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立足新一代無線標準 簡化IoT產品與應用開發

芯科科技(Silicon Labs)資深應用工程師林仕文表示,近年該公司對IoT領域著墨甚深,約六成營收源自於此,主要圍繞於Low Power Wireless方案。「其實許多企業邁向工業4.0的旅程中,遭遇諸多挑戰,」林仕文說,只因工業4.0涵蓋眾多技術、且堪稱碎片化,不僅徒增實作複雜度,也帶來不低的資安風險。惟一旦以無線通訊鏈路來取代實體線纜,即可透過對機台的遠端控制、實施OTA更新、使用高階加密來保護流程,解決過往難題。

工廠傳遞多是簡單資料,傳輸速率不需太高,非常適用Low Power Wireless協定。例如假使要做資產追蹤,若在戶外,當然可運用GPS定位技術,但只要到了室內GPS不再適用,此時可藉助Proprietary或Bluetooth等技術來進行室內定位。雖然過去室內定位精準度不理想,甚至大於1公尺,但隨著Bluetooth 5.1統一訊號格式中加入多維陣列,容許RX端放置多組天線,接收不同角度的訊號,即可更精準計算位置,達到小於1公尺的精度、甚至來到30公分。

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芯科科技(Silicon Labs)資深應用工程師林仕文。

總的來說,若將工廠應用分為監控、介面、網路三大塊,BT Mesh可橫跨三者涵蓋面最廣;Proprietary或802.15.4 Mesh都可支援監控和網路、但不適用於介面;Wi-Fi僅適用於網路,BLE正好相反,除網路外舉凡監控、介面皆可支援。

為何採用Mesh Networking為宜,林仕文說明,此架構具延伸距離優勢,假設Zigbee有30個Hop,每個傳輸距離為100公尺,則透過網狀拓樸便可延伸至3公里;其次透過在單個網路中支持大量設備,可增加系統規模;再者藉由多路徑的傳遞網路,並不仰賴單個節點或路由來提高系統可靠性,縱使單一節點失效,也不會造成整個系統癱瘓;最後則是透過設備到設備直接通訊,營造出比以往中央轉發模式更快的反應速度。

值得一提,芯科所提供的Wireless Gecko Series方案迄今進入第二代,延續第一代同樣支援Bluetooth、Proprietary、Thread、Wi-Fi、Zigbee和Z-Wave等多重協定,其中除Z-Wave偏向智慧家庭應用外,其餘都適用工控領域。至於第二代優於第一代之處,首先是運算架構提升到Arm Cortex-M33、MCU效能增加近兩倍,此外Link Budget最高達125dBm,也強化Hardware Crypto、Secure Boot、Secure Debug Access及TRNG等資安保護機制。

林仕文指出,雖然當前談到IoT安全,聽來依然抽象,許多規定都看來籠統,但隨著加州IoT安全法於今年初生效,引發其餘各州起而效尤,紛紛跟進立法,因此可以肯定,IoT設備製造商已無可迴避IoT資安議題。

為此芯科提供多項資安功能,協助IoT設備製造商符合國際法規,例如透過「Secure Attestation」,可在邏輯上或物理上對物聯網設備進行唯一識別;透過「Secure Boot」,足以確保軟體完整性;透過「Anti-Tamper」,使物聯網設備可以記錄網路安全事件,且僅允許經過授權的實體存取其日誌...等等。

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