Gotowy na 5G

Gotowy na 5G

Szwajcarski producent modułów radiowych - u-blox - w czerwcu 2019 roku zapowiedział produkcję autorskiego chipsetu do komunikacji komórkowej, pracującego w technologii LTE Cat. M oraz Cat. NB.

Moduły na swoim

Większość artykułów  dostępnych obecnie na rynku oparta jest na kluczowych komponentach kilku producentów. Stwierdzenie to dotyczy wszystkich gałęzi gospodarki, ale jako przykład można podać telefony komórkowe i moduły komunikacyjne. Mózgiem zawsze jest MCU - chipset - odpowiedzialny za bezpieczeństwo, komunikację, przetwarzanie danych i funkcje specjalne.

Patrząc na telefony - tylko jeden producent posiada własny chipset, a pozostali opierają swoje urządzenia na komponentach dostępnych na rynku. Tańszych lub droższych, ale współdzielących te same ograniczenia. Nie bez powodu producent wykorzystujący własny chipset jest chwalony za ergonomię, żywotność (czas wspierania produktu aktualizacjami), bezpieczeństwo i optymalizację.

A jak to wygląda z modułami komunikacyjnymi?

Jak dotąd wszystkie, które są dostępne w masowej produkcji, są oparte na właściwie kilku chipsetach. Oznacza to ni mniej, ni więcej tylko współdzielenie wszelkich podstawowych funkcjonalności, ale też ograniczeń, błędów i niestety również czasu życia produktu. Jeśli producent chipsetu ogłosi EoL (End Of Life) oznacza to, że każdy oparty na nim moduł wkrótce podzieli ten los. Sytuacja całkowicie dopuszczalna na rynku konsumenckim, gdzie 3-letnie urządzenie po prostu wymienia się na nowsze, lecz niewyobrażalna na rynku przemysłowym, lub automotive, gdzie dostępności liczy się nawet w dekadach. Wśród producentów znalazł się jednak taki, który postawił na swój chipset.

Skąd ten pomysł?

u-blox jest producentem modułów - odbiorników satelitarnych do zastosowań przemysłowych - od 1998 roku, natomiast już cztery lata później, w 2002 roku, wypuścił na rynek własny chipset GPS, który szybko zdeklasował konkurencję parametrami i możliwościami konfiguracji. Blisko 20 lat później najnowsze ich generacje są de facto benchmarkiem na rynku, klienci doceniają zaawansowane funkcje bezpieczeństwa (anti-jamming i anti-spoofing), nadal możliwy jest zakup pięcioletnich produktów, a u-blox wprowadza moduły dwupasmowe (L1,L2/E5) pozwalające na decymetrową dokładność pozycji, lub centymetrową z wykorzystaniem poprawek RTK. Pełna kontrola nad projektem, działaniem i produkcją najważniejszego komponentu pozwoliła na zaoferowanie klientom towaru zoptymalizowanego pod każdym względem i była to droga do sukcesu.

W przeciągu 20 lat od założenia firmy portfolio rozrosło się o moduły komórkowe (2G, 3G, 4G) i krótkiego zasięgu (Bluetooth, Wi-Fi, V2X), głównie oparte na najpopularniejszych komponentach, jednak już w 2016 roku u-blox zaprezentował własny chipset LTE Cat.1., a doświadczenie zebrane przez trzy lata pozwoliło na stworzenie całkiem nowej platformy - UBX-R5.

UBX-R5

Wynikiem kilku lat pracy i dwóch dekad doświadczenia jest chipset, który został przygotowany do zastosowań przemysłowych, teraz oraz w niedalekiej przyszłości, gdy nadejdzie era 5G. Podczas gdy rynek konsumencki idzie w kierunku eMBB (enhanced Mobile Broadband) - szybszych transmisji i małych latencji, to właśnie komunikacja między maszynami mMTC (massive Machine Type Communications) będzie istotniejsza z punktu widzenia tzw. Internet of Things. Do eMTC już zalicza się LTE Cat. NB1 (NB-IoT) oraz LTE Cat.M1. W momencie wejścia na rynek chipset będzie wspierał M1/NB2 zgodnie z 3GPP rel. 14. - czyli nadal 4G. Natomiast warta uwagi jest możliwość wgrania w przyszłości oprogramowania do już wyprodukowanych urządzeń nowego oprogramowania poprzez uFOTA (u-blox Firmware Over The Air), i używanie go w sieci 5G, gdyż chipset jest kompatybilny w przód (5G ready).

W czasach, gdy bezpieczeństwo danych i punktów dostępu jest coraz istotniejsze, u-blox zaimplementował sprzętowy Root of Trust wewnątrz zintegrowanego Secure Element zgodnego z EAL5+ (Evaluation Assurance Level). Wygenerowane klucze np. do bezpiecznej transmisji oparte są na danych niejawnych, co znacząco zwiększa odporność na ataki. Taki poziom pozwala na szyfrowanie danych, zero touch provisioning (w kontekście eSIM), ochronę przed klonowaniem oraz pewną komunikację chip-chip.

Pierwszymi modułami opartymi na platformie UBR-R5 będą SARA-R510M oraz SARA-R511M. Różnica między nimi to zintegrowany odbiornik GNSS (u-blox M8) ze zoptymalizowanym dla najlepszych parametrów torem radiowym i dedykowanym interfejsem antenowym (tor nie jest współdzielony z częścią komórkową, więc mogą one działać równocześnie). Klienci już używający produktów u-bloxa zauważą, że obudowa i wyprowadzenia modułu są zgodne z wcześniejszymi o nazwie SARA, więc możliwe jest wymienienie starszych technologii 2G, 3G na najnowszą, przy względnie niskim nakładzie pracy. Moduły SARA-R5 będą modułami globalnymi, jak poprzednia generacja SARA-R4. Oznacza to, że będzie możliwy programowy wybór pasm, w których ma odbywać się transmisja. Oczywiście muszą one być dostępne w kraju, w którym zainstalowano urządzenie. Moduł obsłuży również dynamiczny tuning anteny - aby możliwe było globalne zastosowanie tylko jednej.

Nowa rodzina SARA posiada oczywiście wszelkie funkcjonalności jakie u-blox zaimplementował w poprzednich generacjach, zaczynając od usługi CellLocate (pozycjonowanie po stacjach bazowych), Last Gasp („ostatnie tchnienie” - wysyłanie komunikatu o utracie zasilania i zakończeniu działania), obsługę protokołów do IoT (MQTT, MQTT-SN, CoAP, LWM2M) oraz update oprogramowania za pomocą uFOTA.

Co dalej?

Celem firmy u-blox jest zapewnienie klientom najlepszych możliwych produktów do aplikacji, które mają być bezpieczne, działać niezawodnie wiele lat i pozwalać na wykorzystanie jak najwięcej możliwości dostępnych obecnie technologii. To właśnie ta szwajcarska firma jako pierwsza przedstawiła moduł Narrowband IoT (NB-IoT) w 2015 roku, ogłosiła chipset do V2X - komunikacji pojazdów i aktywnie rozwija swoje portfolio modułów GNSS.

Moduły będą dostępne na początku 2020 roku. Możemy się spodziewać, że UBX-R5 i SARA-R5 to nie ostatnie słowo Helwetów.

Microdis Electronics Sp. z o.o.

Artykuł ukazał się w
Elektronika Praktyczna
lipiec 2019
Zobacz też
Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik lipiec 2020

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio lipiec 2020

Świat Radio

Magazyn użytkowników eteru

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje lipiec 2020

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna lipiec 2020

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Praktyczny Kurs Elektroniki 2018

Praktyczny Kurs Elektroniki

24 pasjonujące projekty elektroniczne

Elektronika dla Wszystkich lipiec 2020

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów