Módulos com Wi-Fi 5 + Bluetooth 5.2 para Conectividade IIoT

wi-fi 5

A Internet das Coisas Industrial (IIoT) conecta sensores, dispositivos e sistemas à Internet. Além disso, ele coloca essas tecnologias para uso diretamente no chão de fábrica, coletando dados da nuvem para aplicar inteligência artificial e análises preditivas. No entanto, a automação médica, de fábrica e residencial inteligente enfrentam vários problemas ao obter uma conectividade sem fio robusta e confiável. Por exemplo, existem complexidades significativas na integração de software, projeto de antena e certificação regulatória mundial. Este texto demonstrará como a Laird Connectivity, um parceiro global do ecossistema da Infineon, aproveita os SoCs combinados de Wi-Fi® / Bluetooth® da Infineon para fornecer módulos certificados globalmente, junto com serviços de projeto de classe mundial e manufatura e suporte ao cliente.

Considerações de projeto para Wi-Fi e Bluetooth

Tanto o Wi-Fi quanto o Bluetooth usam o espectro de 2,4 GHz. IEEE 802.11 orienta vários padrões de Wi-Fi, incluindo espectro de frequência. O Wi-Fi, com sua alta largura de banda e alcance mais estendido (100 m), é freqüentemente usado para se conectar à Internet. O Bluetooth, com sua largura de banda menor e alcance mais curto (10m), é empregado principalmente para conectar dispositivos e provisionar redes Wi-Fi usando aplicativos móveis. Como os usuários desejam funcionalidade integral, é ideal que tanto Wi-Fi quanto Bluetooth estejam disponíveis. Os usuários da IIoT também desejam minimizar as preocupações com a segurança. Isso é conseguido usando Wi-Fi Protected Access (WPA) e Bluetooth Secure Connections. O desempenho adequado da antena deve ser considerado desde o início. Se os usuários desejam que seu sistema execute as aprovações regulamentares e de certificação, deve-se tomar cuidado para isso. Módulos pré-certificados economizam às empresas que desenvolvem seus sistemas altos custos e tempo de certificação regulatória. Trabalhar diretamente em um projeto com chipsets SoC (Wi-Fi / Bluetooth) requer que os usuários entendam o projeto de hardware RF extremamente complexo, vários processos regulatórios e de certificação, e induz uma série de riscos de lançamento no mercado.

IEEE 802.11ac – Wi-Fi 5

IEEE 802.11b (2,4 GHz) g (2,4 GHz) n (2,4 GHz / 5 GHz) são padrões de rede legados. 802.11ac (Wi-Fi 5) adota a Internet das Coisas (IoT). O 802.11ac (Wi-Fi 5) (2,4 GHz / 5 GHz) oferece quatro vantagens críticas em relação ao 802.11b / g / n legado.

A primeira vantagem deriva de sua formação de feixe. Beamforming envia o sinal em uma direção mais focada do que omnidirecional. A direcionalidade do Beamforming ajuda a fornecer melhor cobertura e redução de pontos mortos e interferência reduzida, evitando a necessidade de repetidores. Beamforming é usado por pontos de acesso, mas requer que as estações suportem a funcionalidade, fornecendo as informações necessárias para apontar o feixe em sua direção.

A segunda vantagem é a menor potência por bit (Figura 1). A potência mais baixa por bit reduz o tempo de rádio ativo, reduzindo a potência de transmissão e recepção. Habilitado por tempos de transmissão mais rápidos e transferências de carga útil de dados mais eficientes, ele torna o 802.11ac (Wi-Fi 5) a escolha ideal para aplicações IoT de baixo consumo de energia.

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Figura 1: O maior consumo por bit do IEEE 802.11ac reduz o tempo de rádio ativo, reduzindo a potência de transmissão e recepção. (Fonte: Laird Connectivity / Infineon Technologies)

A terceira vantagem é o espaçamento dos canais (Figura 2). Os canais de 80 MHz e 40 MHz fornecem melhor utilização do espectro. A melhor utilização do espectro reduz o congestionamento, permitindo a implantação de nós densos.

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Figura 2: IEEE 802.11ac oferece implantação de nó mais denso devido à melhor utilização do espectro a partir do espaçamento do canal. (Fonte: Laird Connectivity / Infineon Technologies)

Finalmente, seu canal de 5 GHz oferece um espectro mais limpo para serviços de áudio, vídeo e nuvem. Embora não seja exclusivo do 802.11ac (Wi-Fi 5), a disponibilidade do espectro de 5 GHz oferece um ambiente de RF muito mais limpo e menos congestionado. Permitindo maior largura de banda, conexão mais confiável e com baixo consumo de energia.

Solução

Os módulos de conectividade Laird Sterling-LWB5 + Wi-Fi e Bluetooth e os kits de desenvolvimento de conectividade Sterling LWB5 + Laird atendem à necessidade de IoT sem fio de próxima geração com suporte a Wi-Fi 5 (802.11ac) e Bluetooth (Figura 3). Alimentado por AIROC ™ CYW4373E Dual-Band 802.11ac + Bluetooth SoC da Infineon, que fornece 1×1 Dual-Band (2,4 / 5 GHz) Wi-Fi 5 (802.11ac) e Bluetooth, o Sterling-LWB5 + foi desenvolvido especificamente para conectividade IIoT através um conjunto de recursos seguro, confiável e robusto. É IoT desde o início – totalmente certificado, fácil de integrar e o caminho mais rápido para o mercado. Os Módulos Sterling-LWB5 + foram feitos com a capacidade de fabricação em mente e são pré-certificados para vários domínios regulatórios, para reduzir as barreiras de entrada.

Seu amplificador de potência integrado (PA) e amplificador de baixo ruído (LNA) com diversidade de antena garantem conectividade confiável em ambientes de RF adversos. É confiável em toda a faixa de temperatura industrial (-40˚C a + 85˚C) e seu formato para soldagem em placas é adequado para vibração industrial e demandas de impacto, ao mesmo tempo que oferece suporte aos mais recentes padrões de segurança WPA3.

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Figura 3: Conectividade Laird Sterling-LWB5 + Módulos Wi-Fi e Bluetooth e Adaptador USB. (Fonte: Mouser Electronics)

A Laird Connectivity anunciou recentemente a adição de um adaptador USB à família LWB5 +. Suportando toda a faixa de temperatura industrial, isso adiciona integração plug and play simples para Wi-Fi 5 e Bluetooth.

Flexibilidade de Sistema Operacional e Aplicações IoT

Linux é um excelente sistema operacional para aplicativos baseados em microprocessador, incluindo gateways médicos domésticos, teste e medição, maquinário pesado, telemática de veículos e monitores de pacientes. O pacote de backports Sterling-LWB5 + Linux oferece suporte a muitos kernels Linux, permitindo compatibilidade com versões anteriores. Essa abordagem reduz o risco de problemas de compilação de riscos com versões de kernel mais antigas, reduzindo o tempo de integração e melhorando o tempo de colocação no mercado. Além disso, fornece flexibilidade para o cliente usar sua versão de kernel preferida e padroniza o formato para compatibilidade com versões anteriores, eliminando a necessidade de aplicar patches para versões de kernel específicas manualmente. Esse arranjo fornece flexibilidade de processador para fácil integração com NXP i.MX, Nvidia, Xilinx Zynq e outras plataformas populares.

Versões futuras oferecerão um sistema operacional em tempo real (RTOS) para apĺicações baseadas em microcontroladores, como Infineon de ultra-baixa energia, flexível e seguro PSoC ™ 6 MCUs – permitindo casos de uso como incluindo inversores solares, sistemas de irrigação, ferramentas elétricas, automação residencial e dispositivos de bem-estar.

Conclusão

Você está procurando evitar os desafios e armadilhas típicas que obstruem o caminho para habilitar a conectividade IIoT? Laird Connectivity e Infineon Technologies são a combinação perfeita para projetar Wi-Fi 5 (802.11ac) + Bluetooth 5.2 em seu produto sem fio de próxima geração. O módulo sem fio Sterling-LWB5 + da Laird Connectivity hospeda o SoC Dual-Band 802.11ac + Bluetooth 5.2 AIROC ™ CYW4373E e fornece ao cliente um caminho fácil para a produção. O Sterling-LWB5 + é um módulo de form factor pequeno, robusto e globalmente certificado Wi-Fi / Bluetooth com amplo suporte de software para projetos Linux / Android e RTOS. Além disso, os engenheiros contam com o suporte de sua linha de kits de desenvolvimento, módulos, cartões M.2 e projetos de exemplo de software para acelerar seu projeto e cronogramas de produção para acelerar seu tempo de lançamento no mercado.

Artigo escrito por Paul Golata e publicado no blog da Mouser Electronics: Wi-Fi 5 + Bluetooth 5.2 Combo Wireless Modules for IIoT Connectivity

Traduzido por Equipe Embarcados.Visite a página da Mouser Electronics no Embarcados

(*) este post foi patrocinado pela Mouser Electronics

Mouser Electronics é um dos líderes mundiais em distribuição de semicondutores e componentes eletrônicos e distribuidor autorizado de mais de 500 fornecedores líderes da indústria. Nosso foco é a excelência em serviço ao cliente, oferendo rápida entrega e embarque imediato com a precisão no processo, desde a colocação dos pedidos até a sua entrega. Mouser oferece uma ampla seleção de produtos em estoque para rápido envio a mais de 170 países.

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Rafael
Rafael
16/08/2021 10:50

Muito bom o artigo, mas o módulo que você está indicando custa 23 dólares, é isso mesmo? tal valor inviabiliza o uso…

Rubens Junior
Rubens Junior
16/08/2021 08:07

Muito bom! Parabéns!

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