مدونة الشركة حول سوني ALT1350 SoC متكاملة للغاية LTE-M / NB-IoT لـ 5G / IoT

شنتشن Mingjiada للإلكترونيات المحدودة تزود سونيألت1350، شريحة LTE-M/NB-IoT SoC متكاملة للغاية مصممة لسوق إنترنت الأشياء الشامل 5G.

وسط موجة نشر إنترنت الأشياء 5G على نطاق واسع، أصبحت تقنية الشبكة واسعة النطاق (LPWAN) منخفضة الطاقة حجر الزاوية لتوصيل أعداد كبيرة من الأجهزة. بفضل زمن الوصول المنخفض والتغطية الواسعة واستهلاك الطاقة المنخفض، برزت تقنية LTE-M وNB-IoT كحلول الاتصالات الرئيسية لسيناريوهات مثل المدن الذكية والاستشعار الصناعي والأجهزة الذكية القابلة للارتداء والمراقبة عن بعد. سونيألت1350هي شريحة 5G IoT SoC رائدة ومتكاملة للغاية تتغلب على نقاط الضعف في شرائح إنترنت الأشياء التقليدية - مثل الوظائف المحدودة والأجهزة الطرفية الزائدة والاستهلاك العالي للطاقة - من خلال دمج الاتصالات الخلوية متعددة الأوضاع، والاتصالات عبر الأقمار الصناعية، والاتصالات المحلية القريبة من المجال، وذكاء الحافة، والتشفير الآمن، والحصول على بيانات المستشعر ضمن بنية شريحة واحدة. إنه حل أساسي متكامل متوافق مع معايير إصدار 5G 15/16/17 ومصمم لجميع سيناريوهات تطبيقات إنترنت الأشياء، مما يقلل بشكل كبير من تكلفة الأجهزة وحجمها وعتبات استهلاك الطاقة للأجهزة الطرفية لإنترنت الأشياء.

I. تحديد موضع المنتج الأساسي: شريحة 5G LPWA الرائدة SoC المدمجة

سونيألت1350هو أول حل لإنترنت الأشياء أحادي الشريحة في العالم يدمج الاتصالات الخلوية LTE-M/NB-IoT، واتصالات LPWA غير المرخصة بنطاق GHZ، والاتصالات عبر الأقمار الصناعية غير الأرضية NTN، وقدرات حوسبة الحافة AI وقدرات تحديد المواقع متعددة الأبعاد، ويستهدف بدقة متطلبات سيناريوهات الاتصالات الضخمة من النوع الآلي (mMTC) من الجيل الخامس. على عكس حلول الرقائق المنفصلة التقليدية، تعمل شركة SoC على التخلص من الأجهزة الطرفية الزائدة عن الحاجة وتصميمات الوحدات المستقلة، مما يحقق تكاملًا أصليًا لخمس قدرات أساسية: الاتصال وقوة الحوسبة والاستشعار والأمن وتحديد المواقع. يمكنه دعم التشغيل الكامل للأجهزة الطرفية لإنترنت الأشياء بشكل مستقل دون الحاجة إلى وحدات تحكم دقيقة إضافية أو وحدات اتصال أو مكونات تشفير أمان.

تتوافق الشريحة مع معيار 3GPP الإصدار 15 ويمكن تكييفها مع بروتوكولات 5G IoT المتقدمة مثل الإصدار 16 والإصدار 17 عبر ترقيات البرامج. بفضل قدرتها على التكيف على مدى دورة حياة ممتدة، فهي لا تلبي متطلبات شبكات 4G/5G IoT الحالية فحسب، بل إنها قادرة أيضًا على التكيف مع التكرارات المستقبلية لتقنية 5G IoT خفيفة الوزن، مما يجعلها شريحة أساسية لإنترنت الأشياء من الدرجة الصناعية توازن بين التطبيق العملي والتصميم المستقبلي.

ثانيا. بنية متكاملة للغاية: الحد الأدنى من الأجهزة، وقوة حوسبة شاملة

الألت1350يستخدم بنية غير متجانسة خاصة ومتكاملة للغاية تجمع بين وحدة MCU ثنائية النواة وتخزين كبير السعة ومركز استشعار ذكي وواجهات ترددات لاسلكية متعددة للاتصالات، مما يحقق تغطية كاملة الميزات على شريحة واحدة ويبسط بشكل كبير تصميم الأجهزة الطرفية. تعتبر بنية الأجهزة الأساسية الخاصة به رائدة في الصناعة، حيث تتميز بنواة المعالجة الرئيسية Arm Cortex-M4، مقترنة بـ 1 ميجا بايت من NVRAM و 752 كيلو بايت من ذاكرة الوصول العشوائي عالية السرعة. يتيح ذلك التنفيذ المستقل لمختلف تطبيقات إنترنت الأشياء وخوارزميات معالجة البيانات وحزم بروتوكولات الاتصال، مما يلغي الحاجة إلى وحدة تحكم رئيسية خارجية MCU وتلبية متطلبات الحوسبة الطرفية خفيفة الوزن في المحطة. كما أنه يدمج أيضًا مركز استشعار Arm Cortex-M0+ منخفض الطاقة للغاية، والذي يعمل بمثابة مركز استشعار مقيم مخصص لجمع بيانات المستشعر على مدار الساعة ومراقبة الحالة والتحكم في التنبيه منخفض الطاقة، مما يحقق التوازن بين الأداء في الوقت الفعلي وكفاءة الطاقة القصوى.

فيما يتعلق بالواجهات وتوسيع التخزين، تتميز الشريحة أصلاً بذاكرة فلاش SPI ذات 4 أسلاك وواجهات توسيع PSRAM، مما يدعم التكيف المرن مع أجهزة التخزين الطرفية السائدة. كما أنه يدمج تقنية بطاقة SIM المدمجة iSIM، مما يلغي الحاجة إلى فتحة بطاقة SIM خارجية وبطاقة، وبالتالي تقليل بصمة الجهاز وتعزيز مقاومته للصدمات والرطوبة، مما يجعله مناسبًا للبيئات القاسية مثل الإعدادات الصناعية والخارجية. علاوة على ذلك، تشتمل الشريحة على عنصر أمان مخصص للأجهزة، ومحرك تحديد المواقع متعدد الأوضاع ووحدة معالجة الذكاء الاصطناعي، مما يحقق حقًا المفهوم المتكامل المتمثل في "شريحة واحدة = وحدة تحكم + اتصال + استشعار + أمان + تحديد المواقع + حوسبة ذكية". يؤدي هذا إلى حل مشكلات تكديس الأجهزة المعقدة ومعدلات الفشل المرتفعة والتكاليف المرتفعة المرتبطة بأجهزة إنترنت الأشياء التقليدية بشكل كامل.

ثالثا. قدرات اتصالات شاملة: الشبكات العالمية الأرضية + الفضائية

القوة الأساسية للألت1350تكمن في قدرتها على دمج بروتوكولات اتصال متعددة، تغطي ثلاثة أنظمة شبكات رئيسية: الشبكات الخلوية واسعة النطاق، والشبكات المحلية المحلية منخفضة الطاقة، والاتصالات عبر الأقمار الصناعية. يتيح ذلك اتصالاً سلسًا وخاليًا من الفجوات في جميع المناطق، مما يلبي متطلبات الاتصال لسيناريوهات متنوعة. فيما يتعلق بالاتصالات الخلوية، فهو يدعم بشكل كامل التشغيل ثنائي الوضع مع LTE-M (Cat-M1) وNB-IoT. في ظل LTE-M، يمكن أن تصل سرعة الوصلة الهابطة إلى 588 كيلوبت في الثانية، في حين تم تحسين سرعة الوصلة الصاعدة لنقل بيانات مستقر ومنخفض إلى متوسط، مع تحقيق التوازن بين زمن الوصول المنخفض والتغطية الواسعة؛ يركز وضع NB-IoT على السرعة المنخفضة للغاية، والطويلة للغاية، ونقل الطاقة المنخفضة للغاية، مما يجعله مناسبًا تمامًا لسيناريوهات البيانات ذات التردد العالي والصغيرة مثل قراءة العدادات والمراقبة والتنبيهات.

بالإضافة إلى الاتصالات الخلوية الأساسية، تدمج الشريحة بشكل مبتكر جهاز إرسال واستقبال LPWA/FAN بتردد فرعي قابل للتخصيص، مما يدعم الشبكات المحلية في نطاقات التردد المعفاة من الترخيص. يتيح ذلك التنسيق بين الأجهزة منخفض الطاقة من مسافة قريبة وتجميع بيانات الشبكة المحلية الإقليمية، وبالتالي معالجة أوجه القصور في تغطية الشبكة الخلوية المحلية. كما أنه يتميز بقدرات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية غير الأرضية NTN، مما يدعم التبديل التلقائي إلى وصلات الأقمار الصناعية في المناطق التي لا تتوفر فيها محطات قاعدة أرضية. يؤدي هذا إلى حل تحديات الاتصال بشكل كامل في السيناريوهات التي لا تحتوي على تغطية خلوية، مثل المناطق الجبلية النائية والمحيطات ومناطق التعدين المفتوحة والمعدات على ارتفاعات عالية، مما يتيح شبكات إنترنت الأشياء الشاملة عبر الأرض والبحر والجو. تعمل روابط الاتصال المختلفة بشكل مستقل دون تداخل مع بعضها البعض ويمكنها التبديل بذكاء بناءً على ظروف الشبكة، مما يضمن استقرار واستمرارية الاتصالات الطرفية.

رابعا. تصميم منخفض للغاية للطاقة: مُحسّن للمحطات الطرفية ذات عمر البطارية الممتد

من خلال تلبية المتطلبات الأساسية لمحطات إنترنت الأشياء التي تعمل بالبطارية وفترات الاستعداد الممتدة، فإنألت1350يشتمل على بنية إدارة الطاقة المنخفضة للغاية الخاصة بشركة Sony. وهو يدعم العديد من آليات الطاقة المنخفضة الخاصة بإنترنت الأشياء، مثل PSM (وضع توفير الطاقة) وeDRX (الراحة العميقة الممتدة)، مما يوفر كفاءة طاقة رائدة في الصناعة. يمكن أن يصل استهلاك الطاقة في وضع الاستعداد الخلوي إلى 3μA، في حين أن استهلاك الطاقة في وضع السكون العادي لا يكاد يذكر. يتم تعديل استهلاك الطاقة في الوضع النشط ديناميكيًا حسب الطلب، مما يجعله مناسبًا تمامًا لمحطات إنترنت الأشياء السلبية/منخفضة الطاقة التي تعمل بالبطارية أو بالطاقة الشمسية.

تتيح بنية MCU المزدوجة إدارة دقيقة للطاقة: يتم تنشيط نواة Cortex-M4 عالية الأداء فقط أثناء معالجة البيانات ونقل الشبكة والحوسبة الذكية، وتعود إلى وضع السكون بسرعة بمجرد اكتمال المهام؛ يعمل محور مستشعر Cortex-M0+ في حالة منخفضة الطاقة ودائمة التشغيل، ويتعامل فقط مع جمع البيانات الأساسية ومراقبة حالة الجهاز، وبالتالي تجنب استنزاف الطاقة الناتج عن الاستيقاظ المتكرر للمعالج الأساسي. ومن خلال تحسين طاقة الأجهزة والبرامج بشكل منسق، يمكن لمحطات إنترنت الأشياء المجهزة بهذه الشريحة تحقيق عمر بطارية يمتد لعدة سنوات أو حتى أكثر من عقد من الزمن دون إعادة الشحن، مما يقلل بشكل كبير من تكاليف صيانة الجهاز ويجعلها مناسبة لسيناريوهات إنترنت الأشياء واسعة النطاق وغير المراقبة.

V. الأمان الذكي وتحديد المواقع بدقة: تمكين تطبيقات إنترنت الأشياء المتطورة

الألت1350يتغلب على القيود المفروضة على رقائق إنترنت الأشياء التقليدية منخفضة الطاقة - أي الافتقار إلى الذكاء وضعف الأمان - من خلال دمج محرك الذكاء الاصطناعي خفيف الوزن. وهو يدعم استدلال الذكاء الاصطناعي/التعلم الآلي منخفض الطاقة عند الحافة، مما يتيح إجراء عمليات مثل تقليل تشويش البيانات والكشف عن الحالات الشاذة والتنبؤ بالحالة والتصنيف الذكي محليًا على الجهاز. وهذا يلغي الحاجة إلى تحميل البيانات الأولية إلى السحابة، وبالتالي تقليل حمل نقل الشبكة مع تحسين الأداء في الوقت الحقيقي لمعالجة البيانات. وهو مناسب تمامًا للسيناريوهات الذكية مثل الاستشعار الذكي والتنبؤ بالأخطاء ومراقبة السلوك.

على الصعيد الأمني، فهو يستخدم بنية أمنية متعددة الطبقات للأجهزة والبرامج، حيث يدمج عناصر أمان الأجهزة المخصصة مع نظام تشفير البرامج. وهو يدعم تخزين البيانات المشفرة، والنقل المشفر، ومصادقة الجهاز والحماية ضد التلاعب، والدفاع بشكل فعال ضد الهجمات الإلكترونية مثل سرقة البيانات، وتزوير الجهاز والتلاعب بالأوامر. وهذا يلبي المعايير الصارمة لأمن البيانات وموثوقية الأجهزة المطلوبة في سيناريوهات مثل إنترنت الأشياء الصناعي ومراقبة الصالح العام والتمويل الذكي.

فيما يتعلق بقدرات تحديد المواقع، تدمج الشريحة تقنيات متعددة الأبعاد بما في ذلك تحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية GNSS وتحديد المواقع الداخلية والخارجية وتحديد المواقع بمساعدة Wi-Fi. وهو يدعم جمع بيانات الموقع عالية الدقة وهو مناسب لسيناريوهات مثل التتبع اللوجستي، وتحديد موقع الأصول، ومراقبة المعدات الخارجية، وتتبع الأفراد القابل للارتداء. علاوة على ذلك، تعمل وحدة تحديد المواقع بالتنسيق الوثيق مع أنظمة إدارة الاتصالات والطاقة لتحقيق تحديد موضع مستمر منخفض الطاقة، ومعالجة نقاط الألم الناتجة عن استهلاك الطاقة العالي والحجم الكبير المرتبط بوحدات تحديد المواقع التقليدية.

سادسا. سيناريوهات التطبيق الأساسية: تغطية شاملة لجميع فئات محطات إنترنت الأشياء 5G

من خلال الاستفادة من مزاياها الشاملة المتمثلة في التكامل العالي والاستهلاك المنخفض للطاقة والاتصال العالمي والأمان العالي والذكاء، فإن Sony ألت1350وهو قابل للتكيف على نطاق واسع مع العديد من الأجهزة الطرفية لإنترنت الأشياء 5G، مما يوفر تغطية شاملة للسيناريوهات. في قطاع إنترنت الأشياء الصناعي، يمكن استخدامه لمراقبة حالة المعدات الصناعية، وجمع بيانات مستشعر خط الإنتاج، ومحطات التحكم الصناعية الخارجية، ومعدات المراقبة عن بعد للمناجم وحقول النفط، مما يلبي متطلبات البيئات الصناعية القاسية والتشغيل المستقر على المدى الطويل؛ وفي قطاع المدن الذكية، تدعم الأجهزة واسعة النطاق منخفضة الطاقة مثل عدادات المياه والكهرباء والغاز الذكية، والتحكم الذكي في إضاءة الشوارع، ومراقبة درجة الحرارة/الرطوبة البيئية وجودة الهواء، ومحطات فرز النفايات الذكية.

وفي قطاعات إنترنت الأشياء الخارجية والمتخصصة، تتيح قدرات الاتصالات الساتلية الخاصة بها إمكانية التطبيقات في سيناريوهات دون تغطية خلوية، مثل المراقبة البحرية، والاستكشاف الجيولوجي الميداني، ومراقبة حرائق الغابات، وجمع بيانات الأرصاد الجوية في المناطق النائية؛ وفي قطاع إنترنت الأشياء الاستهلاكي، فهو يدعم الأجهزة الذكية القابلة للارتداء منخفضة الطاقة، ومحطات تحديد المواقع الخارجية، وعقد أجهزة الاستشعار المنزلية الذكية؛ كما أنها تدعم تطبيقات الصناعة الرأسية مثل تتبع الأصول اللوجستية الذكية، ومراقبة التربة الزراعية الذكية، وتتبع الماشية، والمراقبة الهيدرولوجية، مما يجعلها شريحة أساسية متعددة الاستخدامات مناسبة لإنترنت الأشياء 5G في جميع السيناريوهات.

سابعا. قيمة الصناعة: إعادة تشكيل مشهد صناعة محطات إنترنت الأشياء 5G

تعاني محطات إنترنت الأشياء 5G التقليدية عمومًا من مشكلات مثل الحلول المعقدة، والاستهلاك العالي للطاقة، والتصميمات الضخمة، والتكاليف المرتفعة المستمرة وعدم القدرة على التكيف، مما أعاق الاعتماد على نطاق واسع لأعداد هائلة من محطات إنترنت الأشياء. من خلال الابتكار المتكامل للغاية على شريحة واحدة، سونيألت1350يبسط بشكل جذري عملية تصميم الأجهزة لمحطات إنترنت الأشياء 5G، مما يقلل من عدد المكونات الطرفية بنسبة 80% تقريبًا، وبالتالي خفض تكاليف البحث والتطوير والإنتاج والصيانة بشكل فعال مع تقليل وقت الوصول إلى السوق.

علاوة على ذلك، تجمع الشريحة بين القدرات الشاملة بما في ذلك الاستهلاك المنخفض للطاقة، والاتصال العالمي، وذكاء الحافة، والأمان العالي وتحديد المواقع عالي الدقة، والتغلب على عيوب الرقائق التقليدية التي تتفوق في وظيفة واحدة ولكنها تفتقر إلى الأداء العام. وهو يوفر دعمًا أساسيًا لمحطات إنترنت الأشياء 5G خفيفة الوزن وذكية وطويلة الأمد وموثوقة للغاية. كما تضمن قدرتها على التكيف مع بروتوكول 5G التكراري التوافق مع الترقيات التقنية المستقبلية وتكرارات الشبكة، مما يؤدي إلى إطالة دورة حياة الأجهزة الطرفية وقيمة إعادة استخدامها بشكل كبير، وتسهيل تطور 5G IoT من النشر على نطاق واسع إلى تغطية محسنة وذكية وشاملة.

ملخص

كجيل جديد، متكامل للغاية 5G LTE-M/NB-IoT SoC، سونيألت1350يعيد تعريف معايير الصناعة لرقائق إنترنت الأشياء منخفضة الطاقة 5G من خلال خمس نقاط قوة أساسية: تكامل كامل المواصفات لشريحة واحدة، واتصال شامل متعدد الأوضاع، واستهلاك طاقة منخفض للغاية، وذكاء الحافة، وأمان قوي. إنه مناسب تمامًا لسيناريوهات الاتصال الضخمة لـ 5G mMTC، حيث يوازن بين التنوع والتخصص والتطبيق العملي مع التصميم المستقبلي. ونظرًا لقدرته على تلبية المتطلبات الطرفية لإنترنت الأشياء بشكل شامل عبر قطاعات متعددة - بما في ذلك الصناعة والخدمات العامة والزراعة والخدمات اللوجستية والمدن الذكية - فهو يمثل حلاً قياسيًا لقيادة التنفيذ على نطاق واسع والترقية الخفيفة لإنترنت الأشياء من الجيل الخامس.