很多物聯網（IoT）產品需要安全地始終保持聯網（通常通過Wi-Fi），但這一般都需要以犧牲電池壽命作為代價。

Dialog半導體公司近期推出了超低功耗Wi-Fi網絡SoC DA16200，以及兩款利用了Dialog VirtualZero技術的模塊，為Wi-Fi聯網的電池供電IoT設備延長電池續航能力。該SoC集成了功率放大器（PA）和低噪聲放大器（LNA），無需外部PA。在需要時，PA的輸出功率為+20dBm。同時，LNA提供-99.5dBm的接收器靈敏度。

“Dialog的VirtualZero技術使設備能夠以非常低的平均電流加入并保持與Wi-Fi網絡的連接，實現更長的電池續航能力，通常一年以上，在許多情況下為三到五年?！盌ialog半導體公司音頻和連接業務部高級市場總監 David Cohen介紹道。

“我們的大多數客戶應用都使用AAA、AA和可充電鋰離子電池或紐扣電池等小型電池，” Cohen繼續說道?！安贿^，如果能量采集設備可以生成約85mA的輸出功率，則有可能利用能量采集技術。這種類型的輸出功率僅在活躍Tx模式下才需要。使用VirtualZero技術，設備可以僅用200nA（0.2uA）的電流就能保持Wi-Fi聯網?！?/p>

IoT設計

與采用分立元件的設計方案相比，模擬/數字混合集成電路尺寸更小、更節能，但是設計更為復雜。制造和測試集成了數字、模擬和射頻電路的器件并非易事。

如果要創建一個龐大的傳感器網絡，那么電池必須能續航很長時間，以使維護成本保持在合理范圍內。為了降低能耗，許多IoT設備設計人員采用了各種策略，例如低占空比或使用不同的靜態和睡眠模式。

“從設計工程的角度來看，我們需要考量一些關鍵因素。其中一個主要因素是設備維持Wi-Fi聯網所需消耗的總平均電流。對于大多數IoT應用而言，沒有多少真正的活動流量。例如，典型的智能門鎖每天僅發送/接收真實的有效載荷數據（打開鎖、關閉鎖、響應鎖狀態），大約每天1-20次。超過99％的時間處于靜態的“Wi-Fi就緒”狀態，保持著與Wi-Fi網絡的連接會消耗電流，但不交換任何真實數據。靜態時間正是消耗電池電量的主要原因。因此，如果你可以將Wi-Fi就緒狀態的總平均電流降到非常低，則可以延長電池續航能力。實際上，對于這些應用來說，活躍的Tx和Rx的影響很小，”Cohen說。

在性能更高的設備中，處理器、顯示器和無線通信接口占用了大部分電力的使用量。理解這些設備如何使用電量意味著對它們的子系統之間的交互進行分析，以了解它們互相間的影響及其電源管理系統的表現。

“另一個考量因素是距離范圍，Wi-Fi設備能否達到在現實、繁忙的環境中維持Wi-Fi聯網所需的輸出功率和接收器靈敏度？對于許多IoT設備而言，距離范圍通常比筆記本電腦等移動設備更為重要。如果你的筆記本電腦的Wi-Fi連接不穩定，你可以嘗試移動一下位置，看看網絡連接是否有所改善。但是門鎖不能移動，空調恒溫器、傳感器等也不能移動，” Cohen說。

我們可以通過使用新的電池技術、能量采集、超低功耗電子電路和限制能耗的通信措施等方法，來延長設備的使用壽命。

DA16200 SoC

安全性

IoT設備的共同要素是消費者的日常使用。這些技術常常低估了物理和計算機安全性相關的問題：令人擔憂的不僅是數據收集、第三方對數據的分享和篡改，而且這些設備還可能被惡意的人或團體遠程控制和管理。

DA16200 SoC和模塊配備了業界領先的安全協議，包括最新一代的硬件加密引擎和用于防止潛在威脅的認證標準。

“強大的安全功能對于物聯網和任何Wi-Fi聯網的設備至關重要。我們在DA16200 SoC中，部署了多個安全層，包括Wi-Fi層 - WPA2和WPA3 - 支持個人和企業模式，并支持可擴展認證協議（EAP）。硬件中的傳輸層安全協議（TLS），可以加速SoC直接與Amazon Web Services（AWS）、Azure、Google Cloud等云服務器的TLS連接。此外，它還能將普通的不安全的HTTP連接轉換為HTTPs安全連接。其他加密工具包括長的高級加密標準（AES）密鑰、加速的Diffie-Helman、哈希函數和elliptic curve加密。安全啟動 – 每次加載軟件鏡像之前，我們都會對其進行認證。通過JTAG或Serial Wire Debug（SWD）進行安全調試。安全的數據存儲 – 客戶可以使用我們的安全OTP來刻錄許可證密鑰、數字證書等等，” Cohen說。

物聯網的發展可能性是多種多樣的，聯網設備也將越來越彼此兼容，提升互聯互通性和集成度，同時不忽略網絡安全性和個人隱私問題。大數據、物聯網和人工智能（AI）之間也將實現更大的融合：借助先進的分析技術，越來越多的數據將被實時收集，產品、服務和系統也將變得越來越“智能”和更具競爭力。
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