Bluetooth Low Energyモジュールは、安全で事前に認定された接続を提供します

Silicon Labsは、わずか6×6mmのサイズの新しいBGM220xモジュールを正式に発表しました。 BGM220は、完全にアップグレード可能なソフトウェアスタックが付属する組み込みソリューションであり、世界中で事前に認定されており、市場投入までの時間を短縮するためのファームウェアサポートが付属しています。

このモジュールは、Bluetooth Low Energy（BLE）5.1、5.2、およびメッシュをサポートし、バッテリー寿命を最適化するために非常に低い消費電力でコンパクトになっています。新しいモジュールを使用すると、デバイスメーカーは、信頼のルートなどのセキュリティ機能が組み込まれたマイクロコントローラーユニット（MCU）に、事前に認定されたBluetooth機能を備えたセキュリティを追加できます。

長年にわたり、Silicon Labsは、メッシュ、スレッド、Zigbee、Z-Wave、Bluetoothなど、さまざまなIoTワイヤレス分野でさまざまなモジュールを提供してきました。 EE Timesとのインタビューで、SiliconLabsのマーケティングおよびアプリケーション担当副社長であるMattSaundersは、1月に発売されたBG22は現在、幅広いアプリケーションで良好な市場を経験していると述べました。 Bluetooth SIG Bluetooth 2020市場の最新情報によると、Bluetooth Low Energyは、CAGRが26％で、最も急速に成長しているBluetooth無線であり続けています。

BGM220は、PCB（BGM220P）またはSiP（BGM220S）の複数のパッケージで提供され、アセットタグ、ビーコン、ポータブル医療、フィットネス、低電力Bluetoothメッシュノードなど、幅広いアプリケーション向けに設計されています。 BGM220Pは、ワイヤレスパフォーマンス用に最適化されたわずかに大きいPCBバリアントであり、より広い範囲のリンクバジェットが向上しています。

IoT向けBluetoothLow Energy

Bluetooth、ZigBee、Wi-Fiなどの標準プロトコルは超低電力で設計されていないため、多くのOEMは、エネルギー効率に重点を置いた独自のプロトコルを使用することを選択しています。プロプライエタリプロトコルを使用すると、ウェアラブル製品の柔軟性に多くの制限が課せられ、プロプライエタリプロトコル自体の相互運用性が制限されます。これらの制限に対処するために、Special Interest Group Bluetooth（SIG）は、短距離通信で可能な限り低い電力を実現するように特別に設計されたBluetooth Low Energy（BLE）を導入しました。 BLEは、帯域幅1Mbpsの2.4GHzISM帯域で動作します。

このプロトコルは、データの小さなブロックを定期的に送信するように最適化されているため、ホストプロセッサは、情報が送信されないときに低電力モードで時間間隔を最大化できます。プロトコルは、データ交換中に数秒の接続を提供するように最適化されています。コントローラは、接続の確立や重複パケットの無視など、いくつかの重要なタスクを実装し、ホストプロセッサが低電力モードを維持できるようにします。

超低電力無線通信、小型、低デューティサイクルセンシングアプリケーションの組み合わせにより、メンテナンスフリーのIoTセンサーノードの開発とインストールが可能になります。 Bluetooth LEに含まれる変更により、電源電流が従来のBluetoothミリアンペアからBLEの数マイクロアンペアに大幅に減少します。 Bluetooth Smart IoTノードは、小さなボタン電池を使用して、変更や再充電を行うことなく、数か月から数年にわたって動作できます。

「最も重要なパラメータはアプリケーションによって異なります。しかし、ほとんどのアプリケーションに関連すると思う共通の領域がいくつかあります。たとえば、消費電力やバッテリーの寿命。 Bluetoothメッシュの導入と照明での使用により、より多くのラインパワーデバイスがありますが、Bluetoothには、より長い寿命がユーザーに真の価値をもたらすバッテリー駆動のアプリケーションがまだたくさんあります。したがって、消費電力の考慮事項は、デバイスが計算および通信スタックを管理するために使用するエネルギー量だけでなく、RF設計が低電力動作を念頭に置いて開発されているかどうかにも関係します。

より効率的なRFテクノロジーと設計により、バッテリーの寿命が長くなります。私が重要だと思うもう1つの領域は、ソリューションの物理的なサイズです。多くのBluetoothアプリケーションは非常にコンパクトです。チップ上に小さな物理的実装があると、明らかにスペースに制約のある設計に役立ちますが、RFパラメータに関連して、BGM220Sのようにコンパクトなソリューションを構築できるため、開発者も。そして、セキュリティについても考えます。これは、Bluetoothだけでなく、他の多くのIoTテクノロジーでも非常に重要なパラメーターになりつつあります」とSaunders氏は述べています。

Bluetooth標準は、Bluetooth Low Energy（BLE）として最近進化したものでさえ、多くのデバイスでその地位を確立し続けています。 2つのデバイスを接続するために使用される多くの通信規格の中で、実際、Bluetoothは、その使いやすさと、実質的にすべてのものをすべてのものに接続する可能性があるため、その重要性を増しています。断続的な通信を提供するデューティサイクルの削減を特徴とするIoTセンサーを使用するアプリケーションが増えています。このようにして、再生可能エネルギー源から蓄積されたエネルギーを使用して運用プロセスを保証することができます。

図1：BGM220Pのブロック図。エネルギーに優しいMCUと高度に統合された無線トランシーバーをPCBモジュールに組み合わせています。

商工のさまざまな垂直セクターにおけるIoTデバイスとアプリケーションの数の継続的な増加により、セキュリティとプライバシーを守るための新しく強力なサイバーセキュリティ対策の必要性が高まっています。企業や消費者に影響を与えるモノのインターネット（IoT）エコシステムにおけるサイバーセキュリティ対策や規制に対する需要の高まりは、マルウェアや外部の脅威に対するより高いレベルの保護を実現することを目的としています。

もともとマイクロソフトによって開発された「ストライド」分類モデルは、IoTデバイスまたはそのデバイスのユーザーが直面する可能性のある潜在的なセキュリティの脅威を一覧表示します：なりすまし、改ざん、否認、情報開示、サービス拒否（DoS）攻撃、および感染したシステム内でマルウェアの可能性があります。

Bluetoothモジュール

SoC（Systems on Chip）は、高度にカスタマイズ可能なソフトウェアとRF設計オプションを備え、IoTデバイスの開発に最大限の柔軟性を必要とするIoTデバイスメーカーにとって理想的です。一方、SiPモジュールは、RF設計または設計がほとんどまたはまったくない、事前に認定された最小のBluetooth Low Energyフォームファクタを必要とするデバイスメーカーにとって理想的です。一方、PCBモジュールは、SiPモジュールの多くの利点を提供しますが、それよりも低くなります。コスト。

課題は、製品開発者がモノのインターネットの製品の強力なセキュリティ基準に対応することを要求します。これらのIoT製品のセキュリティは、世界中のさまざまな国で急速に義務付けられています。

モノのインターネットのセキュリティは、企業ブランド、エンドユーザーのプライバシー、および製品の商業的実行可能性を保護するために考慮すべき重要な側面です。脆弱性は、インターネットへのリモート攻撃と実際の物理的攻撃の両方を通じて悪用される可能性があります。

「モジュールのBGM220ポートフォリオに含まれるものを含め、Silicon Labsのワイヤレス製品ポートフォリオを使用する開発者は、セキュアデバッグ、信頼のルートを使用したセキュアブート、セキュアブートローダーなど、製品を保護するために設計された多数のテクノロジにアクセスできます」とSaunders氏は述べています。 。

彼は次のように付け加えました。「私たちは顧客のセキュリティコミュニティ、サードパーティのセキュリティ専門家と協力して、今日接続されているIoTデバイスを保護するのに役立つだけでなく、保護を継続するのに役立つ一定レベルのアップグレード性を備えた最先端のセキュリティソリューションを製品に提供しています。明日、製品の進化を維持するため。高性能のBluetooth製品に、SecureVaultと呼ばれる一連の最先端のセキュリティ機能を導入しています」とSaunders氏は述べています。

SiliconLabsが提供するセキュリティ機能はSecureVaultです。これは、IoTデバイスのブランド、製品設計、および消費者データを保護するためのハードウェアおよびソフトウェアのセキュリティ保護のスイートです。

EFR32BG22SoCに基づくBGM220P / Sは、Bluetooth Low Energy接続を可能にし、機能とOTAファームウェアの更新、強化されたセキュリティ機能、および低エネルギー消費の将来性のある機能を実現します。 EFR32BG22 SoCは、32ビットARM Cortex M33コア、2.4 GHz高性能ラジオ、512 kBのフラッシュメモリ、豊富なMCU周辺機器のセット、およびさまざまなクロック管理とシリアルインターフェイスオプションを備えています。

BGM220Pモジュールは、世界規模の規制認証、高度な開発およびデバッグツール、および最終製品のエンジニアリングおよび開発プロセスを最小化および簡素化して市場投入までの時間を短縮するサポートを備えた完全なソリューションです。

BGM220は、AES128 / 256、SHA-1、SHA-2（最大256ビット）、ECC（最大256ビット）、ECDSA、およびECDHのハードウェア暗号化アクセラレーションを備えています。 NIST SP800-90およびAIS-31に準拠した真の乱数ジェネレーター（TRNG）と、ロック/ロック解除を備えたセキュアデバッグ。

ソフトウェアスタックに搭載されているおかげで、デバイスはプロセッサからの適度なリソースのコミットメントを必要とし、したがって、任意のマイクロコントローラ（MCU）にワイヤレス接続を追加する可能性を提供します。

BGM220SとBGM220Pは、Bluetooth方向探知をサポートし、単一のコイン電池で最大10年のバッテリー寿命を実現します。方向を見つける機能はまだ比較的新しいです。 「SiliconLabsは一部の企業と直接協力して、屋内資産を追跡および移動するための非常に正確な方向探知を提供しています」とSaunders氏は述べています。

Bluetoothとワイヤレスの組み合わせは、システムまたはWi-Fi構成の無線放射によって支配される環境でのIoTデバイスのRFパフォーマンスの観点からも問題を引き起こします。管理された共存ソリューションは非常に便利です。

図2：BGM220Sのブロック図。エネルギーに優しいMCUと、堅牢な統合アンテナを備えたSiPモジュール内の高度に統合された無線トランシーバーを組み合わせています。

共存から生じる問題は、システムのどこにいるかによって異なります。エンドノードでは、管理が不十分なシステムではパケットが失われる可能性があり、無線が継続的に再送信を試みているため、バッテリ寿命が短くなります。ゲートウェイでは、最も強力な無線機である無線機が低電力の無線伝送チャネルをキャンセルするようになり、管理されたソリューションが必要になります。 「この管理された共存により、システム内のすべての無線から最高のプロファイルとパフォーマンスを得ることができます」とSaunders氏は述べています。

接続性は、あらゆるIoTシステムの基本的な柱です。管理が容易なソリューションは、プロジェクトの実装のためにIoTデバイスを保護するために必要な省エネ機能とセキュリティリソースを提供します。 Bluetooth Low Energyは、そのプロファイルの柔軟性と浅い電力機能のおかげで、接続の重要な要素になるように進化しました。 BLEは独自のプロトコルに取って代わり、超低電力IoTデバイスの接続のデファクトスタンダードになります。

>>この記事はもともと姉妹サイトのEETimes。