logotypen
 
 

IN FOCUS

Suojaa datasi kunnolla

SSD-levyt tarjoavat luontaisesti korkean luotettavuuden kaikentyyppisiin sovelluksiin, aina aloitustason kuluttajalaitteista kriittisiin järjestelmiin. Asianmukaiset tietosuojamekanismit voivat maksimoida levyn käyttöiän toteuttamalla ennaltaehkäiseviä toimenpiteitä tarpeen mukaan, kertoo Silicon Motion artikkelissaan.

Lue lisää...
" "

Langaton tekniikka mahdollistaa verkottuneen maailman ja se tekee niin menemällä paljon pidemmälle kuin korvaamalla pisteestä pisteeseen kulkevat kaapelit. Lähes kaikki elektroniikkalaitteet voivat nyt olla osa verkkoa. Tämän esineiden internetin eli IoT:n vision tekee todeksi langaton tekniikka.

 Artikkelin kirjoittaja Gordon Walsh toimii Adestoon kuuluvalla S3 Semiconductorilla vanhempana järjestelmäarkkitehtina. Hänellä on elektroniikkainsinöörin tutkinto Irlannin kansallisesta yliopistosta Galwayssa. Hän on aiemmin työskennellyt useissa irlantilaisissa startupeissa kuten Parthus Technologiesilla, Lightstorm Networkissa ja Intune Networksissa. Vuosina 2011-2017 hän työskenteli Intelillä IoT-tuotteiden SoC-arkkitehtina. Walshille on myönnetty kaksi patenttia.

Ohjaus ja automaatio ovat IoT:n avainominaisuuksia, jotka toteutetaan antureilla ja aktuaattoreilla. Vaikka suurin osa automaatiolaitteista kytketään todennäköisesti pian verkkoon, IoT muodostuu pääosin pienistä laitteista suhteellisen etäisissä paikoissa. Nämä ”päätepisteet” tai ”solmut” voivat olla yksinkertaisia laitteita lämpötila-anturin tapaan tai monimutkaisia kokonaisuuksia kuten sääasema. Näin IoT:n päätepisteet voivat sisältää sekä antureita että aktuaattoreita, tehonsyöttölaitteita, prosessointia ja verkkoyhteyksiä.

Osa IoT-päätepisteen arvosta tulee siitä, että se voidaan ottaa käyttöön ja ylläpitää helposti, joten sen pitäisi olla omavarainen yksikkö, joita voidaan hallita etäältä, operoida satoja tunteja ilman sähkökatkoksia ja muodostaa osan suurempaa itsekorjautuvaa verkkoa. Nämä vaatimukset osoittavat korkean tason integrointiin, jota kestävät ja laajasti ratifioidut standardit tukevat.

Langattomat järjestelmäpiirit IoT-käyttöön

IoT-solmujen langattomien yhteyksien toteuttamiseen tarkoitettujen yhden piirin ratkaisujen valikoima on kasvanut jo vuosia. Kuva 1 näyttää tällaisen geneerisen ratkaisun lohkokaavion.

Geneerisen RF-järjestelmäpiirin lohkokaavio.

Puolijohdevalmistajat tarjoavat nyt laajan valikoiman laitteita, jotka riittävät perustason suunnitteluun useimpien langattomien protokollien kanssa, jotka määritellään teollisuuden standardeissa.

Oikean langattoman protokollan ja SoC-piirien valinta tiettyä IoT-sovellusta varten riippuu monesta tekijästä, joita tässä artikkelissa käsitellään: tärkeimmät ovat kantama, tehonkulutus ja datanopeus. Vaikka protokolla määrittelee suuresti datanopeuden ja langattomat SoC-piirit täytyy suunnitella valitun standardin rajoitusten mukaan, on valmistajille yhä paljon päätäntävaltaa näiden kolmen parametrin suhteen. He valitsevat sopivan kompromissin kehittääkseen standardikomponentteja, jotka osuvat nousevan markkinan ”sweetspottiin”.

Langattomat protokollat jaetaan kolmeen eri kategoriaan: Personal Area, Local Area ja Wide Area. Area eli alue viittaa kahden solmun väliseen fyysiseen etäisyyteen, mikä vähintään tarvitaan verkon muodostukseen. Taulukko 1 esittää suosituimpia langattomia PAN-verkkoprotokollia, joita käytetään IoT-verkoissa. Taulukko esittää protokolien datanopeuden, kantamana ja tehonkulutuksen.

 

Taulukko 1. Eri langattomat PAN-protokollat vertailussa.

Kantama on tärkeä, koska se paitsi määrittelee kahden päätepisteen maksimietäisyyden, myös vaikuttaa – protokollasta riippuen – siihen, kuinka paljon lähetystehoa tämän etäisyyden saavuttamiseen tarvitaan. Langattoman järjestelmän fyysisen eli PHY-kerroksen pitää pystyä käsittelemään riittävästi tehoa saavuttaakseen standardissa määritelty kantama, ja PHY-kerroksen energiatehokkuus määrittelee osin SoC-piirin tehovaatimukset. Tällä voi olla merkittäviä vaikutuksia IoT-solmun tai päätelaitteen suunnitteluun, koska päätepisteen voi olla esimerkiksi tarpeen pystyä toimimaan useita vuosia yhdellä paristolla.

On myös olemassa fyysinen rajoitus sille, miten tehokas SoC-piirin vahvistin voi olla, mikä riippuu käytetystä valmistusprosessista. Langattomat SoC-piirit suunnitellaan tuottamaan paras teho/lähetysbudjetti käytettävissä olevalla virralla. Osan tästä määrittelee vastaanottimen herkkyys, mutta osa riippuu siitä, miten tehokkaasti ja hyvin SoC-piirin RF-osa on suunniteltu ja toteutettu. Herkkien digitaalisten ja analogisten CMOS-toimintojen sekoittaminen RF:n kanssa on aina ollut vaikeaa ja usein se johtaa edellä mainittujen kompromissien tekoon. Tuloksena voi olla kokonaislähetystehon pienentäminen, vastaanottimen herkkyydestä tinkiminen tai lähetyskertojen (tunnissa/päivässä/viikossa) vähentäminen.

Verkkotopologia vs. kantama

PAN-verkoiksi luokitelluissa langattomissa verkoissa kantama mitataan kymmeninä metreinä ja niiden verkkotopologiat ovat kehittyneet ratkaisemaan lyhyen kantaman puutteita. Useimmat PAN-verkot tukevat nyt Mesh-verkkotopologiaa, jossa solmut voivat välittää viestejä toisilta solmuilta eteenpäin verkossa. Tämän ansiosta PAN-verkko ei ole enää rajoitettu kahden solmu tai päätelaiteen pisimmän kantaman sisään tai solmujen läheisyyteen.

Tämä kuitenkin tarkoittaa, että jotta viesti kulkisi kymmeniä kilometrejä, täytyy solmuja sijoitella muutaman metrin välein ja viestin pitää ”hypätä” lukuisia kertoja. Siksi suunnittelijan pitää laskea, kuinka paljon tehoa tarvitaan bitin siirtämiseen kilometrin matka, erityisesti jos verkko on tarkoitettu vähävirtaiseksi anturiverkoksi, joista on tulossa IoT:n tyypillinen käytötarkoitus.

Toisaalta WAN-verkot (Wide Area Networks) on suunniteltu kattamaan pitkiä etäisyyksiä yhdellä hypyllä. Mesh-topologian sijaan niissä käytetään yleensä Star- eli tähtitopologiaa. Tähden sakarat ovat suoria linkkejä päätelaitteiden ja yhdyskäytävän välillä (vaikka jotkut päätelaitteet voivat toimia myös yhdyskäytävinä). IoT:tä varten suunniteltuihin WAN-verkkoihin viitataan yleensä termillä LPWAN eli alhaisen tehonkulutuksen WAN. Niillä voidaan kattaa kymmeniä kilometrejä yhdellä linkillä. Sellaisina niistä on tulossa hyvin suosittuja suurien kaupunkialueiden yhdistämisessä esimerkiksi ns. älykaupunkien muodossa.

Suosituimpia LPWAN-verkkoja ovat LoRa, Sigfox, Ingenu RPMA ja Weightless. Taulukossa 2 on vertailtu kaikkien neljän avainominaisuuksia.

Taulukko 2. Taulukossa on verrattu nykyisin käytössä olevien LPWAN-tekniikoiden avainominaisuuksia.

Mobiiliverkot voivat myös tukea LPWAN-käyttöä 3GPP Release 13 -standardissa määritellyllä tavalla. Näihin tekniikoihin kuuluvat LTE Cat-M1 ja NB-IoT (joka tunnetaan myös nimellä Cat-M2). Toisin kuin muissa LPWAN-verkoissa mobiiliverkkoja hallinnoivat vakiintuneet mobiilioperaattorit ja ne perivät verkon käytöstä maksua. Myös muiden LPWAN-verkkojen käyttö voi olla maksullista, mutta myös käyttäjä voi rakentaa verkon itse.

Optimoitu langattomille anturiverkoille

Langattomien anturiverkkojen mahdolliset yhden sirun ratkaisut ovat jo suhteellisen yleisiä. Useimmat suuret puolijohdeyritykset ja monet pienemmät spesialistit tarjoavat pitkälle integroituja piirejä, joihin on yhdistetty RF-vastaanotin, mikro-ohjain, tehonhallinta, analogisia ja digitalisia oheislaitteita, muistia ja muita liitäntöjä. Anturiverkon päätelaitteen tai solmun voi kehittää tukemaan lähes mitä tahansa PAN-, LAN- tai WAN-standardia joko yhden tai kahden sirun ratkaisulla.

Koska niin monet valmistajat tarjoavat samankaltaisia SoC-piirejä, niiden välillä on vain pieniä eroja. Jokaisen pulijohdeyrityksen välttämättömiksi katsomat kompromissit on suunnattu omille sovellusalueille. Yksi koko ei sovi kaikille.

Jotkut valmistajat toivovat toteuttavansa useita protokollia, yhdistäen esimerkiksi PAN- ja LPWAN-verkot. Tämä voi auttaa hyödyntämään molempien verkkotopologioiden etuja, kuten suuren datanopeuden lyhyellä kantamalla ja alhaisen datanopeuden pitkillä etäisyyksillä. Jokainen sovellus on erilainen, joten täydellistä SoC-piiriä ei välttämättä löydy, jolloin räätälöidyn ratkaisun valinta voi olla oikea päätös. S3 Semiconductorin SmartEdge-alusta kokoaan yhteen laajan kirjastojen toimivia IP-lohkoja, jotka kattavat RF-, digitaali-, aalogia- ja tehonhallintatoimintoja. Ne voidaan optimoida tiettyä sovellusta varten kaikissa eri langattomissa verkoissa. ASIC-ratkaisun arvo voidaan mitata monella tapaa, mutta lopulta kyse on oikean ratkaisun löytämisestä tiettyä tehtävää varten, hyvin harvoilla tai ilman kompromisseja.

Lopuksi

Niistä miljardeista laitteista, jotka lähivuosina muodostavat IoT-verkon, monet tulevat olemaan langattoman anturiverkon solmuja. Järjestelmäpiirin käyttäminen tällaisen solmun toteuttamiseen on järkevää monesta syystä, mutta optimaalisen ratkaisun löytäminen ei ole välttämättä helppoa.

Räätälöidyn ASIC-piirin valitseminen antaa valmistajille mahdollisuuden optimoida ratkaisu omien vaatimusten mukaan, mikä antaa kilpailuedun suhteessa standardikomponentteja käyttäviin. SmartEdge-alusta S3 Semiconductorilta tuo juuri tämän edun.

 

MORE NEWS

Realme näyttää, että kännykkäakuissa on paljon kehitettävää

Älypuhelinvalmistaja realme julkaisee ensi viikolla uudet realme 14 5G- ja realme 14T -mallit, jotka nostavat erityisesti akunkeston uudelle tasolle. Uutuusmallit on suunniteltu tarjoamaan poikkeuksellisen pitkän käyttöajan, ja ne haastavat kilpailijat keskiluokan älypuhelinmarkkinoilla.

EU:n Chips Act saa kovaa kritiikkiä: tavoitteet epärealistisia

Euroopan tilintarkastustuomioistuin on esittänyt voimakasta kritiikkiä EU:n puolijohdestrategiaa, eli niin sanottua Chips Actia, kohtaan. Tuoreessa raportissaan tuomioistuin toteaa, että ohjelman keskeinen tavoite – nostaa EU:n osuus kehittyneiden ja energiatehokkaiden puolijohteiden maailmanlaajuisesta tuotannosta 20 prosenttiin vuoteen 2030 mennessä – on nykymenolla saavuttamattomissa.

C++ sopii piirien suunnitteluun, mutta ei aina

Diplomi-insinööri Sakari Lahden tuore väitöskirjatutkimus Tampereen yliopistosta osoittaa, että korkean tason synteesi voi jopa puolittaa piirien kehitystyöhön kuluvan ajan verrattuna manuaaliseen RTL-suunnitteluun. Erityisesti FPGA-pohjaisissa projekteissa HLS tarjoaa huomattavan tuottavuushyödyn, kun aikaa vievät mikroarkkitehtuurin yksityiskohdat jätetään automaattisen työkalun huoleksi.

Uudenlainen valoanturi kiihdyttää optisen datansiirron nopeuden jopa 10-kertaiseksi

Elektroniikka- ja materiaaliteknologiayhtiö TDK on esitellyt vallankumouksellisen uuden valoanturin, joka lupaa kiihdyttää optisen datansiirron nopeuden jopa kymmenkertaiseksi nykyisiin teknologioihin verrattuna. Kyseessä on Spin Photo Detector – niminen muunnoselementti, joka yhdistää optiikan, elektroniikan ja magneettisuuden täysin uudella tavalla.

Tämän piti olla melkein mahdotonta – Wi-Fi 7 tulee IoT-käyttöön

Synaptics on rikkonut odotuksia tuomalla Wi-Fi 7 -teknologian kevyisiin ja vähävirtaisiin IoT-laitteisiin. Yhtiön uusi Veros-sarjan piiri tarjoaa huippunopeuden, matalan latenssin ja monipuolisen yhdistettävyyden, mikä avaa uusia mahdollisuuksia älylaitteille.

Uusi eSIM tulee Telenorin IoT-verkkoon

Telenor IoT ottaa käyttöön uuden sukupolven SGP.32-eSIM-standardin syksyllä 2025, vahvistaen asemaansa edelläkävijänä teollisen IoT-yhteyksien hallinnassa. Uusi standardi tuo merkittäviä parannuksia skaalautuvuuteen, hallinnan helppouteen ja energiankulutuksen optimointiin verrattuna aiempiin eSIM-ratkaisuihin.

Olisiko UWB parempi kuulokkeisiin kuin Bluetooth?

UWB-teknologia, joka lähettää dataa nopeina purskeina erittäin laajalla taajuusalueella (3,1–10,6 GHz), tarjoaa useita etuja perinteiseen Bluetoothiin verrattuna. Siinä missä Bluetoothin parhaatkin koodekit, kuten aptX Lossless ja LDAC, jäävät 1–1,2 megabitin sekuntinopeuksiin, UWB voi teoriassa tarjota yli 100 Mbps siirtonopeuden jopa 10 metrin säteellä.

Click-lisäkortti tarkkaan moottorinohjaukseen

MIKROE on julkaissut uuden Power Step 2 Click -lisäkortin, joka tuo erittäin tarkan ja tehokkaan moottorinohjauksen osaksi mikroBUS-ekosysteemiä. Uutuus sopii vaativiin sovelluksiin, kuten robotiikkaan, lääkintälaitteisiin, antennien suuntaukseen sekä turvajärjestelmiin.

​Intelin uusi pomo laittaa tuulemaan – joka viides saa lähteä

Intel on ilmoittanut suunnittelevansa vähentävänsä jopa yli 20 prosenttia henkilöstöstään. San Francisco Chroniclen raportoimat vähennyksen olisivat samalla yhtiön historian suurin irtisanomisaalto.

Lenovo jäähdyttää GPT-laskentaa nesteellä

Lenovo on julkaissut uuden sukupolven tekoälyratkaisun, jossa yhdistyvät hyperkonvergoitu infrastruktuuri (HCI), generatiivinen tekoäly ja ensi kertaa myös nestejäähdytys. Yhtiön uusi ThinkAgile V4 -sarjan laitekokonaisuus esittelee maailman ensimmäisen nestejäähdytetyn HCI-alustan, jonka tavoitteena on tehostaa tekoälylaskentaa ja pienentää energiankulutusta jopa 25 prosentilla edellisiin sukupolviin verrattuna.

Ransomware kasvaa hurjaa vauhtia

Kiristyshaittaohjelmahyökkäysten määrä kasvoi alkuvuonna 2025 peräti 126 prosenttia edellisvuoteen verrattuna, kertoo Check Point Researchin tuore raportti. Tammi-maaliskuussa kiristyshaittaohjelmaryhmät ilmoittivat yhteensä 2289 uhrista – enemmän kuin koskaan aiemmin yhden vuosineljänneksen aikana.

Kalle Härkki on VTT:n uusi toimitusjohtaja

Tekniikan tohtori Kalle Härkki on nimitetty Teknologian tutkimuskeskus VTT:n uudeksi toimitusjohtajaksi 13.8.2025 alkaen. Härkki siirtyy VTT:lle Resand Oy:n toimitusjohtajan paikalta, jossa hän on työskennellyt vuodesta 2021 lähtien.

USBC-liitännästä aiempaa viileämpi

Brittiläinen tehonmuunnospiirejä kehittävä Pulsiv julkaisee uuden sarjan 65–70 W:n USB-C-moduuleja, jotka on kehitetty erityisesti asennettaviin sovelluksiin, kuten pistorasioihin, työpöytiin ja huonekaluihin. Nämä erittäin kompaktit ja täysin koottavat moduulit saavuttavat maailman alhaisimman käyttölämpötilan.

Joka neljännellä on tili, joka on murrettu heikon salasanan takia

Salasanojen huono hallinta jatkaa tietoturvariskien kasvattamista myös vuonna 2025. Tuoreen Panda Securityn tutkimuksen mukaan joka neljäs ihminen on kokenut tilimurtoja, joissa heikko salasana on ollut syynä.

Varjon 3D-maailmoja voi nyt luoda vaikka älypuhelimen kameralla

Varjo on julkaissut Teleport 2.0 -alustan, joka mullistaa tavan, jolla ammattilaiset voivat luoda korkealaatuisia 3D-maailmoja. Uusi versio mahdollistaa fotorealistisen 3D-taltioinnin millä tahansa kameralla – aina älypuhelimista droneihin – ilman raskaita fotogrammetriarvotyökaluja tai manuaalisia työnkulkuja.

Uudet moduulit tekevät Bluetoothista paremman

Bluetooth-teknologia ottaa ison harppauksen eteenpäin uusien moduulien myötä. Panasonic Industry Europe on julkaissut uuden PAN1783 Bluetooth Low Energy -moduulin, joka tuo markkinoille merkittäviä parannuksia äänenlaadun, virrankulutuksen ja monikäyttöisyyden saralla.

Canatulle tärkeä autoteollisuuden sertifiointi

Canatu on onnistuneesti uusinut tärkeän autoteollisuuden laatujärjestelmäsertifiointinsa, kun sen Vantaan tuotantolaitokselle on myönnetty jatkettu IATF 16949:2016 -sertifikaatti. Sertifiointi on voimassa vuoteen 2028 asti ja vahvistaa Canatun asemaa luotettavana toimittajana maailmanlaajuisessa autoteollisuudessa.

Raipe vienyt tekoälyä 6-0

Digian tekoäly on yrittänyt datan perusteella ennustaa Liigan voittajaa lähes ifk-maisella menestyksellä. Nyt Digia myöntää, että SaiPa on Raimo Helmisen luotsaamana yllättänyt niin tekoälyn kuin koko jääkiekkoyleisön. SaiPan mestaruuteen tekoäly ei vieläkään usko, vaan povaa mestariksi KalPaa.

Sähköauton akku lähes täyteen 18 minuutissa

Autoteollisuus otti merkittävän askeleen kohti seuraavan sukupolven sähköajoneuvoja, kun Stellantis ja Factorial Energy julkistivat onnistuneen validoinnin uudelle kiinteän elektrlyytin FEST-akkuteknologialle. Uudet 77Ah-akut tarjoavat 375 Wh/kg energiatiheyden ja mahdollistavat akun lataamisen täyteen vain 18 minuutissa.

TSMC: CPU-sirut 1,4 nanometriin, RF-piirit neljään nanometriin

TSMC esitteli Pohjois-Amerikan teknologiaseminaarissaan seuraavan sukupolven A14-prosessinsa, joka vie prosessoritekniikan uudelle 1,4 nanometrin aikakaudelle. Samalla yhtiö julkisti myös uuden N4C RF -prosessin, joka tuo neljän nanometrin valmistustekniikan radioyhteyksiä hyödyntäviin siruihin.

Rekoistakin pitää tulla hiilivapaita

Maantiekuljetukset ovat elintärkeitä talouselämälle. Kuorma-autoilla kuljetetaan ruokaa, tarvikkeita, materiaaleja ja monia muita tavaroita mihin tahansa paikkaan. Vaikka keskiraskaiden ja raskaiden kuorma-autojen osuus maailman ajoneuvoista on vain neljä prosenttia, niiden osuus tieliikenteen hiilidioksidipäästöistä on 40 prosenttia, tehden niistä kasvihuonekaasupäästöjen päälähteen, joka on otettava huomioon pyrittäessä kohti hiilivapautta.

Lue lisää...

Kovaa käyttöä kestävät koneet voi ostaa palveluna

Kenttätyö vaatii kovia koneita – ja nyt ne saa palveluna. Panasonicin uusi Toughbook Mobile-IT As-A-Service (MaaS) -ratkaisu mullistaa tavan, jolla liikkuvaa työtä tukevat laitteet ja IT-palvelut hankitaan ja hallitaan. Ei enää isoja kertahankintoja, pitkiä IT-projekteja tai laitteiden elinkaaren miettimistä – nyt saat kaiken tarvittavan helposti ja kuukausimaksulla.

Lue lisää...

 

Tule tapaamaan meitä tulevissa tapahtumissamme.
R&S-seminaareihin saat kutsukirjeet ja uutiskirjeet suoraan sähköpostiisi, kun rekisteröidyt sivuillamme.
 
R&S -seminaari: 6G
Oulussa 13.5.2025 (rekisteröidy)
Espoossa 14.5.2025 (rekisteröidy)
 
R&S -seminaari: Calibration
Tampereella 22.5.2025 (rekisteröidy)
 
R&S -seminaari: Aerospace & Defence Testing
Tampereella 5.6.2025. Tiedustelut asiakaspalvelu@rohde-schwarz.com
 

 

LATEST NEWS

NEW PRODUCTS

 
 
article