui fournissent des communications intermittentes :de cette façon, il est possible d'assurer le processus de fonctionnement en utilisant l'énergie stockée à partir de sources renouvelables.

Figure 1 :Schéma fonctionnel du BGM220P. Il combine un MCU économe en énergie avec un émetteur-récepteur radio hautement intégré dans un module PCB.

La croissance continue du nombre d'appareils et d'applications IoT dans divers secteurs verticaux du commerce et de l'industrie a accru le besoin de mesures de cybersécurité nouvelles et plus solides pour défendre la sécurité et la confidentialité. La demande croissante de mesures et de réglementations de cybersécurité dans l'écosystème de l'Internet des objets (IoT), qui affecte les entreprises et les consommateurs, vise à atteindre de meilleurs niveaux de protection contre les logiciels malveillants et les menaces externes.

Le modèle de classification « Stride », développé à l'origine par Microsoft, répertorie les menaces de sécurité potentielles auxquelles un appareil IoT ou les utilisateurs de cet appareil pourraient être confrontés :usurpation d'identité, falsification, répudiation, divulgation d'informations, attaques par déni de service (DoS) et EoP de malware possible dans un système infecté.

Module Bluetooth

Les SoC (Systems on Chip) sont idéaux pour les fabricants d'appareils IoT qui ont besoin d'une flexibilité maximale pour développer leurs appareils IoT, avec des logiciels hautement personnalisables et des options de conception RF. Les modules SiP, en revanche, sont idéaux pour les fabricants d'appareils qui ont besoin du plus petit facteur de forme Bluetooth Low Energy pré-certifié avec peu ou pas de conception ou de conception RF, tandis que les modules PCB offrent de nombreux avantages des modules SiP, mais à un prix inférieur. coût.

Les défis obligent les développeurs de produits à suivre le rythme des normes de sécurité strictes dans un produit de l'Internet des objets. La sécurité de ces produits IoT devient rapidement obligatoire dans divers pays du monde.

La sécurité de l'Internet des objets est un aspect essentiel à prendre en compte afin de protéger les marques d'entreprise, la confidentialité des utilisateurs finaux et la viabilité commerciale des produits. Les vulnérabilités peuvent être exploitées à la fois par des attaques à distance sur Internet et par des attaques physiques pratiques.

« Les développeurs utilisant le portefeuille de produits sans fil de Silicon Labs, y compris ceux du portefeuille de modules BGM220, ont accès à un certain nombre de technologies conçues pour protéger leur produit, notamment le débogage sécurisé, le démarrage sécurisé avec racine de confiance et le chargeur de démarrage sécurisé », a déclaré Saunders .

Il a ajouté :« Nous travaillons avec les communautés de sécurité des clients, des experts en sécurité tiers pour fournir des solutions de sécurité de pointe sur nos produits qui aident à protéger les appareils IoT connectés aujourd'hui, mais aussi avec un certain niveau d'évolutivité pour les aider à continuer à protéger demain, pour maintenir l'évolution des produits. Nous infusons nos produits Bluetooth hautes performances avec une suite de fonctionnalités de sécurité de pointe que nous avons appelée Secure Vault », a déclaré Saunders.

La fonctionnalité de sécurité offerte par Silicon Labs est son coffre-fort sécurisé :une suite de protections de sécurité matérielles et logicielles pour les appareils IoT afin de protéger leur marque, la conception de leurs produits et les données des consommateurs.

Basé sur le SoC EFR32BG22, le BGM220P/S permet une connectivité Bluetooth Low Energy pour une capacité à l'épreuve du temps pour les mises à jour des fonctionnalités et du micrologiciel OTA, des fonctionnalités de sécurité améliorées et une faible consommation d'énergie. Le SoC EFR32BG22 comprend un cœur ARM Cortex M33 32 bits, une radio hautes performances de 2,4 GHz, 512 Ko de mémoire flash, un riche ensemble de périphériques MCU et diverses options de gestion de l'horloge et d'interfaçage série.

Les modules BGM220P sont une solution complète fournie avec des certifications réglementaires mondiales, des outils de développement et de débogage avancés et une assistance qui minimiseront et simplifieront le processus d'ingénierie et de développement de vos produits finaux, contribuant ainsi à accélérer leur mise sur le marché.

Le BGM220 dispose d'une accélération cryptographique matérielle pour AES128/256, SHA-1, SHA-2 (jusqu'à 256 bits), ECC (jusqu'à 256 bits), ECDSA et ECDH. True Random Number Generator (TRNG) compatible avec NIST SP800-90 et AIS-31 et Secure Debug avec verrouillage/déverrouillage.

Grâce à la présence à bord de piles logicielles, les appareils nécessitent l'engagement de ressources modestes de la part du processeur, donnant ainsi la possibilité d'ajouter une connectivité sans fil à n'importe quel microcontrôleur (MCU).

Les BGM220S et BGM220P prennent en charge la radiogoniométrie Bluetooth, tout en offrant jusqu'à dix ans d'autonomie à partir d'une seule pile bouton. La capacité de trouver la direction est encore relativement nouvelle. "Silicon Labs travaille directement avec certaines entreprises pour fournir une localisation très précise pour le suivi et le déplacement des actifs intérieurs", a déclaré Saunders.

La combinaison du Bluetooth et du sans fil crée également des problèmes en termes de performances RF des appareils IoT dans un environnement dominé par les émissions radio d'un système ou d'une configuration Wi-Fi. Une solution de coexistence gérée est très utile.

Figure 2 :Schéma fonctionnel du BGM220S. Il combine un MCU économe en énergie avec un émetteur-récepteur radio hautement intégré dans un module SiP avec une antenne intégrée robuste.

Les problèmes que vous obtenez de la coexistence se manifestent différemment selon l'endroit où vous vous trouvez dans le système. Dans un nœud d'extrémité, des systèmes mal gérés peuvent entraîner la perte de paquets, ce qui réduit la durée de vie de la batterie, car la radio essaie continuellement de renvoyer. Dans la passerelle, il se manifeste pour que la radio, la plus puissante des radios, annule les canaux de transmission radio de faible puissance, nécessitant une solution gérée. "Avoir cette coexistence gérée vous permet d'obtenir le meilleur profil et les meilleures performances de toutes les radios de votre système", a déclaré Saunders.

La connectivité est un pilier fondamental de tout système IoT. Des solutions faciles à gérer fournissent les fonctionnalités d'économie d'énergie et les ressources de sécurité nécessaires pour protéger un appareil IoT pour la mise en œuvre d'un projet. Le Bluetooth Low Energy a évolué pour devenir l'élément clé de la connectivité grâce à sa flexibilité de profil et ses fonctionnalités de faible puissance. BLE remplace les protocoles propriétaires pour devenir la norme de facto de connectivité dans les appareils IoT à très faible consommation.

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