El Pro Kit de Silicon Labs acelera su viaje hacia los diseños de productos Amazon Sidewalk
El Internet de las cosas (IoT) es compatible con muchos protocolos inalámbricos. Esto se debe a que ninguna tecnología puede ajustarse a todas las aplicaciones, por lo que cada radio es un punto medio entre rango, rendimiento y consumo de energía.
Las señales de mayor frecuencia transmiten más bits de datos por segundo, aumentando la velocidad de datos, pero tienden a ser absorbidas más fácilmente por objetos cotidianos y están sujetas a un mayor desvanecimiento, comprometiendo así el rango. Por ejemplo, el Bluetooth de baja energía (LE) funciona en la banda de 2.4 gigahertz (Ghz) y ofrece un rendimiento de datos en bruto de hasta 2 megabits por segundo (Mbits/s), con un posible rango de 100 metros (m) en exteriores. Compare eso con las tecnologías sub GHz que usan transmisiones de banda estrecha que ofrecen un rango de hasta 1 kilómetro (km), pero ofrecen un rendimiento de tan solo unos cuantos cientos de kilobits por segundo (Kbits/s).
Si bien el Wi-Fi usa la misma banda de frecuencia de 2.4 GHz que el Bluetooth LE (aunque el Wi-Fi también funciona en la banda de 5 GHz), técnicas sofisticadas de modulación le permiten ofrecer un rendimiento mucho más alto, hasta varios cientos de Mbits/s. Con respecto a la potencia, el Bluetooth LE puede funcionar durante meses a partir de baterías pequeñas, como las baterías tipo moneda, mientras que el Wi-Fi suele requerir alimentación de la red eléctrica o baterías recargables relativamente voluminosas.
Dichos sacrificios pueden hacer que sea complicado elegir la mejor radio para su aplicación. E, incluso entonces, la opción más apropiada puede implicar un sacrificio. Pero ¿por qué elegir solo una radio si dos, o incluso tres, harían un mejor trabajo? Amazon Sidewalk usa varias radios para crear una “red comunitaria”. La red conecta de forma segura los dispositivos del consumidor a Internet de forma gratuita desde casi cualquier lugar y se extiende más allá del hogar hasta el vecindario local (Figura 1).
Figura 1: Amazon Sidewalk construye una red comunitaria gratuita de dispositivos conectados a Internet. (Fuente de la imagen: Amazon)
Cerrar la brecha de red
Actualmente, Amazon Sidewalk está disponible en los EE. UU. La tecnología está diseñada para cerrar la brecha entre las tecnologías inalámbricas de rango corto que sirven al hogar inteligente, como Bluetooth LE y Wi-Fi, y las redes de área amplia (WAN), como LoRaWAN e IoT celular. Por ejemplo, su mascota puede estar equipada con un rastreador de Bluetooth LE que permite encontrarla fácilmente si permanecen en el jardín, pero pierde contacto si decide ver qué tan divertido es el otro lado del cerco. Con Sidewalk, seguiría rastreando a su mascota por la calle y a la vuelta de la esquina.
La red comunitaria de Amazon Sidewalk siempre estará activa y será apoyada por millones de dispositivos con Sidewalk habilitado que ya se encuentran en hogares y edificios comerciales. Entre los ejemplos, se incluyen los altavoces inteligentes Echo y las cámaras de seguridad Ring de la empresa. Gracias a esta infraestructura ampliamente implementada, hay poca necesidad de infraestructura adicional para respaldar la tecnología reciente. La empresa dice que la cobertura de Sidewalk ya se extiende a más del 90% de la población de los EE. UU.
La tecnología combina Bluetooth LE para la comunicación entre objetos cercanos con la radio de sub GHz para asegurar la continuidad de la comunicación a lo largo de distancias más grandes. Los dispositivos inteligentes de todo el vecindario, como Amazon Echo, Dot y Ring actúan como “puentes de Sidewalk” dentro de la red. Los productos asignan una pequeña cantidad de ancho de banda de Internet (hasta un máximo de 80 Kbits/s) al funcionamiento de la puerta de enlace. Usando los recursos de la puerta de enlace, cualquier producto Sidewalk puede conectarse con Amazon Web Services (AWS) en la nube para revelar información sobre el dispositivo, como su ubicación. Amazon afirma que Sidewalk está diseñado con varias capas de privacidad y seguridad. Por lo tanto, los dueños de puentes de Sidewalk no reciben ninguna información sobre dispositivos propiedad de otras personas conectadas a Sidewalk (Figura 2).
Figura 2: Los dispositivos inteligentes como Amazon Ring actúan como puentes de Sidewalk. Los puentes de Sidewalk asignan una pequeña cantidad de ancho de banda de Internet al funcionamiento de la puerta de enlace. (Fuente de la imagen: Amazon)
Empezar con Sidewalk
Amazon Sidewalk usa tres radios para crear su red comunitaria: Bluetooth LE para aprovisionamiento de dispositivos y conexión con dispositivos con Bluetooth cercanos, inserción para cambios de frecuencia de sub GHz (FSK) para la conectividad hasta una milla (1.6 km), y una radio con espectro extendido de chips patentados (CSS) para un rango aun mayor (varios kilómetros). Los productos Sidewalk suelen incluir una radio Bluetooth LE y otra radio compatible con uno de los protocolos de largo alcance FSK o CSS.
El uso de tres radios podría sonar un poco imponente si usted es nuevo en el desarrollo de Sidewalk y en la radiofrecuencia en general, pero no se preocupe. Hay algunas buenas herramientas de desarrollo integradas ahí afuera para ayudarle a empezar. Por ejemplo, Silicon Labs tiene una solución certificada que incluye Amazon Sidewalk SDK, hardware inalámbrico, seguridad, y kits y herramientas de desarrollo.
El hardware se basa en el KG100S-PK6130A Pro Kit para Amazon Sidewalk. Consiste en una placa madre con un depurador SEGGER J-Link con una interfaz de rastreo de paquetes (PTI) y un puerto COM virtual. Estos elementos permiten el desarrollo de aplicaciones y la depuración de las placas de radio adjuntas, así como hardware externo, mediante una cabecera de expansión. En el kit, también se incluye una antena de 915 megahertz (MHz).
El Pro Kit puede usarse con dos placas de radio de complemento: la xG24-RB4187C y la KG100S-RB4332A. La primera se basa en el transceptor de Silicon Labs EFR32MG24 que admite Bluetooth 5.3 y otros protocolos de 2.4 GHz. En la segunda placa de radio, se usa el transceptor de Quectel KG100S que combina una radio de Bluetooth LE con un transceptor FSK y CSS de menos de 1 GHz (915 megahertz (MHz)). En el KG100S se incluye un microcontrolador integrado de Silicon Labs EFR32BG21B (Figura 3).
Figura 3: El Pro Kit, que aparece aquí con una placa de radio KG100S, permite empezar más fácilmente los proyectos de Amazon Sidewalk. (Fuente de la imagen: Silicon Labs)
Usar el Pro Kit para empezar con el desarrollo es tan fácil como descargar e instalar el entorno de desarrollo integrado (IDE) Simplicity Studio Versión 5 de Silicon Labs, conectar el Pro Kit, y usar el IDE para descargar el Amazon Sidewalk SDK. Desde ahí, puede ponerse en marcha rápidamente con demostraciones precompiladas, notas de aplicación y ejemplos. Simplicity Studio también incluye herramientas avanzadas, como los perfiles de energía. Con esta herramienta, usted podrá optimizar el funcionamiento del microcontrolador y mantener bajo el consumo de energía del producto final.
Conclusión
Para el mercado de los EE. UU. Amazon Sidewalk es una tecnología limpia que une tecnologías de radio complementarias en una solución de red comunitaria elegante que aprovecha la infraestructura ya implementada, específicamente los dispositivos domésticos inteligentes de Amazon. Aunque la tecnología usa varias radios, crear productos es mucho más fácil con herramientas de desarrollo como el Pro Kit de Silicon Labs. Elija una placa de radio, enchufe el kit de desarrollo en el IDE dela empresa, y descargue algunos códigos precompilados, y podrá tener una demostración lista en cuestión de minutos.

Have questions or comments? Continue the conversation on TechForum, Digi-Key's online community and technical resource.
Visit TechForum