Morse Micro Wi-Fi HaLow жабдығы алдын ала орнатылмаған жабдыққа ұзақ қашықтықтағы сымсыз қосылымды оңайырақ қосуға бағытталған екі Wi-Fi HaLow USB-донгл анықтамалық конструкциясын таныстырды.

Компанияның MM8108 жүйе чипі негізінде жасалған MM8108-RD09 және MM8108-RD17 нұсқаларының екеуі де Wi-Fi HaLow мен қолданыстағы хост платформасы арасындағы байланыс нүктесі ретінде USB пайдаланады. Өнеркәсіптік пайдаланушылар үшін бұл тәсіл маңызды, өйткені ол өндірушілерден хост аналық тақшасын арнайы HaLow радиомодуліне бейімдеп қайта жобалауды талап етпей, компьютерлерді, роботтарды және шеткі құрылғыларды жаңартудың ықтимал жолын ашады.

1-сурет. Morse Micro компаниясының MM8108 USB анықтамалық конструкциялары қолданыстағы құрылғыларға Wi-Fi HaLow қосылымын қосудың екі түрлі тәсілін ұсынады.

USB интеграция мәселесін қалай өзгертеді

Wi-Fi HaLow әдетте жаңа IoT жабдықтары тұрғысынан талқыланып келді, мұнда радиомодульді өнімге басынан бастап жобалауға болады. Өнеркәсіптік орта өзгеше. Кәсіпорында әлі де бірнеше жыл қызмет ете алатын компьютерлер, мобильді жабдық, роботтар немесе ендірілген контроллерлер болуы мүмкін, бірақ бұл платформаларда жаңа қолданбаға қажет сымсыз технология жоқ.

Басқа сымсыз интерфейсті алу үшін ғана бүкіл хост платформасын ауыстыру сирек жағдайда тартымды шешім болады. Жаңа радиомодульдің айналасында электрониканы қайта жобалау да қиын болуы мүмкін, өйткені бұл радиожиілік инженериясын, микробағдарламаны, сертификаттауды және механикалық мәселелерді қамтиды. USB шешімі осы күрделіліктің едәуір бөлігін сыртқы анықтамалық дизайнға ауыстырып, қолданыстағы хост архитектурасын негізінен сол күйінде сақтайды.

Бұл әр қолданбада интеграцияны толықтай қосып, бірден іске қосылатын үдеріске айналдырмайды, бірақ инженерлік жұмыстың бастапқы нүктесін өзгертеді. Әзірлеушілер өнеркәсіптік компьютерді Wi-Fi HaLow үшін қалай қайта жобалау керегін сұраудың орнына, қолданыстағы USB интерфейсі қажетті қосылымды қамтамасыз ете ала ма деген сұрақтан бастай алады.

Wi-Fi HaLow басқа сымсыз кеңістікке бағытталған

Wi-Fi HaLow IEEE 802.11ah стандартына негізделген және кәдімгі Wi-Fi-мен байланысты 2,4 ГГц, 5 ГГц және 6 ГГц диапазондарының орнына субгигагерцтік спектрде жұмыс істейді. Төменірек жұмыс жиілігі IoT қолданбалары үшін қамту қашықтығын ұлғайтып, сигналдың жақсырақ таралу сипаттамаларын қамтамасыз етуге бағытталған, әрі жергілікті IP желісін сақтайды.

Morse Micro компаниясының мәлімдеуінше, оның HaLow шешімдері шамамен бір километрге дейінгі қашықтықта желіге қосылуды қамтамасыз ете алады, алайда нақты өндірістік қамту аймағы әрдайым өңірлік жиілік ережелеріне, антенналарға, тарату қуатына, кедергілерге, интерференцияға және физикалық ортаға байланысты болады.

Бұл технология кәдімгі Wi-Fi қамтуы қиын немесе инфрақұрылымды көп қажет ететін нысандар үшін қызықты. Қоймалар, ашық өндірістік аймақтар, логистикалық алаңдар, ауыл шаруашылығы нысандары және бытыраңқы өнеркәсіптік активтер кәдімгі ғимарат ішіндегі сымсыз желіге негізделген тәсілдермен қамту қиын болатын қашықтықтарды қамтуы мүмкін.

Артықшылығы тек барынша ұзақ қамту қашықтығында емес. Wi-Fi HaLow таныс IP негізіндегі желі мүмкіндіктерін сақтай отырып, қуаты төмен IoT жұмысына да бейімделген. Бұл сымсыз байланыс пен кәдімгі Ethernet немесе IP инфрақұрылымы арасында хаттамаларды түрлендіру қажеттілігін азайтуы мүмкін.

RD09 Wi-Fi HaLow технологиясын қолданыстағы желілік инфрақұрылымға енгізеді

MM8108-RD09 кіру нүктесі және станция режимдерінде жұмыс істеуге арналған. Morse Micro компаниясы USB қосылымы бар үйлесімді маршрутизаторлар мен кіру нүктелерін Wi-Fi HaLow мүмкіндігімен жаңартуға мүмкіндік беретін OpenWrt қолдауын ұсынады.

Сондықтан RD09 инфрақұрылым әзірлеушілері мен жүйелік интеграторлар үшін аса өзекті. Қолданыстағы маршрутизатор платформасы Ethernet маршрутизациясын, брандмауэрді, басқаруды және басқа да желілік функцияларды әлдеқашан ұсынуы мүмкін, ал USB анықтамалық дизайны HaLow радиоқабатын қосады.

Сол дизайн клиенттік құрылғыларды да қолдай алады. Morse Micro Windows пен Linux үшін ендірілген драйвер қолдауын, сондай-ақ macOS қолданбасын ұсынады, бұл кәдімгі компьютерлерге USB құрылғысы арқылы Wi-Fi HaLow желілеріне қосылуға мүмкіндік береді.

Өнеркәсіптік интеграция тұрғысынан бұл салыстырмалы түрде таныс архитектура: операциялық жүйе сымсыз адаптерді арнайы бағдарламалық жасақтама арқылы түсінеді, ал хост HaLow желісімен желілік интерфейс ретінде әрекеттесе алады.

RD17 өнеркәсіптік жабдық үшін қызығырақ жолды таңдайды

MM8108-RD17 басқа мәселені шешеді. Хосттан арнайы Wi-Fi HaLow адаптері мен оған сәйкес драйверді түсінуді талап етудің орнына, донгл өзін стандартты CDC-NCM Ethernet интерфейсі ретінде көрсетеді.

Сондықтан хост үшін бұл қосылым кәдімгі желілік интерфейске көбірек ұқсайды. Morse Micro компаниясы RD17 құрылғысын драйверсіз деп сипаттайды, өйткені стандартты CDC-NCM интерфейсін қолдайтын құрылғыларға хостқа арнайы Morse Micro Wi-Fi HaLow драйверін орнатудың қажеті жоқ.

Бұл айырмашылық бағдарламалық жасақтама орталары қатаң бақылануы мүмкін өнеркәсіптік жүйелерде маңызды. Өнеркәсіптік компьютер операторлар өзгерткісі келмейтін, валидациядан өткен операциялық жүйе бейнесін іске қосуы мүмкін. Робот контроллері немесе ендірілген платформа USB қолдауын ұсынғанымен, үшінші тараптың ядро драйверлерін қосу мүмкіндігі шектеулі болуы мүмкін.

HaLow технологиясына тән іске асырудың көп бөлігін хосттан алыстату арқылы RD17 сымсыз технологияны пайдалана алатын жабдық ауқымын кеңейтуі мүмкін. Morse Micro мақсатты қолдану салаларының қатарында сауда нүктелеріне арналған терминалдар мен Android немесе iOS құрылғыларымен бірге өнеркәсіптік компьютерлер мен робототехниканы да нақты атайды.

Драйверсіз болу конфигурациясыз дегенді білдірмейді

«Драйверсіз» деген термин интеграция бойынша ешқандай жұмыс қажет емес деген әсер қалдыруы мүмкін. Іс жүзінде маңызды тұсы тар аяда: хост стандартты CDC-NCM Ethernet интерфейсін қолдаса, оған арнайы Wi-Fi HaLow драйвері қажет емес.

Желі конфигурациясын, аутентификацияны, адрестеуді және қолданба деңгейіндегі байланысты әлі де ескеру қажет. Өнеркәсіп инженерлері жаңа сымсыз жолдың қолданыстағы желі сегментациясымен, киберқауіпсіздік саясаттарымен және құрылғыларды басқару тәжірибелерімен өзара әрекетін де бағалауы тиіс.

RD17 құрылғы аутентификациясына арналған жұптастыру түймесі бар Wi-Fi Easy Connect, яғни Device Provisioning Protocol қолдауын қамтиды. Бұл сымсыз тіркелгі деректерін хостқа арналған қолданба арқылы қолмен баптаумен салыстырғанда, жүйеге қосуды жеңілдетуі мүмкін.

Көптеген таратылған құрылғыларды басқаратын ұйымдар үшін жүйеге қосу көбіне радио өнімділігі сияқты маңызды. Техникалық мүмкіндігі жоғары сымсыз байланыс арнасын кең ауқымда пайдалану қиын болады, егер әрбір соңғы құрылғы үшін бөлек дайындау процесі қажет болса.

Қолданыстағы өнеркәсіптік компьютерлер — айқын қолдану саласы

Өнеркәсіптік компьютерлер тұтынушылық есептеу жабдықтарына қарағанда әлдеқайда ұзақ уақыт қолданыста қалады. Олардың процессорлары, енгізу/шығару интерфейстері және бағдарламалық жасақтамасы бастапқы желілік мүмкіндіктері жаңа зауыт архитектурасына сәйкес келмей қалған кезде де, қолданба талаптарына сай жұмысын жалғастыра алады.

USB негізіндегі HaLow интерфейсі компьютерді ауыстырмай-ақ, мұндай жүйелердің мүмкіндіктерін кеңейтудің бір жолын ұсынады. Мысалы, қашықтағы жабдықты бақылау үшін пайдаланылатын өнеркәсіптік компьютер қолданыстағы бағдарламалық жасақтамасы мен Ethernet негізіндегі қолданбалар стегін сақтай отырып, HaLow арқылы қосыла алады.

Бұл әсіресе HMI және өнеркәсіптік есептеу платформалары үшін өзекті, өйткені аппараттық құралдың пайдалы қызмет мерзімі көбіне жекелеген байланыс технологияларының өмірлік циклінен ұзақ болады.

Дәл осы идея edge computing жүйелеріне де қатысты. Edge құрылғысы сенсорлық ақпаратты жинап, жергілікті талдау жүргізуі немесе проціске жақын жерде машиналық оқыту қорытындысын орындауы мүмкін. Қолданыстағы желі қосылымы қажетті қашықтықты экономикалық тұрғыдан тиімді қамти алмаса, бүкіл edge платформасын қайта жобалағаннан гөрі, тағы бір радио интерфейс қосу оңайырақ болуы мүмкін.

Робот техникасы қосылымға қойылатын талаптардың басқа жиынтығын ұсынады

Роботтар мен автономды өнеркәсіптік құрылғылар — USB тәсілі пайдалы болуы мүмкін тағы бір сала, дегенмен қосылым талаптары қолданбаларға қарай айтарлықтай өзгереді. Әрбір роботтың байланыс арнасын алыс қашықтыққа арналған сымсыз желіге көшіру қажет емес, әсіресе детерминирленген басқару немесе қауіпсіздікке қатысты байланыс қолданылатын жағдайда.

Алайда сымсыз желі негізгі қозғалысты басқару контурын тұйықтауы қажет емес көптеген қосалқы деректер ағындары бар. Диагностикалық ақпарат, жабдықтың күйі туралы деректер, өндіріс мәртебесі, бағдарламалық жасақтаманы басқару және таңдалған сенсор деректері бөлек қосылымға үміткер бола алады.

Үлкен нысан аумағында жұмыс істейтін мобильді робот бір кәдімгі қолжетім нүктесінің практикалық қамту аймағынан да шығып кетуі мүмкін. Sub-GHz сымсыз байланысы арқылы қамтуды кеңейту нысанның орналасуына және өнімділік талаптарына байланысты кейбір қамту мәселелерін азайтуы ықтимал.

Сондықтан инженерлік мәселе Wi-Fi HaLow қолданыстағы өнеркәсіптік сымсыз технологиялардың бәрін алмастыруы керек пе дегенде емес. Мәселе — оның қамту қашықтығы, IP желісі және төмен қуатты жұмыс істеу үйлесімі белгілі бір байланыс арнасына баламалардан жақсырақ сәйкес келе ме дегенде.

Үлкен қашықтық инфрақұрылымды азайтуы мүмкін, бірақ радиожиілікті жоспарлау әлі де маңызды

Бір километрлік ауқым туралы сипаттама тартымды көрінеді, бірақ өнеркәсіптік нысандар ашық зертханалық сынақ ортасына сирек ұқсайды. Болат құрылымдар, машиналар, сақтау сөрелері, технологиялық ыдыстар және арматураланған қабырғалар радиожиілікті сигналдың таралуына әсер етуі мүмкін, ал жақын орналасқан жабдық электрлік шу мен кедергілер тудыруы ықтимал.

Сондықтан HaLow технологиясының практикалық артықшылығы ең жоғары жарияланған қашықтыққа жетуде емес, қолжетім нүктелерінің азаюында немесе қиын аймақтардағы қамтудың жақсаруында болуы мүмкін. Сымсыз желі пайдалану үшін маңызды деректерді тасымалдайтын болса, нысанды зерттеу және нақты орнатылған жүйені сынау әлі де маңызды.

Sub-GHz жұмыс диапазоны да аймаққа қарай өзгереді, сондықтан жабдықты халықаралық деңгейде орналастырғанда өнім конфигурациясы мен нормативтік талаптарды ескеру қажет. Бір платформаны бірнеше нарықта қолдануды жоспарлаған өнеркәсіптік OEM өндірушілері барлық жерде радио параметрлері бірдей болады деп есептей алмайды.

IP желісіне кіріктірілген қосылым желі архитектурасын жеңілдетеді

Өнеркәсіптік интеграция үшін Wi-Fi HaLow технологиясының маңызды сипаттамаларының бірі — IP желісіне кіріктірілген қосылымы. Кейбір алыс қашықтыққа арналған IoT технологиялары дерек беру жылдамдығы төмен сенсорлық желілер үшін әдейі оңтайландырылған және радио протоколы мен стандартты IP желілері арасындағы түрлендіруді шлюздерге жүктейді.

HaLow басқа тәсілді қолданады. Құрылғылар IP желісіне тікелей қатыса алады, сондықтан Ethernet және Wi-Fi инфрақұрылымын басқарып жүрген топтарға интеграция танысырақ болуы мүмкін.

Бұл архитектура қажет ететін жерлерде шлюздерге, брандмауэрлерге немесе маршруттауға деген қажеттілікті жоймайды. Бұл тек хаттамаларды түрлендіру әрбір байланыстың міндетті негізгі бөлігі болмауы мүмкін дегенді білдіреді.

өнеркәсіптік байланыс және желі жүйелерімен жұмыс істейтін инженерлер үшін бұл таныстық арнайы ұзақ қашықтықты радиотехнологияны қосу кезінде әдетте қажет болатын бағдарламалық интеграция жұмысының бір бөлігін азайтуы мүмкін.

MM8108 қарапайым датчиктік байланысқа қарағанда көбірек мүмкіндік қорын ұсынады

MM8108 — Morse Micro компаниясының екінші буындағы Wi-Fi HaLow SoC жүйелік чипі. Компания қолдау көрсетілетін жұмыс жағдайларында шамамен 43.3 Мбит/с-қа жететін PHY деректер жылдамдығын көрсетеді, сондықтан бұл құрылғы көптеген негізгі телеметрия қолданбаларының өткізу қабілетіне қойылатын талаптардан едәуір асып түседі.

Бұл өнеркәсіптік қондырғының, әсіресе қашықтық ұлғайған кезде, ең жоғары PHY жылдамдығына үздіксіз қол жеткізетінін білдірмейді. Қолданбаның нақты өткізу қабілетіне арна жағдайлары, модуляция, хаттамалық үстеме шығындар және желі дизайны әсер етеді.

Дегенмен, бұл Morse Micro компаниясының жаңа USB дизайдарын кәдімгі IoT байланысымен қатар шеткі AI үшін де ұсыну себебін түсіндіруге көмектеседі. Таратылған шеткі жүйелер қарапайым температура немесе қысым датчиктеріне қарағанда әлдеқайда көп ақпарат өндіруі мүмкін, әсіресе қолданбалар машиналарды диагностикалауды, кескіндерді немесе мазмұны бай операциялық деректер жиынтықтарын қамтығанда.

USB прототип жасауды да жеделдете алады

Эталондық дизайнның құндылығы өндірістік жабдықты кейіннен бейімдеумен ғана шектелмейді. USB аппараттық құралы бастапқы бағалауды да жеңілдетеді, өйткені әзірлеушілерге бірден арнайы радио тақшасын әзірлеуге міндеттеме алудың қажеті жоқ.

Жүйе интеграторы кейінгі сериялық өнім дизайнында USB іске асырылымын сақтау немесе MM8108-ді тікелейірек интеграциялау туралы шешім қабылдамас бұрын, қолданыстағы хост арқылы қамту аймағын, өткізу қабілетін және қолданбаның жұмысын тексере алады.

Бұл ең маңызды бастапқы сұраққа жауап берудегі кедергіні азайтады: Wi-Fi HaLow осы нысандағы байланыс мәселесін шынымен шеше ме?

Жауап «жоқ» болса, инженерлік топ ауқымды аппараттық құрал әзірлеу жұмысын атқармайды. Жауап «иә» болса, прототиптеу кезеңінде жиналған өлшемдер антенналарды орналастыруға, желі топологиясына және болашақ өнімнің дизайнына бағыт бере алады.

Екі анықтамалық шешім — жаңартудың екі түрлі жолы

RD09 бен RD17 арасындағы айырмашылық олардың екеуінің де USB қолданатынынан гөрі маңыздырақ. RD09 HaLow технологиясын жергілікті сымсыз интерфейс ретінде біріктіреді және арнайы бағдарламалық қолдау мүмкін болатын маршрутизаторларға, қатынау нүктелеріне және компьютерлерге аса қолайлы.

RD17 хосттан интеграцияның көбірек бөлігін жасырып, стандартты CDC-NCM Ethernet интерфейсі ретінде көрінеді. Бұл оны қосымша сымсыз драйверлерді орнату қажетсіз немесе мүмкін емес өнеркәсіптік және ендірілген жабдыққа анағұрлым қолайлы етуі мүмкін.

Екі тәсіл де бір кеңірек мәселені шешеді: жабдықтардың үлкен бөлігі Wi-Fi HaLow коммерциялық қолжетімді болғанға дейін жасалған, ал басқа радио технологиясын алу үшін сол жабдықты ауыстыруды ақтау қиын.

Негізгі мүмкіндік — машинаны қайта жобаламай-ақ байланыс орнату

Сондықтан Morse Micro компаниясының жаңа анықтамалық шешімдерінің өнеркәсіптік маңызы USB коннекторының өзінен гөрі, осы коннектордың нені қажет етпейтініне байланысты. Қолданыстағы жабдық хостты толық қайта жобаламай-ақ, ұзақ қашықтықтағы суб-ГГц желілеріне қол жеткізе алады, ал әзірлеушілер HaLow технологиясын өздері бұрыннан білетін аппараттық платформалар арқылы бағалай алады.

Бұл кәдімгі Wi-Fi қамту аймағын кеңейту қиын немесе қымбат болатын ірі нысандарға таралған өнеркәсіптік компьютерлерге, роботтарға, шеткі құрылғыларға және желілік инфрақұрылымға пайдалы болуы мүмкін. RD17 ерекше назар аударуға тұрарлық, өйткені оның стандартты Ethernet интерфейсі хостқа тән сымсыз драйверлерге тәуелділікті азайтып, ескі және ендірілген жүйелердегі кең таралған кедергілердің бірін жояды.

Wi-Fi HaLow барлық өнеркәсіптік желілерді алмастырмайды және ұзақ қашықтықтағы сымсыз байланысты детерминдік басқару инфрақұрылымының баламасы ретінде қарастыруға болмайды. Оның негізгі рөлі қысқа қашықтықтағы кәдімгі Wi-Fi мен дерек жылдамдығы төмен, мамандандырылған IoT желілерінің арасындағы орынды толтыру болуы мүмкін, әсіресе жабдыққа кеңірек физикалық аумақта жергілікті IP байланысы қажет болғанда.

Өнеркәсіптік инженерлер үшін жаңа USB шешімдері бұл мүмкіндікті сынауды жеңілдетеді. Жаңа аналық тақшадан, радио модульден және бағдарламалық интеграция жобасынан бастаудың орнына, алғашқы тәжірибені енді қолжетімді USB портынан бастауға болады.