BGM220：超低消費電力IoT向けセキュア、事前認証済みBluetooth Low Energyモジュール

Silicon Labsは、BGM220xファミリを6×6 mmモジュールに洗練し、完全アップグレード可能、グローバル事前認証済みソフトウェアと迅速なファームウェア サポートを提供し、開発者の市場投入までの時間を短縮します。

BGM220はBluetooth Low Energy 5.1、5.2、Meshをサポートし、コンパクトなフットプリントと非常に低い消費電力でバッテリー寿命を最大化します。メーカーがエンドツーエンドのセキュリティ（信頼のルートを含む）をマイクロコントローラ ユニットに直接組み込むことを可能にします。

Mesh、Thread、Zigbee、Z-Wave、Bluetoothにわたるレガシーを持つSilicon Labsは、IoTワイヤレス モジュールの主要プロバイダーであり続けています。マーケティングおよびアプリケーション担当VPのMatt Saunders氏は、1月のBG22発売がすでに幅広いユースケースを引き付けていると指摘します。Bluetooth SIGの2020年市場アップデートによると、BLEは最も急成長しているBluetooth無線で、26%のCAGRを達成しています。

BGM220はPCB（BGM220P）とSiP（BGM220S）パッケージで提供され、資産タグ、ビーコン、携帯型医療機器、フィットネス トラッカー、低消費電力メッシュ ノードをターゲットとしています。やや大きいBGM220Pバリアントは、優れたワイヤレス パフォーマンスと拡張リンク バジェットに最適化され、より長い通信距離を提供します。

IoT向けBluetooth Low Energy

Bluetooth Classic、ZigBee、Wi-Fiなどの従来プロトコルは超低消費電力向けに設計されておらず、多くのOEMがデバイスの柔軟性と相互運用性を制限する独自ソリューションを採用してきました。Bluetooth Special Interest Groupは、2.4 GHz ISM帯で1 Mbps帯域幅で動作し、断続的、低ボリューム データ転送向けに設計されたBLEを導入することでこのギャップを埋めました。

BLEのアーキテクチャは、ホスト プロセッサが大部分の時間を低消費電力モードで過ごし、短いデータバーストの送信のためにのみウェイクアップすることで消費電力を最小化します。コントローラが接続確立とパケット重複除外を処理し、ホスト オーバーヘッドをさらに削減します。

これらの最適化により、メンテナンスフリーのIoTセンサーノードが、充電や交換なしで単一コインセル電池で数ヶ月から数年動作可能になります。

「最も重要なパラメータは用途によって異なりますが、バッテリー寿命、物理サイズ、セキュリティは普遍的に重要です」とSaunders氏。「低消費電力RF設計とコンパクトなシリコン フットプリントが開発者に具体的な利点をもたらし、堅牢なセキュリティ機能はすべてのIoTドメインでますます不可欠になっています。」

図1: BGM220Pブロック図。エネルギーフレンドリーなMCUと高度統合無線トランシーバーをPCBモジュールに結合。

IoTデバイスの増加は強固なサイバーセキュリティの必要性を増幅させます。Microsoftの「STRIDE」モデルは、スプーフィング、改ざん、否認、情報漏洩、DoS攻撃、マルウェア悪用などの一般的脅威を列挙し、当初からのセキュア設計の重要性を強調しています。

Bluetoothモジュール オプション

SoCはカスタムRFとソフトウェアソリューションを必要とする開発者に最大の柔軟性を提供しますが、SiPモジュールは最小限のRF設計作業で最小の事前認証済みBLEフットプリントを提供します。PCBモジュールはコストと能力のバランスを取り、SiPの多くの利点をより低価格で提供します。

セキュリティ標準が世界中で義務化されつつあり、IoT製品に実証済みの保護措置を組み込むことが不可欠になっています。Silicon Labsは、Secure Debug、信頼のルート付きSecure Boot、Secure Boot Loaderなどの機能で、BGM220を含むポートフォリオを装備しています。

「セキュリティ コミュニティとサードパーティ専門家と協力し、最先端の保護を提供しています」とSaunders氏。「Secure Vaultスイートは、デバイスを今日安全に保ち、明日のOTAアップデートを可能にするハードウェアとソフトウェアの保護を追加します。」

BGM220のセキュア ハードウェアには、ARM Cortex-M33コアと2.4 GHz高性能無線により、AES-128/256、SHA-1、SHA-2、ECC、ECDSA、ECDH、NIST準拠真性乱数生成器がサポートされています。

BGM220SとBGM220PはDirection Findingをサポートし、単一コインセルで最大10年のバッテリー寿命を達成できます。Silicon Labsは業界リーダーと提携し、精密な方向検出機能で屋内資産追跡を改善しています。

Wi-Fiなどの他の2.4 GHz無線との共存は、パケット配信とバッテリー効率を低下させる課題をもたらします。管理された共存戦略がこれらの問題を緩和し、低消費電力と高消費電力の両方の無線で最適なパフォーマンスを保証します。

図2: BGM220Sブロック図。エネルギーフレンドリーなMCUと高度統合無線トランシーバー、統合アンテナをSiPモジュールに結合。

接続性はIoTの基盤であり、BLEの柔軟性、電力効率、セキュリティが独自プロトコルよりも優先される選択肢となっています。IoTランドスケープが進化する中、これらのモジュールは現代アプリケーションが要求する信頼性と安全性を提供します。

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