立足新一代無線標準 簡化IoT產品與應用開發

芯科科技(Silicon Labs)資深應用工程師林仕文表示，近年該公司對IoT領域著墨甚深，約六成營收源自於此，主要圍繞於Low Power Wireless方案。「其實許多企業邁向工業4.0的旅程中，遭遇諸多挑戰，」林仕文說，只因工業4.0涵蓋眾多技術、且堪稱碎片化，不僅徒增實作複雜度，也帶來不低的資安風險。惟一旦以無線通訊鏈路來取代實體線纜，即可透過對機台的遠端控制、實施OTA更新、使用高階加密來保護流程，解決過往難題。

工廠傳遞多是簡單資料，傳輸速率不需太高，非常適用Low Power Wireless協定。例如假使要做資產追蹤，若在戶外，當然可運用GPS定位技術，但只要到了室內GPS不再適用，此時可藉助Proprietary或Bluetooth等技術來進行室內定位。雖然過去室內定位精準度不理想，甚至大於1公尺，但隨著Bluetooth 5.1統一訊號格式中加入多維陣列，容許RX端放置多組天線，接收不同角度的訊號，即可更精準計算位置，達到小於1公尺的精度、甚至來到30公分。

總的來說，若將工廠應用分為監控、介面、網路三大塊，BT Mesh可橫跨三者涵蓋面最廣；Proprietary或802.15.4 Mesh都可支援監控和網路、但不適用於介面；Wi-Fi僅適用於網路，BLE正好相反，除網路外舉凡監控、介面皆可支援。

為何採用Mesh Networking為宜，林仕文說明，此架構具延伸距離優勢，假設Zigbee有30個Hop，每個傳輸距離為100公尺，則透過網狀拓樸便可延伸至3公里；其次透過在單個網路中支持大量設備，可增加系統規模；再者藉由多路徑的傳遞網路，並不仰賴單個節點或路由來提高系統可靠性，縱使單一節點失效，也不會造成整個系統癱瘓；最後則是透過設備到設備直接通訊，營造出比以往中央轉發模式更快的反應速度。

值得一提，芯科所提供的Wireless Gecko Series方案迄今進入第二代，延續第一代同樣支援Bluetooth、Proprietary、Thread、Wi-Fi、Zigbee和Z-Wave等多重協定，其中除Z-Wave偏向智慧家庭應用外，其餘都適用工控領域。至於第二代優於第一代之處，首先是運算架構提升到Arm Cortex-M33、MCU效能增加近兩倍，此外Link Budget最高達125dBm，也強化Hardware Crypto、Secure Boot、Secure Debug Access及TRNG等資安保護機制。

林仕文指出，雖然當前談到IoT安全，聽來依然抽象，許多規定都看來籠統，但隨著加州IoT安全法於今年初生效，引發其餘各州起而效尤，紛紛跟進立法，因此可以肯定，IoT設備製造商已無可迴避IoT資安議題。

為此芯科提供多項資安功能，協助IoT設備製造商符合國際法規，例如透過「Secure Attestation」，可在邏輯上或物理上對物聯網設備進行唯一識別；透過「Secure Boot」，足以確保軟體完整性；透過「Anti-Tamper」，使物聯網設備可以記錄網路安全事件，且僅允許經過授權的實體存取其日誌...等等。