Mehr Intelligenz für IoT-Geräte durch Amazon Sidewalk und Matter Funknetzwerke bringen

Ein gemeinsames drahtloses Netzwerk, das die Reichweite von IoT-Geräten erweitert

Um unsere Welt intelligenter, sicherer und vernetzter zu machen, führt Amazon Sidewalk ein innovatives Konzept ein, indem es bestehende Amazon Echo und Ring Geräte als Brücken nutzt, um ein netzwerkweites Nachbarschaftsnetzwerk zu schaffen. Dieses Netzwerk revolutioniert nicht nur die IoT-Konnektivität, indem es die Reichweite von Geräten erweitert, sondern überbrückt auch die Lücke zwischen Häusern und Nachbarschaften.

Amazon Sidewalk ist ein gemeinsames drahtloses Netzwerk, das es kompatiblen Geräten ermöglicht, über ein gemeinsames Netzwerk miteinander zu kommunizieren. Es verwendet Amazon Sidewalk Bridge-Geräte (wie kompatible Amazon Echo- und Ring-Geräte), um die Kommunikation zwischen Geräten im Netzwerk zu ermöglichen. Dieses Netzwerk geht über einzelne Häuser hinaus und verbindet Geräte über ein größeres Gebiet. Amazon Sidewalk bietet zuverlässige Konnektivität mit geringer Bandbreite und großer Reichweite sowohl für IoT-Geräte im Haus als auch im Freien, wie z.B. Außenbeleuchtung, Bewegungssensoren und standortbasierte Tracker. Amazon Sidewalk unterstützt mehrere Kommunikationsprotokolle, darunter Bluetooth Low Energy (LE) für die Kurzstreckenkommunikation innerhalb von Häusern sowie CSS und FSK-Radioprotokolle, die bei 900 MHz für die Kommunikation über längere Strecken arbeiten.

Amazon Sidewalk basiert auf einer Architektur, die aus Radio-, Netzwerk- und Anwendungsschichten besteht und unterstützt drei verschiedene RF (Radiofrequenz)-Protokolle. Die Radioschicht wird verwendet, um mit Amazon Sidewalk-Geräten über Bluetooth Low Energy, CSS oder FSK zu kommunizieren. Die Anwendungsschicht sitzt auf der Netzwerkschicht und dem Bluetooth Low Energy-Protokollstapel. Für FSK und CSS gibt es eine zusätzliche Netzwerkschicht. Die Netzwerkschicht verwaltet die Datenweiterleitung und -weitergabe zwischen Geräten und sorgt für nahtlose Kommunikation im Amazon Sidewalk Netzwerk. Die Anwendungsschicht verwaltet die spezifischen Anwendungen und Dienste von Geräten, und alle Amazon Sidewalk-Geräte verbinden sich über AWS IoT Core für Amazon Sidewalk mit der Cloud.

Amazon Sidewalk erstellt ein Netzwerk mit geringer Bandbreite unter Verwendung von Sidewalk Bridge-Geräten, einschließlich einiger Echo- und Ring-Geräte. Diese Bridge-Geräte teilen einen kleinen Teil Ihrer Internetbandbreite, die gebündelt wird, um Ihnen und Ihren Nachbarn zu dienen. Je mehr Nachbarn teilnehmen, desto stärker wird das Netzwerk. Wenn ein Sidewalk Bridge-Gerät seine Wi-Fi-Verbindung verliert, kann Amazon Sidewalk den Prozess der Wiederverbindung mit dem Router vereinfachen. Es kann auch helfen, Sidewalk-fähige Geräte im Freien oder in Garagen verbunden zu halten. Sidewalk kann auch mit Tracking-Geräten wie Tile zusammenarbeiten, um wertvolle Gegenstände außerhalb des Hauses zu finden, und es bietet mehrere Ebenen von Datenschutz und Sicherheit.

Skalierbare Amazon Sidewalk Netzwerkarchitektur

Amazon Sidewalk ist ein drahtloses Niedrigbandnetzwerk, das aus nahegelegenen Bridge-Geräten besteht. Besitzer von Amazon Sidewalk Bridge-Geräten können sich dazu entscheiden, einen kleinen Teil ihrer Internetbandbreite zu teilen, um drahtlose Konnektivität für kompatible Geräte innerhalb der Reichweite von Amazon Sidewalk bereitzustellen. Jedes teilnehmende Bridge-Gerät erweitert die Reichweite des Netzwerks. Amazon Sidewalk kann das Potenzial für neue Geräte erschließen und Amazon Sidewalk-fähige Geräte wie intelligente öffentliche Geräte, Haushaltsgeräte und Verbrauchsgeräte unterstützen. Es kann auch für Parkmanagement, Umweltmanagement, Flughäfen usw. verwendet werden.

Im Gegensatz zu vielen IoT-Technologien, die auf einem einzigen Gateway basieren, basiert Amazon Sidewalk auf einer verteilten Netzwerkarchitektur von nahegelegenen Bridges. Mehr Amazon Sidewalk Bridges in einem Gebiet zu haben, kann die Effektivität des Netzwerks verbessern. Beim Ausbau der Infrastruktur bilden die Bridges ein verteiltes Netzwerk, das es Geräten ermöglicht, sich im Bereich zu verbinden und Daten an jede beliebige Bridge zu senden, anstatt auf eine bestimmte Bridge beschränkt zu sein. Amazon Sidewalk Bridges empfangen Nachrichten von kompatiblen Geräten und senden sie auf mehrschichtig sichere Weise über die AWS-Cloud an die Nutzer.

Amazon Sidewalk kann drei verschiedene physische Schichten (PHY) auf der Funkebene nutzen, um unterschiedliche Netzwerk-Anwendungsfälle zu adressieren, darunter Bluetooth Low Energy, sub-GHz GFSK und sub-GHz CSS. Bluetooth Low Energy wird für die Verbindung im Haus und von Telefon zu Gerät verwendet. Das Bluetooth Low Energy Radio PHY kann für Amazon Sidewalk Anwendungen im Haus verwendet werden und bietet eine Kurzstreckenverbindung für Geräte (wie ortsbasierte Geräte) und verbindet Geräte mit Smartphones, die über Amazon Sidewalk Abdeckung verfügen.

Sub-GHz GFSK wird für Anwendungen im Haus und an Haustüren im Freien verwendet. Der GFSK-Radio-PHY kann Bereiche bis zu einem Acre abdecken und kann Anwendungen ansprechen, die die Abdeckung von freistehenden Gebäuden und Grundstücken, wie Pools, Spas und Wasserminderungssystemen, erfordern. GFSK kann sogar Smart-City- und Nachbarschaftsanwendungen mit Hilfe der Amazon-Sidewalk-Abdeckung unterstützen.

Sub-GHz CSS wird für Anwendungen im Haus und jenseits des Zauns eingesetzt. Die CSS (Chirp Spread Spectrum) Funk-PHY kann Reichweiten bis zu mehreren Meilen abdecken und unterstützt Anwendungen, die weit vom nächsten Bridge entfernt sind, einschließlich intelligenter Nachbarschaften, Universitäten und landwirtschaftlicher Einrichtungen innerhalb der Amazon Sidewalk Abdeckung.

Bereitstellung des umfassendsten Amazon Sidewalk-Entwicklungsökosystems

Um die Entwicklung von Amazon Sidewalk-unterstützten Geräten zu beschleunigen, bietet Silicon Labs, ein führender Anbieter von IoT-Lösungen, das umfassendste, alles aus einer Hand bietende Entwicklungssystem für IoT-Gerätehersteller an. Dazu gehören das Amazon Sidewalk SDK (Software Development Kit), drahtlose Hardware, Sicherheitsfunktionen, Entwicklungskits und Werkzeuge, wodurch der Entwicklungsprozess vereinfacht, die Kosten gesenkt und die Markteinführungszeit verkürzt werden.

Silicon Labs hat zertifizierte SDKs eingeführt, um die Entwicklung von Amazon Sidewalk-Geräten zu vereinfachen, Kosten zu senken und die Markteinführungszeit zu verkürzen. Es steht eine Reihe von Hardwareoptionen zur Verfügung, darunter der SG28 Dual-Band-SoC, SG23 SoC und BG21/BG24 Bluetooth Low Energy-Module. Sicherheit ist im IoT von entscheidender Bedeutung, und Silicon Labs bietet Lösungen, um sicherzustellen, dass Amazon Sidewalk-Geräte über robuste Sicherheitsfunktionen verfügen. Entwickler können Entwicklungskits und Tools verwenden, um auf integrierte Werkzeuge und Dienste zuzugreifen, die von der Konzeptentwicklung bis zum Produkteinführung benötigt werden.

Silicon Labs arbeitet eng mit Amazon zusammen und innoviert kontinuierlich an der Hardware-Roadmap, um die Kompatibilität mit Amazons sich entwickelndem Ökosystem sicherzustellen, und führt regelmäßige Software-Updates durch, um die Leistung und Sicherheit der Geräte zu verbessern. Um Kunden bei der Auswahl der richtigen Hardware für die Entwicklung von Amazon Sidewalk-Geräten zu unterstützen, hat Silicon Labs den Amazon Sidewalk Hardware Selector Guide eingeführt. Dieser Leitfaden hilft Entwicklern, Silicon Labs' integrierte Tools und Dienstleistungsportfolio zu verstehen, um das ideale Modul oder SoC und die dazugehörige Entwicklungshardware für ihre Sidewalk-unterstützten Geräte auszuwählen und eine vollständige Entwicklungsreise vom Konzept bis zur Markteinführung zu erleichtern.

Branchenführende Amazon-Sidewalk-Lösungen

Der SG23 (EFR32SG23) von Silicon Labs ist ein Sub-GHz FSK Wireless SoC, das für Amazon Sidewalk Anwendungen entwickelt wurde. Dieses sichere, energieeffiziente, leistungsstarke SoC ist mit einem ARM Cortex®-M33 ausgestattet, der mit Geschwindigkeiten von bis zu 78 MHz läuft, und verfügt über 512 kB Flash-Speicher und 64 kB RAM. Seine niedrigen aktiven und Schlafstromverbrauchswerte machen es ideal für batteriebetriebene Amazon Sidewalk Smart-Home-Geräte wie Tür-, Fenster- und Temperatursensoren. Der EFR32SG23 bietet zuverlässige Reichweite über die Haustür hinaus und deckt Bereiche wie freistehende Gebäude, Schwimmbäder und Spas ab, mit einem Link-Budget von 129,5 dBm für eine zuverlässige Kommunikation über lange Distanz. Der dedizierte Sicherheitskern unterstützt Silicon Labs' Secure Vault™ High und bietet branchenführende IoT-Sicherheit zum Schutz drahtloser Daten und Geräte vor Remote- und lokalen Angriffen.

Silicon Labs' SG28 (EFR32SG28) ist ein weiteres sicheres, energiesparendes Dual-Band-Wireless-SoC, das für Amazon Sidewalk-Geräte entwickelt wurde und Sub-GHz FSK und Bluetooth Low Energy unterstützt. Es bietet zuverlässige Konnektivität mit Bluetooth Low Energy im Haus und Sub-GHz FSK außerhalb der Haustür, um eine größere Netzwerkreichweite abzudecken. Dieses energiesparende Gerät ist mit einem ARM Cortex®-M33 ausgestattet, der mit Frequenzen bis zu 78 MHz läuft, mit 1024 kB Flash-Speicher und 256 kB RAM, unterstützt bis zu 49 GPIOs. Seine geringen aktiven und Schlafströme machen es geeignet für batteriebetriebene Endgeräte und Anwendungen, die mehr Ressourcen erfordern. Das Link-Budget des SG28 von 128,6 dBm gewährleistet eine zuverlässige Kommunikation über lange Distanzen und unterstützt außerdem Silicon Labs' Secure Vault™ High Sicherheitskern, der die Sicherheit der verbundenen Geräte sicherstellt.

Silicon Labs hat auch das Silicon Labs Pro Kit für Amazon Sidewalk vorgestellt, das die notwendigen Werkzeuge für die Evaluierung und Entwicklung von hochkapazitiven, skalierbaren Amazon Sidewalk-Geräten bietet. Das Kit unterstützt alle drei Amazon Sidewalk-Protokolle, einschließlich Bluetooth Low Energy, Sub-GHz FSK und CSS-Funkprotokolle. Dieses drahtlose Pro Kit enthält ein KG100S Radio-Board, das ein vollständiges Referenzdesign bietet, das Bluetooth-, FSK- und CSS-Protokolle unterstützt, die in Amazon Sidewalk verwendet werden. Es beinhaltet auch ein BG24 Radio-Board und ein FSK/CSS-Adapterboard, geeignet für Kunden, die diskrete Designs benötigen. Das drahtlose Pro Kit-Mainboard enthält außerdem einen integrierten J-LINK Debugger mit einem Paket-Trace-Interface und einem virtuellen COM-Port, der die Anwendungsentwicklung und das Debugging von verbundenen Radio-Boards und externer Hardware über einen Erweiterungs-Header ermöglicht. Dieses Amazon Sidewalk Pro Kit bietet alle Werkzeuge, die für die Entwicklung von hochvolumigen, skalierbaren IoT-Anwendungen benötigt werden.

Der Matter-Standard erleichtert die markenübergreifende Konnektivität von Smart-Home-Geräten

Der Bau eines Smart Homes soll unser Leben erleichtern, doch das Management von Smart Home-Geräten kann umständlich sein, insbesondere wenn Sie Geräte verschiedener Marken kombinieren. Der Grund dafür ist, dass viele Smart Home-Geräte nur mit den proprietären Anwendungen des Herstellers verwendet werden können. Plattformen wie Google Home, Alexa, HomeKit oder SmartThings unterstützen zwar größere Smart Home-Ökosysteme, sind aber meist auf ihre jeweiligen Ökosysteme beschränkt, was Ihre Geräteaushwahl einschränkt.

Andererseits, während Bluetooth und Wi-Fi gute Kommunikationsprotokolle sind, da sie weit verbreitet unterstützt werden, bietet Thread (ein energiesparendes Mesh-Netzwerkprotokoll, das für Matter-Smart-Home-Geräte entwickelt wurde) mehrere Vorteile im Smart-Home-Bereich. Thread ist nicht nur sehr energieeffizient (was für batteriebetriebene Smart-Home-Geräte wichtig ist), sondern seine Mesh-Netzwerkstruktur ermöglicht es den Geräten, Signale aneinander weiterzuleiten und effizienter automatisch Daten anzupassen und zu leiten. Dies macht Thread fähig, eine robustere und zuverlässigere Konnektivität bereitzustellen und ist zudem leicht erweiterbar.

Matter ist ein lizenzfreier Konnektivitätsstandard, entwickelt von der Connectivity Standards Alliance (CSA). Ziel von Matter ist es, eine interoperable Möglichkeit zu schaffen, wie Smart-Home-Geräte miteinander kommunizieren können. Mit Matter können Sie Matter-zertifizierte Smart-Home-Geräte (wie Lichtschalter oder Thermostate) unabhängig vom Hersteller mit einer Matter-kompatiblen App oder einem Hub verbinden.

Derzeit sind Apples iPhone 15 Pro und Pro Max mit Thread-Radios ausgestattet und damit die ersten Smartphones mit dieser Funktionalität. Die neuen Versionen iOS 17.6, macOS 14.6, watchOS 10.6 und tvOS 17.6 werden ebenfalls Code-Referenz-Unterstützung für diese neuen Funktionen hinzufügen. Andererseits werden einige Mobilgeräte mit Android 15 das Thread-Protokoll unterstützen, was zur schnellen Verbreitung von Matter-Smart-Home-Geräten beitragen wird.

Fazit

Amazon Sidewalk ist ein Netzwerkdienst, der speziell für IoT-Geräte entwickelt wurde und darauf abzielt, eine breitere Konnektivität für smarte Geräte in Wohnungen und Nachbarschaften bereitzustellen. Durch die Nutzung von Breitband-Bluetooth und dem 900-MHz-Frequenzband kann Amazon Sidewalk die Abdeckung von Geräten erweitern, selbst in Bereichen mit schwachen oder keinen Wi-Fi-Signalen. Diese Technologie verbessert nicht nur die Geräteleistung und Benutzererfahrung, sondern bietet auch flexiblere Lösungen für die Gerätepositionierung, -überwachung und -verwaltung. Das Aufkommen von Amazon Sidewalk verleiht der Entwicklung von Smart Homes und Smart Cities neuen Schwung, indem IoT-Geräte intelligenter und effizienter arbeiten können. Silicon Labs hat eine vollständige Entwicklungsumgebung und Lösungen für Amazon Sidewalk auf den Markt gebracht und ist damit einer der besten Partner für die Entwicklung verwandter Produkte. Andererseits haben iOS und Android ebenfalls damit begonnen, den Matter-Standard zu unterstützen, was die Verbindung zwischen markenübergreifenden Smart-Home-Geräten erleichtert und den Weg für die Förderung zukünftiger Smart-Home-Anwendungen ebnet.