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意法半導體新推網路處理器 藍牙5.0安全性一把罩

意法半導體(ST)推出BlueNRG-2N藍牙5.0認證網路處理器,可降低功耗、支援最新藍牙功能、提升資料輸送量,同時加強隱私安全保護。BlueNRG-2N網路輔助處理器預裝藍牙通訊協定,可以幫助主控制器建立藍牙連線。該輔助處理器不僅可以簡化產品開發流程,廠商還可單獨調整主系統的性能、功能和成本。因此,智慧醫療穿戴式裝置、PC外部周邊、遙控器、燈具、工業和家庭自動化等產品的設計人員可以優化其微控制器選擇,以滿足特定產品的型號需求。 意法半導體推出集便利性、擴充性與Bluetooth 5.0功能和安全性於一身的BlueNRG-2N網路處理器 BlueNRG-2N最新藍牙強化功能包括支援資料長度擴充,該功能可將韌體無線更新(Over-The-Air, OTA)速度提升到原來的2.5倍,並將應用級資料傳輸速度提高到700kbit/s。此外,BlueNRG-2N還支援了Bluetooth LE Privacy 1.2,毋須主處理器介入即可頻繁地更改位址,以防止裝置被追蹤,這些功能不會增加系統的功耗。 BlueNRG-2N預裝數位簽章藍牙LE協定堆疊,節省開發成本的同時,保持無線升級的彈性。內建影像驗證技術會驗證下載的韌體,只讓通過數位簽章的韌體影像檔執行,以加強網路安全性。相較前幾代BlueNRG產品,新一代產品的功耗更低,發射電流和接收電流亦更低,在停機模式下,執行BLE協定時,運作電流僅900nA。在降低功耗的同時,還能保持強大而可靠的射頻性能,射頻輸出功率可設定,最大+ 8dBm,鏈路預算高達96dB。 BlueNRG-2N是意法半導體新的低功耗藍牙晶片相關產品,可滿足各種無線系統設計的要求,主要產品特性與BlueNRG-2藍牙5.0認證系統晶片(SoC)相同,系統晶片同樣具備一個可程式設計Arm Cortex-M0微控制器,因此,同一元件可以執行主要應用程式和藍牙通訊協定。使用BlueNRG晶片的開發人員可以利用便利的STM32線上開發環境(Online Development Environment, ODE),包括STM32CubeMX GUI外掛程式,來啟動開發專案。 作為BlueNRG系列的私人網路絡輔助處理器產品,BlueNRG-2N現已量產,並納入意法半導體的10年產品供貨計畫。BlueNRG-234N採用2.66mm x 2.56mm WLCSP34晶片級封裝;而BlueNRG-232N則採用5mm x 5mm QFN32封裝。
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依情境選擇藍牙SoC BLE彈性設計實現軟硬整合

在藍牙傳播中,低功耗藍牙已可保護大量的連接設備插座(Socket)。而在無線設計中選擇低功耗藍牙的最關鍵原因之一,是其無處不在,且大多數IoT終端節點都由電池供電,因此較長的電池壽命就顯得極為珍貴。 儘管聽起來方向似乎很明確,但是選擇低功耗藍牙裝置首先要評估其設備文檔。例如,考量無線SoC的接收或發送模式中的運作電流。許多低功耗藍牙SoC文檔顯示的的電流消耗為數毫安培。如芯科科技(Silicon Labs)的EFR32BG22 SoC在0dBm時的無線電接收電流為2.6mA,發射電流為3.5mA,而這些數字僅與SoC RF收發器有關。在SoC等級,這些電流則稍高一些,分別為3.6mA和4.1mA。一個常見的錯誤是僅依靠SoC電流消耗的射頻數位(Radio Number)來判斷。設備文檔的首頁通常必須透過對資料手冊的全面分析來驗證。 另一個範例是以每兆赫微安培為報告單位的CPU功耗。在密集運算應用的情況下,此數位資料可能成為決定性的選擇標準,且通常是CPU在最高頻率時的最佳情況下才可取得。換句話說,當SoC CPU的工作頻率與製造商產品資料手冊中指定的頻率不同時,可證明資料表中顯示的數值可能非常不準確。 第三個例子是深度睡眠電流,這對於電池供電的終端產品相當重要。該數字通常在數百奈安培至幾微安培之間。而更重要的是須確保深度睡眠電流的數字與保留的RAM大小維持相關,並且包含即時時脈(RTC)電流的消耗。RTC與精準的睡眠時脈源結合在一起,是為了維持低功耗藍牙正常工作所需的時序。在上述SoC的案例下,資料手冊的首頁提到了EM2模式下的深度睡眠電流為1.40μA,保留了32KB RAM,以及RTC從低頻晶體振盪器(LXCO)開始運作下,有關EM2模式的情況。資料手冊的電流消耗部分則提供了更多資訊。因此,資料手冊中的功率數位缺乏標準化可能會造成錯誤的比較,最終導致選擇錯誤的元件。 依應用需求彈性選擇SoC 評估低功耗藍牙SoC時考慮應用需求很重要。大多數供應商都試圖以負責任的態度來展示他們的數據,但是設備在多種不同應用場景中提供的數據不可能適合所有案例,說明了終端應用知識的高度重要性。 選擇低功耗藍牙SoC時,工作電流和睡眠電流是關鍵的指標。必須將這些電流數據帶入與應用環境緊密匹配的模型中,以產生對平均功耗的合理評估。此類模型通常包括開/關工作週期,並且能認知低工作週期會選擇具有最低深度睡眠電流的SoC,而高工作週期則會選擇具有最低工作電流的SoC。 另一個參數可能是終端產品的環境溫度。低功耗藍牙SoC在25℃時的洩露電流與85℃或更高溫時的洩漏電流明顯不同。高溫下的洩漏電流可能是工業應用中的關鍵選擇標準,例如子計量表(Sub-metering),因為其需要在高溫下確保電池壽命。 在電池供電的終端產品中,該應用的另一個重要元素涉及所用電池技術的類型。電池供電給最新整合的低功耗藍牙SoC上DC-DC轉換器。使用DC-DC轉換器將顯著降低整個SoC的工作電流消耗。一些複雜的SoC可能整合獨立的DC-DC轉換器用於射頻和CPU。這種做法提供一種優化的解決方案,但此趨勢明顯只能有一個轉換器可極小化SoC的成本。 最後,需要瞭解如何使用晶片內外(On-chip/Off-chip)記憶體。低功耗藍牙終端節點的常見要求是執行軟體的空中下載(OTA)更新。根據傳輸影像的大小,外接快閃記憶體可能成本更低。但事實證明,其增加的功耗和潛在的安全問題可能比使用晶片內建快閃記憶體要高得多。OTA更新的詳細分析將有助於確定最合適的記憶體物料清單。 近年來,低功耗藍牙SoC大幅降低總工作電流消耗,同時保持了更低的深度睡眠電流。原因是矽技術從較大的幾何尺寸(0.18μm,90nm和65nm)轉移到了更優化的技術節點(55nm和40nm)。40nm製程與晶片內建DC-DC轉換器整合的結合,減少了SoC的總體電流消耗(圖1)。 圖1 合併晶片內建DC-DC轉換器的低功耗藍牙SoC範例 例如,當禁用晶片內建DC-DC轉換器而從晶片內建快閃記憶體運行Coremark時,Arm Cortex-M33 CPU要求54μA/MHz的功耗。當啟動相同的DC-DC轉換器時,相同的操作僅需要37μA/MHz的功耗。 在深度睡眠模式下,保留RAM至關重要,因為它是大部分功耗預算的來源,且當低功耗藍牙SoC必須返回到工作模式時,保留RAM可以加快啟動速度。從設計角度來看,低洩漏SRAM的使用能讓矽設計人員將深度睡眠電流保持在1μA的範圍內。選擇低功耗藍牙SoC的另一個關鍵考慮因素是每個SRAM的大小可能有所不同。選擇保留RAM大小的能力將有助於大幅減少深度睡眠模式下的功耗。如前述SoC在32KB的晶片內建RAM產品中即整合了可獨立選擇的SRAM。 最後,時脈門控和電源門控技術的結合使低功耗藍牙SoC可以根據其工作模式完全關閉設備的某些部分功能。這些功能的啟動是自動的,應用開發人員幾乎無法看到詳細的資訊。 軟體套件整合硬體設計 大幅減少低功耗藍牙應用的功耗,需要對無線電作業進行高度優化的調度,並在保持協定所需的精準時序中,大幅減少最低能耗模式下花費的時間。為了精確控制發射功率,低功耗藍牙堆疊整合DC-DC轉換器的配置。堆疊來自軟體發展套件(SDK),與整合式開發環境(IDE)結合。IDE包括一個網路分析儀,可直接從SoC無線電獲取資料。同時能量監控器將功耗與代碼位置相關聯,包含視覺化的GATT配置器,以實現標準藍牙SIG設定檔或自訂服務。這些工具允許開發與硬體設計完全整合的低功耗藍牙應用程式,使開發人員可以專注於選擇影響功耗的高階設計。此外,SDK整合了安全的引導載入程式,可支援OTA和序列介面以進行韌體更新。 先進硬體和強大軟體的結合,使得應用開發人員可以在多個裝置上執行自己的基準測試。這是在選擇低功耗藍牙SoC之前所推薦應採取的方法。雖然最初耗時較多,但這種方法已證明是非常有價值的,可協助發現因硬體功能短缺或軟體功能不佳所導致的潛藏挑戰。 標準化基準測試策略的開發還可以幫助開發人員對各個供應商的設備進行比較。嵌入式微處理器基準聯盟(EEMBC)開發的IoTMark-BLE基準設定檔,提供了評估功耗的有用工具,其建構了真實的IoT邊緣節點模型,由I2C感測器和經由睡眠、廣告和連接模式作業的低功耗藍牙射頻所組成。儘管IoTMark-BLE基準可能並不適合所有案例,但它可以成為各種適合的應用情境方案的開發基礎。 簡而言之,如果同時比較供應商的產品資料手冊,可能會導致代價高昂的誤解和錯誤陳述。在比較SoC中的板載和外部DC-DC轉換器模組時,低功耗藍牙SoC必須在系統層級上進行分析說明。透過協力廠商基準的比對,通常可以協助確認比較分析的真實樣貌。 (本文作者任職於Silicon Labs)
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專訪英飛凌數位安全解決方案事業部經理江國揚 英飛凌消費性/M2M eSIM並轡搶市

產業研究機構ABI Research研究指出,在消費性應用市場,包括NB、平板、智慧手機與穿戴式裝置等,產業規模將從2019年的1.66億、成長到2024年的6.44億。英飛凌數位安全解決方案事業部經理江國揚表示,eSIM的導入將由消費者需求驅動。而M2M市場,則由2019年的1.01億、2020年的1.09億,成長到2024年的2.23億,M2M市場發展將由市場需求帶動。 為此,英飛凌科技推出適用於消費型行動裝置與物聯網M2M應用的OPTIGA Connect eSIM解決方案。江國揚說明,該解決方案在消費性應用上,可將裝置註冊至其簽約的電信業者網路,英飛凌助力製造商減少eSIM相關的整合作業,提升產品設計開發的效率,縮短產品上市時程。OPTIGA Connect內建SLC37安全晶片,符合GSMA安全要求,通過Common Criteria CC EAL4+認證。 英飛凌數位安全解決方案事業部經理江國揚表示,消費性eSIM產業規模2024年將達到6.44億, 並由消費者需求驅動 而其物聯網解決方案搭載安全硬體,並整合200多個國家及領域的蜂巢式通訊網路覆蓋率,支援區域內的任一載波(Carrier-Agnostic)服務。 OPTIGA Connect能以蜂巢式通訊網路為基礎的物聯網裝置的部署與管理。裝置製造商可透過布建eSIM,使產品擁有全球通用性,而毋須針對個別市場推出特定版本。如此不只可達到規模經濟,且可簡化產品管理降低成本,亦能縮短產品上市時間。 eSIM符合GSMA的遠端SIM配置(Remote SIM Provision)規範,可透過線上入口網站從遠端管理一部裝置或整個裝置群的網路連線。江國揚說,M2M同樣支援空中更新(Over the Air, OTA)能從遠端透過無線網路啟動及設定物聯網裝置。物聯網eSIM解決方案採用SLM97安全晶片為核心。
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意法新推STM32套件 簡化物聯網節點連線

為了簡化物聯網節點開發者所面臨的複雜軟體開發挑戰,半導體供應商意法半導體(ST)推出B-L4S5I-IOT01A STM32探索套件。新套件包含經過相關標準認證的FreeRTOS作業系統程式設計介面,該程式設計介面完全整合於STM32Cube開發生態系統內,可與亞馬遜雲端服務Amazon Web Services(AWS)直接連線。 STM32探索套件包含FreeRTOS作業系統程式設計介面,可與亞馬遜雲端服務AWS直接連線 來源:ST 硬體工具包括一塊STM32L4+微控制器開發板,板載意法半導體的各種MEMS感測器,以及STSAFE-A110安全元件、Bluetooth 4.2模組、Wi-Fi模組,以及含印刷天線的NFC標籤,用於低功耗之雲端通訊。配備了X-CUBE-AWS v2.0 STM32Cube Expansion Pack套裝軟體,該開發套件可用作參考設計,以簡化和加速終端產品的研發。 X-CUBE-AWS v2.0擴充套裝軟體確保在STM32Cube開發環境內正確整合FreeRTOS 標準AWS連線框架,使用者只需要FreeRTOS和STM32Cube即可開發節點軟體,而無需使用其他軟體。套裝軟體還支援AWS原生服務,包括標準的韌體無線更新(Firmware Over The Air, FOTA),能夠處理微控制器與STSAFE-A110安全元件的互作,包括AWS IoT核心多帳號註冊和在啟動、裝置驗證和OTA韌體驗證期間分配安全關鍵運算。 STM32L4+的板子能夠滿足市場在物聯網節點之性能和能耗方面的需求,STM32L4S5VIT6超低功耗Arm Cortex-M4微控制器整合2MB快閃記憶體、640KB RAM、數位和類比外部周邊,以及硬體加密加速器。板載感測器包括HTS221容性數位相對濕度和溫度感測器、LIS3MDL高性能3軸磁力計、LSM6DSL 3D 加速度計和3D陀螺儀、LPS22HB數位輸出絕對壓力氣壓計,以及VL53L0X飛行時間和手勢偵測感測器和2個數位全向麥克風。
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平價車款大賣 Tesla撼動產業力量更強大

平價車款帶動銷量起飛轉虧為盈還需加把勁 資策會MIC資深產業分析師何心宇 截至2019年底,Tesla電動車累計銷售量為89.6萬輛,但僅2019一年,便銷售了36.7萬輛,其中Model 3銷售30萬輛(占比達82%)、Model S/X合計銷售量為6.7萬輛(佔比18%)。 Model 3是實現Tesla電動車大眾化的關鍵。過往Tesla定位電動車為「高貴汽車」,在Model 3上市後,其保有Tesla高性能、品牌價值但卻有親民的價格,是Tesla市場規模得以快速成長的關鍵。 量產在即的Model Y,則是Tesla首款Compact SUV,北美市場的Model Y在加州Fremont生產,自2020年4月開始交車,中國的上海工廠也已啟動Model Y境內生產,並預計於2021年開始交車。Model Y與Model 3有75%共用零組件,且SUV市場廣大,Model Y未來成長可期。有鑑於此,2020年Tesla設定目標銷售量為50萬輛,年成長率為36.2%。 挾帶著全球投資者的期望,Tesla年營收雖每年呈現上升趨勢,但由於龐大研發/投資費用的積累,及產能提升緩慢的窘境,Tesla長期面臨淨虧損的財務問題,至2019年仍未實現營利。 商業模式有新意 Tesla毛利率傲視同業 雖Tesla尚未實現營利,但對比全球傳統整車廠,Tesla汽車業務除汽車銷售外,尚有其他增值服務利潤來源,如OTA(Over the Air)/自動駕駛系統(Full Self-Driving, FSD)軟體更新、充電收費、儲能式充電等服務收入,並在北美、歐洲等地開展共用服務,所有Tesla車主經登記後可將閒置汽車委由Tesla營運共用服務,Tesla藉此收取服務費用。 另加總其各車型毛利率,Tesla Model S/X毛利率基本維持在30%左右,Model 3約為20%,Model Y毛利率將高於Model 3,Semi與Roadster 2因定位高價位車種,毛利率可望更高,故Tesla汽車業務毛利率可望維持25%以上。對比全球主要整車廠豐田(Toyota)、福斯(VW)、福特(Ford),這些傳統車廠的毛利率基本維持在16%~19%,高階品牌車廠BMW毛利率亦僅20%左右,Tesla毛利率有其突出之處。 觀察業務結構,汽車業務為其營收重心,汽車業務指的是銷售與租賃收入。汽車銷售指的是Model S、Model X、Model...
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BMW ConnectedDrive雲端商店即時滿足駕駛需求

BMW ConnectedDrive雲端商店正式於台灣上線,客製化服務可於線上隨時選購、無需等待即時開通,讓車主自由選擇所想要的駕駛體驗。車主只需在雲端商店購買完成之後,就可以透過無線軟體更新技術(Over-The-Air, OTA)完成功能啟用,將既有的BMW ConnectedDrive智慧互聯駕駛功能擴大服務內容,以智慧、便利且易於上手的服務介面設計,提供車主24小時線上隨時購買、自由打造個人所需服務組合,購買後可立刻自動開通車上服務。 透過遠端引擎啟動功能,車主無論身處何地都可以透過Connected App遠端啟動車輛同時開啟車內空調,增添用車便利性 來源:BMW BMW ConnectedDrive雲端商店目前提供的功能包括: ‧ 遠端引擎啟動 透過遠端引擎啟動功能,車主無論身處何地的,在家中、辦公室或餐廳用餐時,都可以透過Connected App遠端啟動車輛同時開啟車內空調。 ‧ M款跑車化電子懸吊系統 凡車輛配有電子懸吊系統,皆可透過BMW ConnectedDrive雲端商店升級成M款跑車化電子懸吊系統。M款跑車化電子懸吊系統可隨時依照路況與駕駛模式電動調整,並透過動態行車模式手動更改懸吊系統設定,配合個人的駕駛需求。 ‧ 運動化引擎聲浪模擬功能 透過運動化引擎聲浪模擬功能的輔助,處於任何行駛模式中都可以享受如跑車般的駕馭情境,可隨時於車內享受符合當前行車模式設定的引擎聲浪,亦可隨自身喜好調整聲浪強度。 ‧ 手機數位鑰匙分享包 手機數位鑰匙分享包功能協助車主與五位家人、朋友分享手機數位鑰匙,擁有手機數位鑰匙,可透過BMW Connected App操作上鎖或解鎖車門、啟動車輛引擎等功能。 ‧ 360度環景碰撞錄影功能 360度環景碰撞錄影功能會於道路上危急狀況發生時自動記錄汽車周圍環境影片,同時也可以手動方式收藏旅途照片。 除了上述服務外,透過BMW ConnectedDrive雲端商店,可以選購到更多智慧互聯駕駛服務,包括可透過Connected APP於遠端以智慧型手機操作車輛功能的智能遠端遙控;直接以BMW iDrive操作介面使用BMW支援外部應用程式的線上生活資訊;旅途中提供個人專屬資訊與服務的旅程諮詢秘書;及可監控目前路況提供建議行駛路徑的即時路況資訊等功能,為BMW車主打破軟硬體界線,打造個人駕馭體驗主導權,對車輛的掌控與操控範圍延伸至數位化功能。
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安立知偕Bluetest實現5G FR1/FR2 OTA測試

安立知宣布強化與瑞典 Bluetest AB 的合作,為 5G 行動終端的空中傳輸 (OTA) 測量提供新的聯合測試解決方案。 安立知與 Bluetest 先前已經在 LTE/5G FR1 (Sub-6 GHz 頻段) OTA 測試方面展開合作,而今更進一步強化其合作夥伴關係,結合了 Bluetest 配備縮距天線量測場 (CATR) 選項的 RTS65 OTA 混響測試系統以及...
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NVIDIA與Mercedes-Benz聯手 部署下世代自駕軟體架構

NVIDIA(輝達)宣布將與Mercedes-Benz(賓士)攜手合作,共同打造車用運算系統及人工智慧(AI)運算基礎架構。自2024年起,全新的系統與架構將用於Mercedes-Benz下一代所有車款上,使其具備可升級的自動駕駛功能。據了解,這套系統將是目前汽車上最複雜、最先進的運算架構。 NVIDIA與Mercedes-Benz強化合作關係,打造車用運算系統及人工智慧運算基礎架構 全新的軟體定義架構將建立在NVIDIA DRIVE平台上,並將成為Mercedes-Benz下一代各車款的基本配備,以實現最先進的自動駕駛功能。其中一項主要功能便是能夠自動駕駛車輛,行駛從A地到B地的常規路線,而未來也將出現更多安全又便利的應用。屆時,消費者也將能在汽車的使用年限內,透過無線更新(Over-The-Air, OTA)來購買和新增功能、軟體應用程式及訂閱服務。 事實上兩家公司在2018與2019年CES就已經宣布合作,將人工智慧融入日常駕車情境的駕駛艙樣貌,即Mercedes-Benz User Experience(MBUX)系統;並整合自動駕駛、智慧駕駛艙之軟體定義的合作計畫,此次合作將範圍與深度進一步擴大。 全新的軟體定義架構將建立在NVIDIA DRIVE平台上,並將成為Mercedes-Benz下一代各車款的基本配備 NVIDIA 創辦人暨執行長黃仁勳表示,未來車用軟體可以被編寫,同時可以透過無線更新的方式持續升級。未來每一輛搭載NVIDIA DRIVE系統的Mercedes-Benz車款,都將配備一支由專業的人工智慧和軟體工程師組成的團隊,在汽車的使用年限內不斷開發、完善和強化。 Daimler集團董事會主席暨Mercedes-Benz Cars總裁Ola Källenius指出,這個全新的平台將成為未來Mercedes-Benz各車款中,兼具高效率、集中化且以軟體定義的系統。NVIDIA的人工智慧運算架構將有助於簡化開發自動駕駛技術的過程。未來透過雲端便能下載這些新的功能並進行升級。 NVIDIA與Mercedes-Benz將共同開發AI與自動駕駛車的應用程式,該平台將成為未來Mercedes-Benz各車款中,兼具高效率、集中化且以軟體定義的系統 未來的Mercedes-Benz車輛所採用的自動駕駛功能,將由NVIDIA的下一代DRIVE平台提供支援。名為NVIDIA Orin的電腦系統單晶片(SoC)搭載近期發布的NVIDIA Ampere超級運算架構。NVIDIA DRIVE平台包含用於自動駕駛AI應用程式的完整系統軟體堆疊。NVIDIA與Mercedes-Benz將共同開發AI與自動駕駛車的應用程式,其中包含SAE Level 2及Level 3,以及自動停車功能(最高到Level 4)。
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安立知5G測試方案助芯訊通開發驗證模組

安立知(Anritsu)日前宣布,其5G終端測試解決方案已用於芯訊通(SIMCom)的5GSub-6 GHz 與毫米波模組的研發驗證測試。該解決方案是基於 安立知無線通訊測試平台MT8000A、無線通訊綜合測試儀 MT8821C 以及 CATR 電波暗室 MA8172A 的綜合測試解決方案,能夠支援芯訊通進行5GSub-6GHz 模組 SIM8200EA-M2、SIM8200G和毫米波模組 SIM8300G-M2 的射頻、OTA 等測試需求,確保芯訊通產品的性能。 安立知的5G終端測試方案可進行全面的驗證,能滿足5G非獨立 (NSA) 和獨立 (SA) 模式的測試,並覆蓋5G使用的 FR1 (Sub-6 GHz) 與 FR2...
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克服頻譜限制/拓展生態系 NB-IoT結合RSP開通全球網路

NB-IoT聲勢看俏 物聯網(IoT)正在快速成長中,根據2016年Machina Research的研究調查顯示,2025年以前全球預計將部署270億個聯網裝置。這些裝置都需要安全、可靠且無所不在的聯網功能,以便產生有價值的洞察力來驅動效率,並取得競爭優勢。要促成這些,蜂巢式技術不但具有理想的定位,也具有所需的擴充性;但有鑑於新的物聯網裝置與服務日益多樣化,人們需要新的蜂巢式技術以滿足特定的聯網需求。 NB-IoT是新興低功耗廣域網路(Low-Power Wide-Area Network, LPWAN)蜂巢式技術之中最頂尖的一種,可以滿足大量部署之低複雜性物聯網裝置對聯網連接性與日俱增的需求。NB-IoT技術以低廉的費用,提供較佳的耗電效率、系統容量與頻譜效率。NB-IoT由於設置容易,截至2019年3月止已有28個國家推出,並有超過40個國家的營運商已展開投資,可望對不同的相關夥伴,帶來各種的好處: 對於物聯網裝置製造商來說,相較NB-IoT與LTE-M,其為經濟性更佳的替代方案,原因是裝置複雜性降低,同時裝置製造與聯網成本也比較低;而對於管理大型物聯網部署的企業,它提供較低的成本、低功耗與簡單的協定。至於行動網路營運商(MNO),它與現有的3G與4G存取網路相得益彰,並可以整合進4G/5G共同核心網與BSS平台。此外,MNO也具有相當的彈性,可以選用可能的營運模式,善用他們的頻率分配資源。 以eSIM RSP遠端管理 通常最適合利用NB-IoT聯網的使用案例,都是為整個裝置群進行遠端監控、裝置是分離的並配有電池電力部署,且使用年限都超過十年。不管是固定或機動,此類物聯網裝置在它們的生命週期中,預計都會看到網路可用性或聯網供應競爭的改變。這意味永久綁定單一MNO的網路可能會有局限性,且容易受到未來聯網成本增加的影響。 變更電信網路是實現直接商業轉換的作法。不過它需要替換SIM卡,這對於擁有廣泛部署且觸及不易的物聯網裝置的擁有者,是個代價高昂的後勤惡夢。為了解決永久綁定單一MNO網路的SIM卡限制,全球行動通訊系統協會(GSMA)與電信業者合作將SIM標準化,讓轉換至其它電信網路時,技術人員不必前往裝置所在地進行實體SIM更換。 GSMA遠端SIM服務開通的規格帶來全方位的解決方案與安全架構,讓人們在所有支援eSIM的裝置上進行營運商設定檔的遠端管理。它伴隨而來的健全的認證與法規程序,可確保功能的可交互運作性,維持與確保網路存取的保護。 接下來檢視M2M RSP程序,以進一步瞭解讓RSP可在NB-IoT上運作的關鍵因素。欲構思具有RSP能力的NB-IoT裝置,表面上看起來似乎是簡單的任務,但其包含NB-IoT連接模組,以及一個GSMA認證且符合相關規格的M2M eSIM;隨後還要完成一些裝置保證與可交互運作性的測試。不過當整個程序進入到選擇蜂巢式元件的階段,就不見得那麼容易。 簡單來說,M2M RSP就是在eSIM裡進行交付,並管理營運商設定檔。RSP透過訂閱管理員-安全路徑(SM-SR)以現有空中設定(Over-the-air)的蜂巢式連接進行,使用的是開機即連的連接啟動設定檔,或是目前現行運作的設定檔。SM-SR會追蹤掌握eSIM的狀況,並握有與eSIM相關之必要的網路整合、密鑰與憑證,以便授權與執行設定檔管理事件。 一旦啟動之後,管理任務一開始會透過現用的設定檔網路,透過SM-SR與簡訊伺服器(SMSC)的整合(結合一個SMPP),傳送一個包含SIM資料的文字簡訊。成功收到這個簡訊後,卡片會執行指令,或是針對設定檔的下載事件,利用SM-SR建立嵌入資料通訊期,並藉此遞送該設定檔,隨後進行安裝與選項。任務完成後,不管最後成功與否,卡片與SM-SR彼此會交換進一步的應答訊息,以確保卡片設定檔的狀態保持同步。 NB-IoT漫遊仍具發展潛能 如果讀者針對全球性的裝置配送有企圖心,第一個絆腳石將是獲取使用在讀者eSIM上的啟動設定檔,它將透過全球性的NB-IoT網路範圍,提供無所不在的開機即時連接性。 要傳遞提供這些功能的設定檔,需仰賴落實廣泛的網路漫遊能力。倘若沒有漫遊,NB-IoT賦能的裝置將無法跨越各國邊境進行簡易部署。 由於NB-IoT還相當新,永續的漫遊環境與專為NB-IoT打造的完整架構,仍然有待建立。但是,筆者深信仍在發展中如下列示例,很快就會增加全球性的漫遊能力,而市場壓力也會迫使MNO專注加速此事。通常預期漫遊能力一開始會以策略性提供的方式,出現在同一MNO集團內的營運商或關鍵業者之間。不過,現今離實現還有段距離。 MNO正在試驗NB-IoT漫遊協定 沃達豐(Vodafone)與德國電信(Deutsche Telecom)於2018年完成第一個歐洲的NB-IoT漫遊試驗。他們針對包括電力節約模式(PSM)、長週期追蹤區域更新(TAU)等省電功能進行測試;同時於2019年,沃達豐與AT&T簽署了歐洲與美國間的NB-IoT漫遊協定(圖1)。 圖1 沃達豐與德國電信於2018年完成歐洲首個NB-IoT漫遊試驗 裝置須能處理多個NB-IoT頻段 使用NB-IoT的優點之一,是落實MNO時擁有頻譜的選項。當MNO在不同的頻段中運作時,漫遊的挑戰性更高。多頻段天線可以在每個裝置稍微增加一些費用的情況下,應付所有已定義過的頻段。而物聯網裝置製造商可能已經習慣針對單一頻段優化天線,現今隨著漫遊可能性的出現,人們需要更多強大的NB-IoT天線設計(圖2)。 圖2 多頻段天線可使裝置稍微增加一些費用的情況,應付已定義過的頻段 GSMA協會已進行可交互運作性測試 GSMA協會在2019年3月發表的行動物聯網漫遊測試中,針對NB-IoT的漫遊,定義了一整套完整的測試實例。由於測試案例並不知道控制面板與使用者面板的選項,因此他們可以測試所有施行項目,這些測試並不能取代合規測試,而是用來驗證漫遊能力(圖3)。 圖3 GSMA協會已於2018年針對NB-IoT漫遊進行交互運作測試 MNO超前部署NB-IoT三要素 除了沒有NB-IoT漫遊之外,在許多地方若要實際取得NB-IoT的訊號,存在頗高困難度,原因是網路營運商仍然處於擴展狀態,以及如何將此網路足跡商業化的階段。 在許多方面,NB-IoT看起來與實際感覺都與LTE十分相像。MNO可以在他們的網路上利用軟體升級進而支援NB-IoT。安全措施也具有類似情況,都需要同樣基於SIM的身分鑑定與流量加密措施。 在實際試驗中,沃達豐發現NB-IoT比起其它替代選項,更能穿透雙層的磚塊結構建築物。這對於不易觸及的地方,可以帶來更為可靠的感測器連線。NB-IoT可避免干擾與網路對撞,即便是利用單一的行動通訊基地塔部署10萬個裝置。 MNO正在加速推出NB-IoT GSMA協會的行動物聯網論壇追蹤了蜂巢式物聯網的發展進度。截至2019年10月止的資料顯示: ・89家營運商已經推出NB-IoT或正在進行中 ・NB-IoT與Cat-M1目前在52個國家獲得支援 ・相比之下,34家營運商已經推出LTE-M或正在進行中 儘管許多廠商宣稱他們已經部署了NB-IoT網路,他們還是不能對市場提出商業化提案;即便他們可以提出,但網路涵蓋範圍可能仍局限於某個區域內。此外,與2G/3G/4G網路不同的是,單一國家內的所有營運商都不能自我膨脹NB-IoT的部署,這意味已完成部署的營運商可以壟斷市場,而迫使他們調降費率的外部壓力則較小。 不過,針對問世只有三年的規格,各界採用的意圖已經相當明顯。這表示在全球各地的MNO眼中,物聯網龐大的商機貨真價實且持續長久。他們唯一的限制是交付的時間,這被認為是與較優先的5G競爭投資,爭奪工程技術空間。 因此,除非與MNO進行中的NB-IoT網路試驗聯合進行,任何試圖開發NB-IoT裝置的廠商想要讓產品成功推出,將很難獲取所需的連接性。 資料訊息/協定/可用性三者兼具 一如前文已經大致描述,大多數的M2M RSP的實施都需要文字簡訊與資料,才能藉此觸發任務,並進行管理。此外,裝置必須被喚醒並且可使用,以便接收伺服器的指令。 文字簡訊(SMS)的支援,在現有以消費者為中心的蜂巢式網路是已知的事實;且即使面對資料導向的通訊App崛起,它仍然占有穩定的流量。也因為其長期的支援,文字簡訊的支援能力被賦予期待。但是對於NB-IoT網路的部署,文字簡訊的支援並非必要元素,同時許多部署廠商已選擇不提供支援,以降低初始網路建置的工程複雜性,至少現在情勢是如此。 到目前為止,針對現今這種省略文字簡訊的情況,並沒有明確的跨界解決方法。此時存在數種可能性,但它們必須與物聯網裝置的使用案例合併考量。其中一種方法是支援額外蜂巢式技術,如LTE Cat M1,其中裝置可以切換過去,且文字簡訊可以透過它獲得支援,同時也可進行RSP。 在許多部署中,文字簡訊都符合NB-IoT裝置的使用型態:低成本、低耗電、長時間待機,以及短叢發式資料傳送。在NB-IoT網路與裝置上支援文字簡訊,為NB-IoT發揮完全的潛能,包括對RSP的支援與更高效率的資料傳送。在NB-IoT的使用案例中,更簡短、更高效的簡訊較理想,而且這不單只是針對RSP的設定檔管理。基於這個原因,GSMA協會的NB-IoT部署指南便努力遊說人們在NB-IoT網路中更廣泛採用文字簡訊來傳送資料。 許多IoT的使用案例是離開電網的,因此省電必不可缺,而這些裝置生命週期大多時間處於休眠狀況,只針對特定的活動才甦醒啟動。符合此情境的裝置對於RSP會構成問題,原因是若要執行任務,裝置必須被喚醒,才能接收採取行動的呼叫。文字簡訊通常會在SMSC上暫存一些時間,而MNO也不想無限期保留它們。隨著IoT的大量成長,與網路相關且休眠中的裝置數量也會增加;這些文字簡訊元件的長期儲存,可能會對容量帶來衝擊,並帶來與簡訊效度有關的問題。 現今尤其是針對RSP,任務的流程也必須讓觸發具有時間限制,以確保同步性與請求的即時性。在裝置處於待機狀態且不知何時才會重新上線的情況下,RSP伺服器面臨艱鉅的任務,且孤立無援。此類協助可能來自裝置部署者的編排平台,因為它可能知道裝置何時已重新上線,或具有邏輯以便預測何時會上線。若經細心編排,裝置部署者可以聰明指示RSP平台,只有在知道有可能成功的情況下,再開始進行任務。這個類型的方法可以提升系統效率,並節省成本。 NB-IoT為RSP蓄勢待發 人們現在已考量過支援M2M遠端SIM服務開通所需的NB-IoT網路與網路服務,因此最後要針對NB-IoT裝置與RSP,聚焦在蜂巢式模組的選擇策略,以及它們所需的支援。 通常模組製造商產品選項所包含的產品,會針對關鍵的目標區域提供最常見的無線電技術組合,以及相關頻段的支援。這些產品所支援的無線電技術選項往往遵循該區域網路演化的方向,藉此進行策略性挑選。以這種方式瞄準模組可帶來無線電的優化,並降低其頻率決定邏輯,以確保較低的價格。而在人們試圖取得來自業界與目標網路的產品認證時,它也可以提供協助。此外,亦存在提供全球性支援的模組,但它們只會瞄準較搶手的無線電技術組合,且往往價格會比較高,原因是它們必須結合額外的無線電調諧與優化邏輯。 因此,物聯網創新人員的模組選擇必須考量裝置的地理分配意圖,若是針對全球市場使用單一型號的裝置,或是可預期裝置必須在原本部署國家或區域以外的地方運作,那麼就必須考量規模更大的區域、甚至於全球的支援性。針對NB-IoT模組必須套用同樣的考量,然而不確定的網路策略與眼下極少的部署,讓製造商很難定義他們的產品選項。此外,有限的NB-IoT部署與支援,讓模組的研發更加棘手。 而SIM技術與支援的選擇,對於不同地區裝置的賦能也會造成影響。可移除的SIM雖然可以讓人們變更全球性服務營運商,但它需要針對無人看管的物聯網裝置進行保養,同時亦存在失竊的風險。 焊死的嵌入式SIM讓失竊風險降至最低,但會因此讓產品整個生命週期被聯網供應商綁定,並限制對漫遊協定的全球連接性,同時網外的服務品質不受管控。較理想的情況是,既能自由更換電信服務商,不必擔心需到裝置設置地點更換SIM卡與SIM失竊的風險,同時可得到較佳的行動網路服務。 若選擇具備GSMA遠端SIM RSP能力的嵌入式SIM,可以解決此一問題;不過,所選擇的模組也必須支援RSP。而蜂巢式模組若要支援RSP,除了提供標準語音通話與資料服務所需的例行支援,尚需包括一些關鍵功能。 這些在消費者手機裡使用的主流模組中,通常已經是標準功能。不過,談到針對物聯網裝置與使用案例的模組時,情況並不是永遠如此,原因是不必要的功能會增加成本。因此,無論物聯網裝置是針對那一家蜂巢式電信業者,倘若已經鎖定針對RSP提供支援,人們都必須對模組的能力進行適當的考量。正如ETSI的定義,對獨立承載協定(BIP)的支援是相當關鍵的一環,因為它確保數據機可以在SIM與RSP伺服器之間,建立起安全的資料通道,而全新的設定檔也可以藉此進行遞送。伺服器推送模式中對文字簡訊的支援也是必需的,以便告訴eSIM它必須執行一項RSP任務。 有關支援RSP裝置必須考量的另一個關鍵面向,則是確保允許RSP事件可以結束,這包括同步異動的傳送與接收。因此裝置必須確定它不會過早切斷與蜂巢式服務的連線,造成伺服器與卡片不同步,以及所申請的步驟最終失敗。 當一項技術才剛問市沒多久,正著手計畫以各種形式推出該技術的廠商有三個選項—隨著周邊支援逐漸出現,他們可嘗試努力成為第一個推出產品上市的廠商;或是可等待市場出現明確需求、更廣泛的支援與驗證過的可交互運作性後,再進行成熟的部署;同時,亦可選擇決定不介入市場運作。 NB-IoT結合RSP,將兩種新興技術帶到人們面前,但也讓遞送驗證過的元件更加困難,為想要整合兩者的廠商帶來衝擊。因此,若想要達成可行的產品,不能單獨埋頭苦幹;因此,若想實現具一方以上參與開發、遞送與部署的可行解決方案,需要協同合作與可預期的投資報酬率。 供應鏈生態系統持續拓展 舉例而言,協助裝置、模組製造商及MNO的NB-IoT生態系統企業之一Arm,欲讓具備NB-IoT與RSP功能的物聯網裝置儘快在全球各地準備就緒,該公司認為MNO與應用提供者可利用Arm Kigen伺服器解決方案,把RSP能力整合進入他們的服務開通環境,而該公司在英國與美國的資料中心目前都已取得SAS-SM的認可。另一方面,Arm Kigen OS則可協助OEM廠商打造低耗電、低成本、安全的eSIM或Isim,它安全且符合GSMA協會規定的eUICC SIM作業系統,已針對各種硬體形狀因素進行緊密性與可攜性的優化。 Arm的願景是全球於2035年可部署1兆個聯網裝置,其中NB-IoT與RSP為重要的一環。環視物聯網不斷大量擴充規模,希望可藉此協助生態系統成長,並在各地激勵物聯網的創新。 (本文作者為Arm物聯網平台事業處商務拓展資深總監)
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