Portare maggiore intelligenza ai dispositivi IoT con le reti wireless Amazon Sidewalk e Matter

Una rete wireless condivisa che estende la portata di connettività dei dispositivi IoT

Per rendere il nostro mondo più intelligente, sicuro e connesso, Amazon Sidewalk introduce un concetto innovativo utilizzando i dispositivi Amazon Echo e Ring esistenti come ponti per creare una rete a livello di quartiere. Questa rete non solo rivoluziona la connettività IoT estendendo il raggio d'azione dei dispositivi, ma colma anche il divario tra case e quartieri.

Amazon Sidewalk è una rete wireless condivisa che permette ai dispositivi compatibili di comunicare tra loro attraverso una rete condivisa. Utilizza dispositivi Amazon Sidewalk Bridge (come dispositivi Amazon Echo e Ring compatibili) per abilitare la comunicazione tra dispositivi sulla rete. Questa rete va oltre le singole abitazioni, collegando dispositivi su un'area più ampia. Amazon Sidewalk offre una connettività affidabile a bassa larghezza di banda e lunga distanza sia per dispositivi IoT domestici che per esterni, come l'illuminazione esterna, sensori di movimento e tracker basati sulla posizione. Amazon Sidewalk supporta più protocolli di comunicazione, inclusi Bluetooth Low Energy (LE) per la comunicazione a corto raggio all'interno delle case, oltre ai protocolli radio CSS e FSK che operano a 900 MHz per la comunicazione a lungo raggio.

Amazon Sidewalk è costruito su un'architettura composta da livelli di radio, rete e applicazione, e supporta tre diversi protocolli RF (radio frequency). Il livello radio viene utilizzato per comunicare con i dispositivi Amazon Sidewalk utilizzando Bluetooth Low Energy, CSS o FSK. Il livello applicazione si trova al di sopra del livello rete e dello stack protocollo di Bluetooth Low Energy. Per FSK e CSS, c'è un livello di rete aggiuntivo. Il livello rete gestisce il routing e l'inoltro dei dati tra i dispositivi, garantendo una comunicazione senza interruzioni attraverso la rete di Amazon Sidewalk. Il livello applicazione gestisce le applicazioni e i servizi specifici dei dispositivi, e tutti i dispositivi Amazon Sidewalk si connettono al cloud tramite AWS IoT Core per Amazon Sidewalk.

Amazon Sidewalk crea una rete a bassa larghezza di banda utilizzando dispositivi Sidewalk Bridge, inclusi alcuni dispositivi Echo e Ring. Questi dispositivi bridge condividono una piccola porzione della tua larghezza di banda internet, che viene messa insieme per servire te e i tuoi vicini. Man mano che più vicini partecipano, la rete diventa più forte. Se un dispositivo Sidewalk Bridge perde la connessione Wi-Fi, Amazon Sidewalk può semplificare il processo di riconnessione al router. Può anche aiutare a mantenere connessi i dispositivi abilitati a Sidewalk all'esterno o nei garage. Sidewalk può anche funzionare con dispositivi di tracciamento come Tile per aiutare a localizzare oggetti di valore fuori casa, e dispone di più livelli di privacy e sicurezza.

Architettura di rete scalabile di Amazon Sidewalk

Amazon Sidewalk è una rete wireless a bassa larghezza di banda composta da dispositivi Bridge vicini. I proprietari dei dispositivi Amazon Sidewalk Bridge possono scegliere di condividere una piccola porzione della loro larghezza di banda internet per fornire connettività wireless per i dispositivi compatibili all'interno del raggio d'azione di Amazon Sidewalk. Ogni dispositivo Bridge partecipante estende la portata della rete. Amazon Sidewalk può sbloccare il potenziale di nuovi dispositivi, supportando dispositivi abilitati ad Amazon Sidewalk come dispositivi pubblici intelligenti, elettrodomestici e dispositivi consumer. Può essere utilizzato anche per la gestione dei parchi, la gestione ambientale, aeroporti, ecc.

A differenza di molte tecnologie IoT basate su un'unica gateway, Amazon Sidewalk si basa su un'architettura di rete distribuita di Bridge vicini. Avere più Amazon Sidewalk Bridges in un'area può migliorare l'efficacia della rete. Quando si espande l'infrastruttura, i Bridges formano una rete distribuita, consentendo ai dispositivi di collegarsi entro il raggio e inviare dati a qualsiasi Bridge, piuttosto che essere limitati a un Bridge specifico. Gli Amazon Sidewalk Bridges estraggono messaggi dai dispositivi compatibili e li inviano agli utenti tramite AWS cloud in modo sicuro su più livelli.

Amazon Sidewalk può utilizzare tre diversi livelli fisici (PHY) al livello radio per rispondere ai diversi casi d'uso della rete, inclusi Bluetooth Low Energy, sub-GHz GFSK e sub-GHz CSS. Bluetooth Low Energy è utilizzato per la connettività in casa e da telefono a dispositivo. Il radio PHY di Bluetooth Low Energy può essere utilizzato per applicazioni Amazon Sidewalk in casa, fornendo connettività a breve raggio per dispositivi (come dispositivi basati sulla posizione) e collegando dispositivi a smartphone con copertura Amazon Sidewalk.

Il GFSK Sub-GHz è utilizzato per applicazioni all'interno e all'esterno della porta d'ingresso. La radio PHY GFSK può coprire aree fino a un acro e può indirizzare applicazioni che richiedono la copertura di edifici separati e cortili, come piscine, spa e sistemi di mitigazione delle acque. GFSK può persino supportare applicazioni per città intelligenti e quartieri grazie alla copertura di Amazon Sidewalk.

CSS Sub-GHz viene utilizzato per applicazioni in casa e oltre il confine. La radio PHY CSS (Chirp Spread Spectrum) può coprire distanze fino a diversi chilometri, supportando applicazioni lontane dal ponte più vicino, inclusi quartieri intelligenti, università e strutture agricole all'interno della copertura Amazon Sidewalk.

Fornendo l'ecosistema di sviluppo Amazon Sidewalk più completo

Per accelerare lo sviluppo dei dispositivi supportati da Amazon Sidewalk, Silicon Labs, un fornitore leader di soluzioni IoT, offre l'ecosistema di sviluppo più completo e tutto in uno per i produttori di dispositivi IoT. Questo include l'Amazon Sidewalk SDK (Software Development Kit), hardware wireless, funzionalità di sicurezza, kit di sviluppo e strumenti, semplificando così il processo di sviluppo, riducendo i costi e accelerando il time to market.

Silicon Labs ha lanciato SDK certificati per semplificare lo sviluppo di dispositivi Amazon Sidewalk, ridurre i costi e accelerare il tempo di immissione sul mercato. È disponibile anche una gamma di opzioni hardware, tra cui il SoC SG28 a doppia banda, SoC SG23 e i moduli Bluetooth Low Energy BG21/BG24. La sicurezza è cruciale nell'IoT, e Silicon Labs fornisce soluzioni per garantire che i dispositivi Amazon Sidewalk abbiano caratteristiche di sicurezza robuste. Gli sviluppatori possono utilizzare kit di sviluppo e strumenti per accedere agli strumenti e ai servizi integrati necessari dal concetto al lancio del prodotto.

Silicon Labs collabora strettamente con Amazon, innovando continuamente sulla roadmap hardware per garantire la compatibilità con l'ecosistema in evoluzione di Amazon ed eseguendo aggiornamenti regolari del software per migliorare le prestazioni e la sicurezza dei dispositivi. Per assistere i clienti nella selezione dell'hardware giusto per lo sviluppo di dispositivi Amazon Sidewalk, Silicon Labs ha lanciato la Amazon Sidewalk Hardware Selector Guide. Questa guida aiuta gli sviluppatori a comprendere gli strumenti integrati e il portafoglio di servizi di Silicon Labs per scegliere il modulo o SoC ideale e l'hardware di sviluppo correlato per i loro dispositivi supportati da Sidewalk, facilitando un percorso di sviluppo completo dal concetto al lancio.

Soluzioni Amazon sidewalk leader nel settore

Il SG23 (EFR32SG23) di Silicon Labs è un SoC wireless FSK Sub-GHz progettato per applicazioni Amazon Sidewalk. Questo SoC sicuro, a bassa potenza e ad alte prestazioni presenta un ARM Cortex®-M33 che opera a velocità fino a 78 MHz, con 512 kB di memoria flash e 64 kB di RAM. Le sue basse correnti attive e di sonno lo rendono ideale per dispositivi smart home Amazon Sidewalk alimentati a batteria come sensori di porte, finestre e temperatura. L'EFR32SG23 fornisce un raggio affidabile oltre la porta d'ingresso, coprendo aree come edifici indipendenti, piscine e spa, con un budget di collegamento di 129.5 dBm per comunicazioni affidabili a lunga distanza. Il core dedicato alla sicurezza supporta il Secure Vault™ High di Silicon Labs, offrendo la sicurezza IoT leader del settore per proteggere i dati e i dispositivi wireless da attacchi remoti e locali.

Il SG28 (EFR32SG28) di Silicon Labs è un altro SoC wireless a doppia banda sicuro e a basso consumo energetico progettato per dispositivi Amazon Sidewalk, supportando Sub-GHz FSK e Bluetooth Low Energy. Fornisce connettività affidabile utilizzando Bluetooth Low Energy all'interno della casa e Sub-GHz FSK oltre la porta d'ingresso per coprire un intervallo di rete più esteso. Questo dispositivo a basso consumo è dotato di un ARM Cortex®-M33 che opera a frequenze fino a 78 MHz, con 1024 kB di memoria flash e 256 kB di RAM, supportando fino a 49 GPIO. Le sue correnti basse attive e di riposo lo rendono adatto per dispositivi finali alimentati a batteria e applicazioni che richiedono più risorse. Il budget di collegamento di 128,6 dBm del SG28 assicura una comunicazione affidabile a lunga distanza e supporta anche il core di sicurezza dedicato Secure Vault™ High di Silicon Labs, garantendo la sicurezza dei dispositivi connessi.

Silicon Labs ha anche lanciato il Silicon Labs Pro Kit per Amazon Sidewalk, fornendo gli strumenti necessari per valutare e sviluppare dispositivi Amazon Sidewalk ad alta capacità e scalabili. Il kit supporta tutti e tre i protocolli Amazon Sidewalk, inclusi Bluetooth Low Energy, FSK sub-GHz e protocolli wireless CSS. Questo kit wireless pro include una scheda radio KG100S, offrendo un design di riferimento completo che supporta i protocolli Bluetooth, FSK e CSS utilizzati in Amazon Sidewalk. Include anche una scheda radio BG24 e una scheda adattatore FSK/CSS, adatta a clienti che richiedono design discreti. La scheda principale del kit wireless pro include anche un debugger J-LINK integrato con un'interfaccia di traccia dei pacchetti e una porta COM virtuale, consentendo lo sviluppo e il debug delle applicazioni delle schede radio collegate e dei hardware esterni tramite un header di espansione. Questo kit pro Amazon Sidewalk fornisce tutti gli strumenti necessari per lo sviluppo di applicazioni IoT su larga scala e scalabili.

Lo standard Matter facilita la connettività tra dispositivi smart home di marchi diversi

Sebbene costruire una casa intelligente sia progettato per semplificarci la vita, gestire i dispositivi della casa intelligente può essere una seccatura, soprattutto quando si combinano dispositivi di marche diverse. Ciò è dovuto al fatto che molti dispositivi di casa intelligente possono essere utilizzati solo con le applicazioni proprietarie del produttore. Piattaforme come Google Home, Alexa, HomeKit o SmartThings supportano ecosistemi di casa intelligente più ampi, ma sono di solito confinati ai loro rispettivi ecosistemi, limitando le scelte dei dispositivi.

D'altra parte, mentre Bluetooth e Wi-Fi sono buoni protocolli di comunicazione poiché ampiamente supportati, Thread (un protocollo di rete mesh a bassa potenza progettato per i dispositivi smart home Matter) ha diversi vantaggi nello spazio della smart home. Thread non è solo molto efficiente dal punto di vista energetico (cosa importante per i dispositivi smart home alimentati a batteria), ma la sua natura a rete mesh consente ai dispositivi di trasmettere segnali tra loro e di regolare e instradare automaticamente i dati in modo più efficiente. Questo rende Thread in grado di fornire una connettività più robusta e affidabile ed è anche facile da espandere.

Matter è uno standard di connettività senza royalty sviluppato dalla Connectivity Standards Alliance (CSA). Matter mira a creare un modo interoperabile affinché i dispositivi smart home comunichino tra loro. Con Matter, puoi connettere dispositivi smart home certificati Matter (come interruttori della luce o termostati) a un'app o un hub compatibili con Matter, indipendentemente dal produttore.

Attualmente, iPhone 15 Pro e Pro Max di Apple sono dotati di radio Thread, rendendoli i primi smartphone a disporre di questa capacità. Le nuove versioni di iOS 17.6, macOS 14.6, watchOS 10.6 e tvOS 17.6 aggiungeranno anche il supporto per i riferimenti di codice a queste nuove funzionalità. D'altro canto, alcuni dispositivi mobili che eseguono Android 15 supporteranno il protocollo Thread, il che aiuterà nella rapida adozione dei dispositivi smart home Matter.

Conclusione

Amazon Sidewalk è un servizio di rete specificamente progettato per dispositivi IoT, con l'obiettivo di fornire una connettività più ampia per i dispositivi intelligenti in case e quartieri. Utilizzando il Bluetooth a bassa larghezza di banda e la banda di frequenza a 900 MHz, Amazon Sidewalk può estendere la copertura dei dispositivi, anche in aree con segnali Wi-Fi deboli o assenti. Questa tecnologia non solo migliora le prestazioni dei dispositivi e l'esperienza utente, ma offre anche soluzioni più flessibili per il posizionamento, il monitoraggio e la gestione dei dispositivi. L'emergere di Amazon Sidewalk inietta nuovo slancio nello sviluppo delle case e delle città intelligenti, consentendo ai dispositivi IoT di operare in modo più intelligente ed efficiente. Silicon Labs ha lanciato un ambiente completo di sviluppo e soluzioni per Amazon Sidewalk, rendendolo uno dei migliori partner per lo sviluppo di prodotti correlati. D'altra parte, iOS e Android hanno iniziato a supportare anche lo standard Matter, che renderà le connessioni tra dispositivi intelligenti di marchi diversi più convenienti, spianando la strada per la promozione delle future applicazioni per la casa intelligente.