Morse Micro telah memperkenalkan dua desain referensi dongle USB Wi-Fi HaLow yang ditujukan untuk memudahkan penambahan konektivitas nirkabel jarak jauh ke peralatan yang sejak awal tidak dirancang dengan perangkat keras Wi-Fi HaLow bawaan.

Dibangun di sekitar system-on-chip MM8108 milik perusahaan, MM8108-RD09 dan MM8108-RD17 sama-sama menggunakan USB sebagai titik koneksi antara Wi-Fi HaLow dan platform host yang sudah ada. Bagi pengguna industri, pendekatan ini penting karena membuka kemungkinan jalur peningkatan untuk komputer, robot, dan perangkat edge tanpa mengharuskan produsen mendesain ulang motherboard host di sekitar radio HaLow khusus.

Gambar 1. Desain referensi USB MM8108 dari Morse Micro menyediakan dua pendekatan berbeda untuk menambahkan konektivitas Wi-Fi HaLow ke perangkat yang sudah ada.

Mengapa USB Mengubah Tantangan Integrasi

Wi-Fi HaLow biasanya dibahas dalam konteks peralatan IoT baru, yang radionya dapat dirancang ke dalam produk sejak awal. Lingkungan industri berbeda. Sebuah pabrik mungkin sudah memiliki komputer, peralatan bergerak, robot, atau pengontrol tertanam yang masih dapat digunakan selama bertahun-tahun, meskipun platform tersebut tidak memiliki teknologi nirkabel yang diperlukan untuk aplikasi baru.

Mengganti seluruh platform host hanya untuk memperoleh antarmuka nirkabel lain jarang menjadi pilihan yang menarik. Mendesain ulang elektronik di sekitar radio baru juga bisa sama sulitnya karena memperkenalkan pertimbangan rekayasa RF, firmware, sertifikasi, dan mekanis. Implementasi USB memindahkan sebagian besar kompleksitas tersebut ke desain referensi eksternal dan membuat arsitektur host yang ada tetap relatif utuh.

Hal itu tidak membuat integrasi sepenuhnya plug-and-play dalam setiap aplikasi, tetapi mengubah titik awal rekayasa. Alih-alih menanyakan cara mendesain ulang komputer industri untuk Wi-Fi HaLow, pengembang dapat memulai dengan menanyakan apakah antarmuka USB yang ada dapat menyediakan konektivitas yang diperlukan.

Wi-Fi HaLow Menargetkan Ranah Nirkabel yang Berbeda

Wi-Fi HaLow berbasis IEEE 802.11ah dan beroperasi pada spektrum sub-GHz, bukan pada pita 2,4 GHz, 5 GHz, dan 6 GHz yang umum digunakan Wi-Fi mainstream. Frekuensi operasi yang lebih rendah ditujukan untuk memberikan jangkauan lebih jauh dan karakteristik propagasi yang lebih baik bagi aplikasi IoT, sekaligus mempertahankan jaringan IP native.

Morse Micro menyatakan bahwa implementasi HaLow-nya dapat menyediakan konektivitas jaringan pada jarak hingga sekitar satu kilometer, meskipun jangkauan industri yang sebenarnya selalu bergantung pada peraturan frekuensi regional, antena, daya pancar, penghalang, interferensi, dan lingkungan fisik.

Hal ini membuat teknologi tersebut menarik bagi lokasi yang jangkauan Wi-Fi konvensionalnya sulit diperluas atau memerlukan banyak infrastruktur. Gudang, area proses luar ruangan, lapangan logistik, fasilitas pertanian, dan aset industri yang tersebar dapat mencakup jarak yang sulit dijangkau dengan asumsi jaringan nirkabel dalam ruangan biasa.

Daya tariknya bukan sekadar jangkauan maksimum. Wi-Fi HaLow juga dirancang untuk pengoperasian IoT berdaya rendah dengan tetap mempertahankan jaringan berbasis IP yang sudah dikenal. Hal ini dapat mengurangi kebutuhan akan penerjemahan protokol antara koneksi nirkabel dan infrastruktur Ethernet atau IP konvensional.

RD09 Memperluas Wi-Fi HaLow ke Infrastruktur Jaringan yang Sudah Ada

MM8108-RD09 dirancang untuk beroperasi dalam aplikasi access point maupun station. Morse Micro menyediakan dukungan OpenWrt yang memungkinkan router dan access point kompatibel dengan konektivitas USB ditingkatkan dengan kemampuan Wi-Fi HaLow.

Hal ini membuat RD09 sangat relevan bagi pengembang infrastruktur dan integrator sistem. Platform router yang sudah ada mungkin telah menyediakan fungsi routing Ethernet, firewall, manajemen, dan fungsi jaringan lainnya, sementara desain referensi USB menambahkan lapisan radio HaLow.

Desain yang sama juga dapat mendukung perangkat klien. Morse Micro mencantumkan dukungan driver native untuk Windows dan Linux, bersama dengan aplikasi macOS, sehingga komputer konvensional dapat terhubung ke jaringan Wi-Fi HaLow melalui perangkat USB.

Dari perspektif integrasi industri, ini merupakan arsitektur yang relatif umum: sistem operasi memahami adaptor nirkabel melalui perangkat lunak khusus, dan host dapat berinteraksi dengan jaringan HaLow sebagai antarmuka jaringan.

RD17 Menempuh Pendekatan yang Lebih Menarik untuk Peralatan Industri

MM8108-RD17 mengatasi masalah yang berbeda. Alih-alih mengharuskan host memahami adaptor Wi-Fi HaLow khusus beserta driver terkait, dongle ini menampilkan dirinya sebagai antarmuka Ethernet CDC-NCM standar.

Bagi host, koneksi ini karenanya lebih menyerupai antarmuka jaringan konvensional. Morse Micro menyebut RD17 tanpa driver karena perangkat yang mendukung antarmuka CDC-NCM standar tidak memerlukan driver Wi-Fi HaLow khusus dari Morse Micro yang terpasang pada host.

Perbedaan ini penting dalam sistem industri yang lingkungan perangkat lunaknya dapat dikendalikan dengan ketat. Komputer industri mungkin menjalankan image sistem operasi tervalidasi yang tidak ingin diubah oleh operator. Pengendali robot atau platform tertanam juga mungkin menyediakan dukungan USB, tetapi menawarkan fleksibilitas yang terbatas untuk menambahkan driver kernel pihak ketiga.

Dengan memindahkan lebih banyak implementasi khusus HaLow dari host, RD17 berpotensi memperluas jangkauan peralatan yang dapat menggunakan teknologi nirkabel ini. Morse Micro secara khusus menyebut komputer industri dan robotika sebagai aplikasi targetnya, selain terminal point-of-sale serta perangkat Android atau iOS.

Tanpa Driver Bukan Berarti Tanpa Konfigurasi

Istilah “tanpa driver” dapat dengan mudah menimbulkan kesan bahwa tidak diperlukan pekerjaan integrasi. Dalam praktiknya, poin pentingnya lebih spesifik: host tidak memerlukan driver Wi-Fi HaLow khusus jika sudah mendukung antarmuka Ethernet CDC-NCM standar.

Konfigurasi jaringan, autentikasi, pengalamatan, dan komunikasi tingkat aplikasi tetap perlu dipertimbangkan. Insinyur industri juga harus mengevaluasi bagaimana jalur nirkabel baru berinteraksi dengan segmentasi jaringan, kebijakan keamanan siber, dan praktik pengelolaan perangkat yang ada.

RD17 mendukung Wi-Fi Easy Connect, yang juga dikenal sebagai Device Provisioning Protocol, dengan tombol pemasangan yang tersedia untuk autentikasi perangkat. Hal ini dapat menyederhanakan proses onboarding dibandingkan dengan menyediakan kredensial nirkabel secara manual melalui aplikasi khusus host.

Bagi organisasi yang mengelola banyak perangkat terdistribusi, proses onboarding sering kali sama pentingnya dengan kinerja radio. Tautan nirkabel yang secara teknis mumpuni menjadi sulit dioperasikan dalam skala besar jika setiap endpoint memerlukan alur kerja penyediaan yang berbeda.

Komputer Industri yang Ada Merupakan Kasus Penggunaan yang Jelas

PC industri sering kali tetap digunakan jauh lebih lama daripada perangkat komputasi konsumen. Prosesor, antarmuka I/O, dan perangkat lunaknya mungkin tetap memenuhi persyaratan aplikasi meskipun opsi jaringan asli tidak lagi sesuai dengan arsitektur pabrik yang baru.

Antarmuka HaLow berbasis USB menawarkan salah satu cara yang memungkinkan untuk memperpanjang masa pakai sistem tersebut tanpa mengganti komputer. PC industri yang digunakan untuk memantau peralatan jarak jauh, misalnya, berpotensi terhubung melalui HaLow dengan tetap mempertahankan perangkat lunak yang ada dan tumpukan aplikasi berbasis Ethernet.

Hal ini sangat relevan untuk platform HMI dan Komputasi Industri, yang masa pakai perangkat kerasnya sering kali melebihi siklus hidup teknologi komunikasi individual.

Gagasan yang sama berlaku untuk sistem komputasi edge. Perangkat edge dapat mengumpulkan informasi sensor, melakukan analitik lokal, atau menjalankan inferensi pembelajaran mesin di dekat proses. Jika koneksi jaringan yang ada tidak dapat mencakup jarak yang diperlukan secara ekonomis, menambahkan antarmuka radio lain bisa lebih mudah daripada mendesain ulang seluruh platform edge.

Robotika Menghadirkan Serangkaian Kebutuhan Konektivitas yang Berbeda

Robot dan perangkat industri otonom merupakan area lain yang dapat memperoleh manfaat dari pendekatan USB, meskipun kebutuhan konektivitas sangat bervariasi antar-aplikasi. Tidak setiap tautan komunikasi robot sebaiknya dipindahkan ke jaringan nirkabel jarak jauh, khususnya jika melibatkan kontrol deterministik atau komunikasi terkait keselamatan.

Namun, ada banyak aliran data sekunder yang tidak mengharuskan jaringan nirkabel menutup loop kontrol gerak utama. Informasi diagnostik, data kondisi peralatan, status produksi, manajemen perangkat lunak, dan informasi sensor tertentu semuanya dapat menjadi kandidat untuk konektivitas terpisah.

Robot bergerak yang beroperasi di seluruh fasilitas besar juga dapat keluar dari area cakupan praktis satu titik akses konvensional. Memperluas konektivitas melalui nirkabel sub-GHz dapat mengurangi beberapa tantangan cakupan, bergantung pada tata letak lokasi dan persyaratan kinerja.

Dengan demikian, pertanyaan rekayasanya bukan apakah Wi-Fi HaLow harus menggantikan setiap teknologi nirkabel industri yang ada. Pertanyaannya adalah apakah kombinasi jangkauan, jaringan IP, dan pengoperasian berdaya rendahnya lebih sesuai untuk jalur komunikasi tertentu dibandingkan alternatif yang tersedia.

Jangkauan Jauh Dapat Mengurangi Infrastruktur, tetapi Perencanaan RF Tetap Penting

Spesifikasi jangkauan hingga skala kilometer memang menarik, tetapi lokasi industri jarang menyerupai lingkungan pengujian laboratorium terbuka. Struktur baja, mesin, rak penyimpanan, bejana proses, dan dinding bertulang semuanya dapat memengaruhi propagasi RF, sementara peralatan di sekitar dapat menimbulkan derau listrik dan interferensi.

Karena itu, manfaat praktis HaLow mungkin berupa lebih sedikit titik akses atau cakupan yang lebih baik di area yang sulit, bukan sekadar mencapai jarak maksimum yang diiklankan. Survei lokasi dan pengujian instalasi yang sebenarnya tetap penting setiap kali jaringan nirkabel akan membawa data penting bagi operasional.

Pita operasi sub-GHz juga berbeda-beda menurut wilayah, sehingga konfigurasi produk dan persyaratan regulasi perlu dipertimbangkan saat peralatan digunakan secara internasional. OEM industri yang merencanakan satu platform untuk beberapa pasar tidak dapat mengasumsikan parameter radio yang sama di semua tempat.

IP Native Menyederhanakan Arsitektur Jaringan

Salah satu karakteristik penting Wi-Fi HaLow untuk integrasi industri adalah konektivitas IP native. Beberapa teknologi IoT jarak jauh sengaja dioptimalkan untuk jaringan sensor berkecepatan data rendah dan mengandalkan gateway untuk menerjemahkan antara protokol radio dan jaringan IP standar.

HaLow menggunakan pendekatan yang berbeda. Perangkat dapat berpartisipasi langsung dalam jaringan IP, sehingga integrasi bisa lebih familiar bagi tim yang sudah mengelola infrastruktur Ethernet dan Wi-Fi.

Hal ini tidak menghilangkan kebutuhan akan gateway, firewall, atau routing jika arsitekturnya memerlukannya. Artinya, penerjemahan protokol tidak harus menjadi bagian mendasar dari setiap koneksi.

Bagi engineer yang bekerja di berbagai sistem Komunikasi dan Jaringan Industri, keakraban tersebut dapat mengurangi sebagian pekerjaan integrasi perangkat lunak yang biasanya terkait dengan penambahan teknologi radio jarak jauh khusus.

MM8108 Menyediakan Ruang Lebih Besar daripada Konektivitas Sensor Sederhana

MM8108 adalah SoC Wi-Fi HaLow generasi kedua dari Morse Micro. Perusahaan tersebut menyatakan bahwa laju data PHY dapat mencapai sekitar 43,3 Mbps dalam kondisi operasi yang didukung, sehingga perangkat ini berada jauh di atas kebutuhan throughput banyak aplikasi telemetri dasar.

Namun, bukan berarti instalasi industri akan terus-menerus mencapai laju PHY maksimum, khususnya pada jarak yang jauh. Throughput aplikasi aktual dipengaruhi oleh kondisi kanal, modulasi, overhead protokol, dan desain jaringan.

Namun, hal ini membantu menjelaskan alasan Morse Micro memosisikan desain USB baru tersebut untuk AI edge sekaligus konektivitas IoT konvensional. Sistem edge terdistribusi dapat menghasilkan informasi yang jauh lebih banyak daripada sensor suhu atau tekanan sederhana, terutama ketika aplikasi melibatkan diagnostik mesin, gambar, atau kumpulan data operasional yang lebih kaya.

USB Juga Dapat Mempercepat Pembuatan Prototipe

Nilai desain referensi tidak terbatas pada retrofit peralatan produksi. Perangkat keras USB juga dapat mempermudah evaluasi awal karena pengembang tidak harus segera berkomitmen pada papan radio khusus.

Integrator sistem dapat menguji cakupan, throughput, dan perilaku aplikasi menggunakan host yang sudah ada sebelum memutuskan apakah desain produksi berikutnya akan tetap menggunakan implementasi USB atau mengintegrasikan MM8108 secara lebih langsung.

Hal ini menurunkan hambatan untuk menjawab pertanyaan awal yang paling penting: apakah Wi-Fi HaLow benar-benar mengatasi masalah konektivitas di lokasi ini?

Jika jawabannya tidak, tim teknik telah menghindari upaya pengembangan perangkat keras yang besar. Jika jawabannya ya, pengukuran yang dikumpulkan selama tahap prototipe dapat membantu menentukan penempatan antena, topologi jaringan, dan desain produk di masa mendatang.

Dua Desain Referensi Menawarkan Dua Jalur Peningkatan yang Berbeda

Perbedaan antara RD09 dan RD17 pada akhirnya lebih penting daripada fakta bahwa kedua produk tersebut menggunakan USB. RD09 mengintegrasikan HaLow sebagai antarmuka nirkabel asli dan sangat sesuai untuk router, titik akses, serta komputer yang dukungan perangkat lunak khususnya dapat diterapkan.

RD17 mengabstraksikan lebih banyak integrasi tersebut dari host dengan tampil sebagai antarmuka Ethernet CDC-NCM standar. Hal ini membuatnya berpotensi lebih sesuai untuk peralatan industri dan tertanam yang tidak menginginkan atau tidak memungkinkan pemasangan driver nirkabel tambahan.

Kedua pendekatan tersebut mengatasi masalah yang lebih luas dan sama: sebagian besar peralatan yang telah terpasang dirancang sebelum Wi-Fi HaLow tersedia secara komersial, dan mengganti peralatan tersebut hanya untuk memperoleh teknologi radio lain sulit dibenarkan.

Peluang yang Lebih Besar Adalah Konektivitas Tanpa Mendesain Ulang Mesin

Dengan demikian, signifikansi industri dari desain referensi baru Morse Micro bukan terutama terletak pada konektor USB itu sendiri, melainkan pada hal yang dapat dihindari oleh konektor tersebut. Peralatan yang ada dapat memperoleh akses ke jaringan sub-GHz jarak jauh tanpa desain ulang host secara menyeluruh, sementara pengembang dapat mengevaluasi HaLow menggunakan platform perangkat keras yang sudah mereka pahami.

Hal itu dapat berguna untuk komputer industri, robot, perangkat edge, dan infrastruktur jaringan yang tersebar di fasilitas besar, tempat cakupan Wi-Fi konvensional sulit atau mahal untuk diperluas. RD17 sangat menarik karena penyajian Ethernet standarnya mengurangi ketergantungan pada driver nirkabel khusus host, sehingga menghilangkan salah satu kendala umum pada sistem lama dan sistem tertanam.

Wi-Fi HaLow tidak akan menggantikan setiap jaringan industri, dan nirkabel jarak jauh juga tidak seharusnya diperlakukan sebagai pengganti infrastruktur kontrol deterministik. Peran terkuatnya mungkin justru mengisi celah antara Wi-Fi konvensional jarak pendek dan jaringan IoT khusus berkecepatan data rendah, terutama ketika peralatan memerlukan konektivitas IP asli di area fisik yang lebih luas.

Bagi teknisi industri, desain USB baru ini memudahkan pengujian opsi tersebut. Alih-alih memulai dengan proyek motherboard, modul radio, dan integrasi perangkat lunak baru, eksperimen pertama kini dapat dimulai dari port USB yang tersedia.