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

Kaikista Intelin prosessoreista löytyi täysin uusi haavoittuvuus

Tietoturvatutkijat Sveitsin ETH Zürichin yliopistosta ovat löytäneet uuden, vakavan haavoittuvuuden Intelin prosessoreista. Kyseessä on täysin uusi haavoittuvuusluokka, jota kutsutaan nimellä Branch Privilege Injection. Se perustuu tapaan, jolla prosessorit ennakoivat tulevia laskentatehtäviä suorituskyvyn parantamiseksi.

Suomesta halutaan kvanttiturvallinen

Suomi ottaa merkittävän askeleen kohti kvanttiturvallista digitaalista tulevaisuutta. Uusi laaja tutkimushanke, Beyond the Limits of Post-Quantum Cryptography (BLimPQC), pyrkii varmistamaan, että suomalainen yhteiskunta ja teollisuus kykenevät puolustautumaan kvanttitietokoneiden aiheuttamia tietoturvauhkia vastaan.

Suosittu kehittäjäkortti sai neljä ydintä ja grafiikkaprosessorin

BeagleBoard.orgin tunnettu PocketBeagle-kehittäjäkortti on saanut merkittävän päivityksen uudessa PocketBeagle 2 -versiossa. Uudistuksessa laitteeseen on lisätty neliytiminen suoritin ja ensimmäistä kertaa myös grafiikkaprosessori, mikä avaa entistä laajempia mahdollisuuksia sulautettujen järjestelmien kehittämiseen.

Tehoa ja tarkkuutta teolliseen skannaukseen

Saksalainen piirivalmistaja iC-Haus tuo markkinoille uuden iC-LFMB-lineaarikuvakennon, joka vastaa teollisuuden kasvaviin vaatimuksiin tarkkuuden, suorituskyvyn ja helpon integroitavuuden osalta. Uutuustuote esitellään Laser World of Photonics 2025 -messuilla Münchenissä.

Lidarin moottori yhdelle sirulle

Analogiatekniikan edelläkävijä Silanna Semiconductor on lanseerannut uuden FirePower-sarjan laserajuripiirit, jotka yhdistävät ensi kertaa korkean jännitteen latauksen ja laserin laukaisun yhdelle sirulle. Uutuus mahdollistaa merkittävän tilansäästön ja tehohäviöiden pienentämisen esimerkiksi autojen ADAS-järjestelmien lidareissa.

Virve 2 saa suojatut ryhmävideopuhelut

Erillisverkkojen operoima viranomaisverkko Virve 2 saa merkittävän lisäpalvelun, kun Modirumin kehittämä NSC3 Group Video Service otetaan käyttöön. Kyseessä on reaaliaikainen, tietoturvallinen ryhmävideopalvelu, joka on suunniteltu erityisesti viranomaisten ja muiden turvallisuustoimijoiden tarpeisiin.

Kenttälaitteita helposti teollisuusverkkoon

STMicroelectronics on julkaissut uuden modulaarisen IO-Link-kehityspaketin, jonka tavoitteena on tehdä älykkäiden kenttälaitteiden liittäminen teollisuusverkkoon helpommaksi kuin koskaan. Uusi P-NUCLEO-IOD5A1-paketti tarjoaa kaiken tarvittavan IO-Link-yhteensopivan sensorin tai toimilaitteen (aktuaattorin) kehittämiseen – sekä laitteiston että ohjelmiston.

Silmää seuraavat lasit teollisuuteen

Tukholmalainen teknologiayritys Tobii on lanseerannut uuden Glasses X -silmänseurantatuotteen, joka on suunnattu erityisesti teollisuuden ja muiden vaativien alojen tarpeisiin. Uutuuslaseilla voidaan seurata käyttäjän katsetta reaaliajassa, mikä tarjoaa yrityksille arvokasta tietoa esimerkiksi koulutuksen, laadunvalvonnan ja turvallisuuden kehittämiseen.

Kovien olojen läppäri laitetaan kovaan testiin

Panasonicin kenttäkäyttöön suunniteltu Toughbook G2 altistetaan äärimmäiselle rasitukselle, kun seikkailujuoksija Jukka Viljanen juoksee halki Islannin suurimman jäätikön, Vatnajökullin, ilman tukitiimiä. Hänellä on ainoana henkilökohtaisena varusteenaan mukana kyseinen kannettava tietokone.

Kvanttitason salaus laitetasolla

Tietoturvassa valmistaudutaan kvanttikauteen. Microchip Technology on julkaissut uuden MEC175xB-sarjan sulautetut ohjaimet, jotka sisältävät laitetasolla toteutettua kvanttiturvallista salausta. Uutuustuote vastaa nopeasti kehittyvän kyberturvallisuusympäristön tarpeisiin, kun kvanttitietokoneiden mahdollinen uhka nykyisille salausmenetelmille kasvaa.

Useimmista VPN-protokollista löytyy lopulta haavoittuvuuksia

Nykyiset VPN-protokollat, vaikka ne tarjoavat vahvaa salausta tämän päivän standardien mukaan, eivät välttämättä kestä tulevaisuuden kvanttitietokoneiden laskentatehoa. Asiantuntijoiden mukaan kvanttilaskennan kehittyessä suurin osa perinteisistä salausmenetelmistä altistuu ennen pitkää murtamiselle. Tämä on johtanut siihen, että VPN-palveluntarjoajat ryhtyvät toimiin uuden sukupolven uhkia vastaan.

Uuden sukupolven eSIM tuo helpon mobiiliyhteyden

STMicroelectronics on saanut GSMA-sertifioinnin uudelle ST4SIM-300 eSIM-piirilleen, joka hyödyntää tuoretta SGP.32-standardia. Sertifiointi takaa sujuvan ja turvallisen mobiiliyhteyden erityisesti IoT-laitteille, joissa on rajoitettu käyttöliittymä tai yhteystekniikka, kuten NB-IoT.

IQM kasvattaa 300 kubittiin jo vuoden 2027 lopulla

Suomalainen kvanttiteknologiayritys IQM Quantum Computers toimittaa VTT:lle 300-kubittisen suprajohtavan kvanttitietokoneen vuoteen 2027 mennessä. Tulevaa konetta kehutaan maailman suorituskykyisimmäksi.

Microsoft muuttaa tekoälyn koodaajan assistentista kumppaniksi

Microsoftin Build 2025 -kehittäjätapahtumassa yhtiö esitteli merkittäviä uudistuksia GitHub Copilotiin ja Azure AI Foundryyn, joiden myötä tekoäly siirtyy ohjelmistokehittäjän yksinkertaisesta avustajasta täysimittaiseksi kehitystyön kumppaniksi.

Nokialle pitkästä aikaa hyviä uutisia – RAN-markkina yllätti kasvulla

Mobiiliverkkojen markkinoilta kantautuu vihdoin positiivisia uutisia myös Nokialle. Dell’Oro Groupin tuoreen raportin mukaan radioverkkojen (RAN) globaali liikevaihto kääntyi kasvuun vuoden 2025 ensimmäisellä neljänneksellä – ensimmäistä kertaa kahteen vuoteen.

Unikie haluaa Pohjoismaiden johtavaksi AI-laboratorioksi

Teknologia- ja innovaatioyhtiö Unikie ilmoittaa merkittävästä panostuksesta tekoälyyn perustamalla uuden AI-laboratorion, jonka tavoitteena on nostaa yhtiö Pohjoismaiden johtavien tekoälytoimijoiden joukkoon. Laboratoriota johtaa yhtiön teknologiajohtaja Niko Haatainen, ja mukaan yhtiön kehitykseen sijoittaa tunnettu tekoälyvaikuttaja, Silo AI:n perustaja Peter Sarlin.

Piille laskettiin 300 biljoonaa desimaalia Kioxian SSD-klusterissa

Linus Tech Tips ja Kioxia ovat rikkoneet yhdessä maailmanennätyksen piin desimaalien laskennassa. Hankkeeseen kului 7,5 kuukautta ja 2,2 petatavua SSD-tallennustilaa. Tuloksena oli Guinnessin ennätyskirjaankin pääsevä saavutus: piin arvo laskettiin tarkemmin kuin koskaan aikaisemmin eli 300 biljoonan desimaalin tarkkuudella.

Edullisesti ja helposti näyttävä käyttöliittymä kodinkoneisiin

Renesas Electronics on esitellyt uuden RZ/A3M-mikroprosessorin, joka on suunniteltu erityisesti kodinkoneiden ja muiden sulautettujen järjestelmien graafisiin käyttöliittymiin (HMI). Uutuus yhdistää korkean suorituskyvyn, suuren sisäisen muistin ja yksinkertaisen piirilevysuunnittelun, mikä mahdollistaa kustannustehokkaat ja näyttävät käyttöliittymät myös hintaherkkään laitevalmistukseen.

Virran mittaus onnistuu piirilevyjohtimien avulla

ETN - Technical articleKun suunniteltavassa elektroniikkapiirissä tarvitaan virran mittaamista, siihen käytetään yleensä erillistä mittausvastusta. Joskus houkutteleva vaihtoehto on käyttää virtamittaukseen piirilevyn omia johtimia eli kupariliuskoja. Se onnistuu, mutta hyödyntämiseen liittyy joitakin kompromisseja.

Pian jokaisessa uudessa omakotitalossa pitää olla aurinkopaneeli

EU:n uusi rakennusten energiatehokkuusdirektiivi (EPBD) on nyt virallisesti hyväksytty ja aikataulutettu. Sen mukaan 31. joulukuuta 2029 jälkeen rakennusluvan saaneissa uusissa asuinrakennuksissa – mukaan lukien omakotitalot – on oltava soveltuvat aurinkoenergiajärjestelmät.

Virran mittaus onnistuu piirilevyjohtimien avulla

ETN - Technical articleKun suunniteltavassa elektroniikkapiirissä tarvitaan virran mittaamista, siihen käytetään yleensä erillistä mittausvastusta. Joskus houkutteleva vaihtoehto on käyttää virtamittaukseen piirilevyn omia johtimia eli kupariliuskoja. Se onnistuu, mutta hyödyntämiseen liittyy joitakin kompromisseja.

Lue lisää...

Selain on yritysten tietoturvan sokea piste

Yritykset nojaavat yhä enemmän verkkoselaimiin päivittäisessä työssään, mutta samalla altistuvat vakaville tietoturvauhille. NordLayerin kyberturva-asiantuntijan mukaan perinteiset selaimet muodostavat tietoturvan sokean pisteen, jota on vaikea valvoa ja suojata – erityisesti pienemmissä organisaatioissa, sanoo NordLayerin asiantuntija Edvinas Buinovskis.

Lue lisää...

 

Tule tapaamaan meitä tulevissa tapahtumissamme.
R&S-seminaareihin saat kutsukirjeet ja uutiskirjeet suoraan sähköpostiisi, kun rekisteröidyt sivuillamme.
 
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