Блог компании Высокоинтегрированная SoC Sony ALT1350 LTE-M/NB-IoT для 5G/IoT

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. поставляет SonyАЛТ1350, высокоинтегрированная система на кристалле LTE-M/NB-IoT, разработанная для рынка массового Интернета вещей 5G.

На волне масштабного развертывания Интернета вещей 5G технология маломощных глобальных сетей (LPWAN) стала краеугольным камнем для подключения огромного количества устройств. Благодаря низкой задержке, широкому охвату и низкому энергопотреблению LTE-M и NB-IoT стали основными коммуникационными решениями для таких сценариев, как умные города, промышленное зондирование, интеллектуальные носимые устройства и удаленный мониторинг. СониАЛТ1350— это новаторский чип SoC 5G IoT с высокой степенью интеграции, который преодолевает недостатки традиционных чипов IoT, такие как ограниченная функциональность, резервные периферийные устройства и высокое энергопотребление, за счет интеграции многорежимной сотовой связи, спутниковой связи, локальной связи ближнего радиуса действия, периферийного интеллекта, безопасного шифрования и сбора данных с датчиков в рамках однокристальной архитектуры. Это интегрированное базовое решение, совместимое со стандартами 5G Release 15/16/17 и предназначенное для всех сценариев IoT-приложений, что значительно снижает стоимость оборудования, размер и пороговые значения энергопотребления для конечных устройств IoT.

I. Позиционирование основного продукта: интегрированная флагманская SoC 5G LPWA

СониАЛТ1350Это первое в мире одночиповое решение IoT, объединяющее сотовую связь LTE-M/NB-IoT, связь LPWA в нелицензируемом диапазоне суб-ГГЦ, внеземную спутниковую связь NTN, вычислительную мощность периферийного искусственного интеллекта и возможности многомерного позиционирования, точно отвечающее требованиям сценариев массовой машинной связи 5G (mMTC). В отличие от традиционных решений на дискретных кристаллах, эта SoC исключает избыточную периферию и отдельные конструкции модулей, обеспечивая естественную интеграцию пяти основных возможностей: связь, вычислительная мощность, распознавание, безопасность и позиционирование. Он может независимо поддерживать полную работу конечных устройств Интернета вещей без необходимости использования дополнительных микроконтроллеров, модулей связи или компонентов шифрования безопасности.

Чип совместим со стандартом 3GPP Release 15 и может быть адаптирован к расширенным протоколам 5G IoT, таким как Release 16 и Release 17, посредством обновления программного обеспечения. Благодаря способности адаптироваться в течение длительного жизненного цикла он не только отвечает текущим основным требованиям к сетям Интернета вещей 4G/5G, но также способен адаптироваться к будущим итерациям облегченной технологии Интернета вещей 5G, что делает его базовым чипом Интернета вещей промышленного уровня, который сочетает в себе практичность и дальновидный дизайн.

II. Высокоинтегрированная архитектура: минимальное оборудование, широкая вычислительная мощность

АЛТ1350использует запатентованную высокоинтегрированную гетерогенную архитектуру, которая сочетает в себе двухъядерный микроконтроллер, хранилище большой емкости, интеллектуальный сенсорный концентратор и различные радиочастотные интерфейсы связи, обеспечивая полнофункциональное покрытие на одном кристалле и значительно упрощая конструкцию терминального оборудования. Его основная аппаратная архитектура является лучшей в отрасли и включает основное процессорное ядро ​​Arm Cortex-M4 в сочетании с 1 МБ NVRAM и 752 КБ высокоскоростной оперативной памяти. Это обеспечивает независимое выполнение различных приложений Интернета вещей, алгоритмов обработки данных и стеков протоколов связи, устраняя необходимость во внешнем главном управляющем микроконтроллере и удовлетворяя требованиям к облегченным периферийным вычислениям на терминале. Он также включает в себя сенсорный концентратор Arm Cortex-M0+ со сверхнизким энергопотреблением, который действует как резидентное сенсорное ядро, предназначенное для круглосуточного сбора данных с датчиков, мониторинга состояния и управления пробуждением с низким энергопотреблением, балансируя производительность в реальном времени с чрезвычайной энергоэффективностью.

Что касается интерфейсов и расширения памяти, чип изначально оснащен 4-проводной флэш-памятью SPI и интерфейсами расширения PSRAM, поддерживая гибкую адаптацию к основным периферийным устройствам хранения данных. Он также интегрирует технологию встроенной SIM-карты iSIM, устраняя необходимость во внешнем слоте для SIM-карты и карте, тем самым еще больше уменьшая занимаемую площадь устройства и повышая его устойчивость к ударам и влаге, что делает его пригодным для суровых условий, таких как промышленные и уличные условия. Кроме того, чип включает в себя специальный аппаратный элемент безопасности, многорежимный механизм позиционирования и блок обработки искусственного интеллекта, что действительно реализует интегрированную концепцию «один чип = контроллер + связь + зондирование + безопасность + позиционирование + интеллектуальные вычисления». Это полностью решает проблемы сложного стекирования оборудования, высокой частоты отказов и высоких затрат, связанных с традиционными устройствами Интернета вещей.

III. Комплексные возможности связи: наземная + спутниковая глобальная сеть

Основная силаАЛТ1350заключается в его способности интегрировать несколько протоколов связи, охватывающих три основные сетевые системы: глобальные сотовые сети, локальные локальные сети с низким энергопотреблением и спутниковую связь. Это обеспечивает бесперебойную и бесперебойную связь во всех регионах, удовлетворяя коммуникационные требования в различных сценариях. Что касается сотовой связи, то он полностью поддерживает двухрежимную работу с LTE-M (Cat-M1) и NB-IoT. В рамках LTE-M скорость нисходящего канала может достигать 588 Кбит/с, в то время как скорость восходящего канала оптимизирована для стабильной передачи данных с низким и средним уровнем, сочетая низкую задержку с широким покрытием; Режим NB-IoT ориентирован на сверхнизкую скорость, сверхдальнее расстояние и сверхнизкое энергопотребление, что делает его идеально подходящим для высокочастотных сценариев с небольшим объемом данных, таких как показания счетчиков, мониторинг и оповещения.

В дополнение к базовой сотовой связи, чип инновационно интегрирует настраиваемый суб-ГГЦ трансивер LPWA/FAN, поддерживающий локальную сеть в нелицензируемых диапазонах частот. Это обеспечивает координацию между устройствами с низким энергопотреблением на близком расстоянии и агрегацию данных в региональной локальной сети, тем самым устраняя недостатки покрытия местной сотовой сети. Он также имеет возможности внеземной спутниковой связи NTN, поддерживая автоматическое переключение на спутниковые каналы в районах, где наземные базовые станции недоступны. Это полностью решает проблемы с подключением в сценариях без покрытия сотовой связи, таких как отдаленные горные регионы, океан, открытые горнодобывающие районы и высотное оборудование, обеспечивая комплексную сеть Интернета вещей на суше, на море и в воздухе. Различные каналы связи работают независимо, не мешая друг другу, и могут интеллектуально переключаться в зависимости от условий сети, обеспечивая стабильность и непрерывность терминальной связи.

IV. Конструкция со сверхнизким энергопотреблением: оптимизирована для терминалов с увеличенным сроком службы батареи

Удовлетворяя основные требования к IoT-терминалам с батарейным питанием и расширенным периодам ожидания,АЛТ1350включает в себя запатентованную архитектуру управления сверхнизким энергопотреблением Sony. Он поддерживает различные механизмы энергосбережения, специфичные для Интернета вещей, такие как PSM (режим энергосбережения) и eDRX (расширенный глубокий отдых), обеспечивая лучшую в отрасли энергоэффективность. Потребляемая мощность в режиме ожидания сотовой связи может составлять всего 3 мкА, тогда как энергопотребление в обычном спящем режиме незначительно. Потребляемая мощность в активном режиме динамически регулируется по требованию, что делает его идеально подходящим для пассивных/маломощных IoT-терминалов с батарейным или солнечным питанием.

Архитектура с двумя микроконтроллерами обеспечивает точное управление питанием: высокопроизводительное ядро ​​Cortex-M4 активируется только во время обработки данных, передачи по сети и интеллектуальных вычислений и быстро возвращается в режим сна после завершения задач; Сенсорный концентратор Cortex-M0+ работает в постоянном режиме с низким энергопотреблением, обрабатывая только базовый сбор данных и мониторинг состояния устройства, тем самым избегая утечки энергии, вызванной частыми пробуждениями основного процессора. Благодаря скоординированной оптимизации энергопотребления аппаратного и программного обеспечения терминалы Интернета вещей, оснащенные этим чипом, могут работать от батареи в течение нескольких лет или даже более десяти лет без подзарядки, что значительно снижает затраты на обслуживание устройств и делает их пригодными для крупномасштабных автоматических сценариев Интернета вещей.

V. Интеллектуальная безопасность и точное позиционирование: расширение возможностей высокопроизводительных приложений Интернета вещей

АЛТ1350преодолевает ограничения традиционных чипов Интернета вещей с низким энергопотреблением, а именно недостаток интеллекта и слабую безопасность, за счет включения легкого механизма искусственного интеллекта. Он поддерживает вывод AI/ML с низким энергопотреблением на периферии, позволяя выполнять такие операции, как шумоподавление данных, обнаружение аномалий, прогнозирование состояния и интеллектуальную классификацию, локально на устройстве. Это устраняет необходимость загрузки необработанных данных в облако, тем самым снижая нагрузку на сеть и одновременно повышая производительность обработки данных в реальном времени. Он хорошо подходит для интеллектуальных сценариев, таких как интеллектуальное обнаружение, прогнозирование неисправностей и мониторинг поведения.

Что касается безопасности, он использует многоуровневую аппаратную и программную архитектуру безопасности, объединяющую выделенные аппаратные элементы безопасности с программной системой шифрования. Он поддерживает зашифрованное хранение данных, зашифрованную передачу, аутентификацию устройства и защиту от несанкционированного доступа, эффективно защищая от кибератак, таких как кража данных, подделка устройств и подделка команд. Это соответствует строгим стандартам безопасности данных и надежности устройств, необходимым в таких сценариях, как промышленный Интернет вещей, мониторинг общественного благосостояния и интеллектуальные финансы.

Что касается возможностей позиционирования, чип объединяет многомерные технологии, включая спутниковое позиционирование GNSS, объединенное позиционирование внутри и снаружи и позиционирование с помощью Wi-Fi. Он поддерживает высокоточный сбор данных о местоположении и подходит для таких сценариев, как отслеживание логистики, локализация активов, мониторинг наружного оборудования и отслеживание персонала с помощью носимых устройств. Кроме того, модуль позиционирования работает в тесной координации с системами связи и управления питанием для достижения непрерывного позиционирования с низким энергопотреблением, устраняя проблемы высокого энергопотребления и большого размера, связанные с традиционными модулями позиционирования.

VI. Основные сценарии применения: комплексный охват всех категорий IoT-терминалов 5G.

Используя свои комплексные преимущества, такие как высокая степень интеграции, низкое энергопотребление, глобальная связь, высокий уровень безопасности и интеллекта, Sony АЛТ1350широко адаптируется к различным терминальным устройствам IoT 5G, обеспечивая всесторонний охват сценариев. В секторе промышленного Интернета вещей его можно использовать для мониторинга состояния промышленного оборудования, сбора данных с датчиков производственных линий, наружных терминалов промышленного управления и оборудования дистанционного мониторинга для шахт и нефтяных месторождений, отвечая требованиям суровых промышленных условий и долгосрочной стабильной работы; В секторе умного города он поддерживает крупномасштабные устройства с низким энергопотреблением, такие как интеллектуальные счетчики воды, электричества и газа, интеллектуальное управление уличным освещением, мониторинг температуры/влажности окружающей среды и качества воздуха, а также интеллектуальные терминалы по сортировке мусора.

В наружном и специализированном секторах Интернета вещей возможности спутниковой связи позволяют применять приложения в сценариях без покрытия сотовой связи, таких как морской мониторинг, полевые геологоразведочные работы, мониторинг лесных пожаров и сбор метеорологических данных в отдаленных районах; В секторе потребительского Интернета вещей он поддерживает маломощные интеллектуальные носимые устройства, терминалы наружного позиционирования и сенсорные узлы «умного дома»; он также лежит в основе вертикальных отраслевых приложений, таких как интеллектуальное отслеживание логистических активов, интеллектуальный мониторинг сельскохозяйственных почв, отслеживание скота и гидрологический мониторинг, что делает его универсальным базовым чипом, подходящим для 5G IoT во всех сценариях.

VII. Ценность отрасли: изменение ландшафта индустрии терминалов Интернета вещей 5G

Традиционные терминалы IoT 5G обычно страдают от таких проблем, как сложные решения, высокое энергопотребление, громоздкая конструкция, постоянно высокая стоимость и недостаточная адаптируемость, которые препятствуют широкомасштабному внедрению огромного количества терминалов IoT. Благодаря высокоинтегрированным инновациям на одном чипе SonyАЛТ1350радикально упрощает процесс проектирования оборудования для терминалов 5G IoT, сокращая количество периферийных компонентов почти на 80%, тем самым эффективно снижая затраты на исследования и разработки, производство и обслуживание, одновременно сокращая время выхода на рынок.

Кроме того, чип сочетает в себе комплексные возможности, включая низкое энергопотребление, глобальную связь, периферийный интеллект, высокую безопасность и высокоточное позиционирование, преодолевая недостатки традиционных чипов, которые превосходны в одной функции, но не имеют общей производительности. Он обеспечивает базовую поддержку легких, интеллектуальных, долговечных и высоконадежных терминалов Интернета вещей 5G. Его возможность итеративной адаптации протокола 5G также обеспечивает совместимость с будущими техническими обновлениями и итерациями сети, значительно продлевая жизненный цикл и ценность повторного использования терминальных устройств, а также способствуя эволюции 5G IoT от крупномасштабного развертывания к усовершенствованному, интеллектуальному и всеобъемлющему покрытию.

Краткое содержание

Sony представляет собой высокоинтегрированную SoC нового поколения с поддержкой 5G LTE-M/NB-IoT.АЛТ1350переопределяет отраслевой стандарт для чипов IoT с низким энергопотреблением 5G благодаря пяти основным преимуществам: полнофункциональная интеграция одного чипа, комплексная многорежимная связь, сверхнизкое энергопотребление, периферийный интеллект и надежная безопасность. Он идеально подходит для сценариев массового подключения 5G mMTC, сочетая в себе универсальность, специализацию, практичность и дальновидный дизайн. Способный всесторонне удовлетворить требования к терминалам Интернета вещей во многих секторах, включая промышленность, государственные услуги, сельское хозяйство, логистику и умные города, он является эталонным решением для крупномасштабного внедрения и легкой модернизации Интернета вещей 5G.