Wi-Fi-standardene og valgets kval

I tilfelle du ikke fikk det med deg, så finnes det nye iterasjoner av Wi-Fi som flytter diskusjonen fra individuell radiolinkytelse til nettverksytelse. Mange nye teknikker har blitt introdusert i Wi-Fi 6, Wi-Fi 6E og de snart ratifiserte Wi-Fi 7-standardene som forbedrer ytelsen, både på enhets- og nettverksnivå. Å designe en Wi-Fi frontendmodul ved hjelp av en trådløs SoC basert på de nye Wi-Fi-standardene kan være komplekst og kostbart, så å velge en forhåndssertifisert modul er den enkleste måten å komme raskt ut på markedet.

Kritisk utlegg

Når man legger ut et kretskort som inneholder en høyytelses, miniatyr trådløs SoC, er hver detalj viktig – fra signalintegritet på den høyhastighets digitale I/O-bussen som fører data til transceiveren, til impedanstilpasning mellom RF-utgangspinnen og antennen. Det krever spesialisert RF-ekspertise for å identifisere problemer tidlig og unngå vanskeligheter senere. Wi-Fi-utvikling krever også dyrt testutstyr. Radiodesignet er derimot allerede blitt optimalisert i en modul, noe som også kan bidra til å fjerne problemer fra utviklingssyklusen. Dette fører til betydelige kostnadsbesparelser.

Sertifisering er kostbart

Produkter som leveres med en sender må sikre at de fungerer i harmoni med andre enheter i et delt miljø. Harmonien oppnås gjennom sertifiseringsprosessen for disse produktene etter streng testing av radioen i henhold til lokalt gjeldende forskrifter. Dette gjelder selvfølgelig også for produkter som inneholder en Wi-Fi-transceiver. Faktisk har kostnadene ved å gjennomgå en full sertifisering en tendens til å være dyrere for Wi-Fi, gitt teknologiens natur. Et Wi-Fi-produkt må ha optimal radiooppførsel når det plasseres ved siden av andre produkter i samme eller forskjellige, men samlokaliserte Wi-Fi-nettverk. I tillegg må Wi-Fi-produktet også garantere at det ikke forstyrrer andre teknologier i ISM-båndet, som Bluetooth, Zigbee, Thread eller andre proprietære trådløse stakker. Videre er en dårlig designet Wi-Fi-enhet svært utsatt for forstyrrelser eller å bli forstyrret av LTE mobilnett-radioer eller radarer som opererer i 5 GHz-bånd for bruk i sivile eller militære applikasjoner.

Global uenighet

Situasjonen er blitt ytterligere forverret av den globale uenigheten om hvordan man skal bruke 6 GHz-båndet i sammenheng med ISM-båndteknologier som Wi-Fi og Bluetooth. For eksempel, mens USA har tillatt at hele den 1200 MHz båndbredden brukes til ISM-applikasjoner, har EU bare åpnet 480 MHz i det nedre 6 GHz-båndet. Å navigere i globale regulatoriske hindringer ender ofte opp med å være den største skjulte kostnaden i maskinvaredesign. Å samarbeide med testlaboratorier for å bestå den regulatoriske testen utgjør en ekstra innsats. Alt dette øker den totale utviklingskostnaden. Bruken av forhåndssertifiserte trådløse moduler fjerner mye av bryderiet. Systemdesignere bruker ganske enkelt lisensen som er utstedt til modulprodusenten på nytt for å integrere den trådløse funksjonen på en sikker måte.

Valg av rett Wi-Fi modul

Valget av Wi-Fi-modul kan styres av mange forskjellige faktorer, inkludert:

Arkitektur

En modul kan ha en åpen applikasjonsprosessor som vert for nettverksstakken, i tillegg til den innvevde IoT-applikasjonen, som alle kjører i kontekst av et begrenset RTOS. Eller modulen kan fungere som en nettverks-tilleggsprosessor (NCP) som håndterer Wi-Fi-kommunikasjonen, men krever en vertsprosessor for nettverkshåndtering. Sistnevnte krever oftest et komplett operativsystem (Windows eller Linux). Imidlertid er komponentleverandører i økende grad også i stand til å koble NCP til en TCP/IP-stakk som kjører på en eller annen form for sanntids-OS (f.eks. FreeRTOS).

Flere trådløse protokoller

Et prosjekt kan kreve en rekke tilkoblingsalternativer. Avhengig av rollen som skal utføres, kan man velge mellom en modul med én protokoll og kun Wi-Fi, til en flerprotokolløsning som støtter Bluetooth og 802.15.4 basert mesh-tilkobling. For en liten pris tilbyr flerprotokolløsningen tett integrasjon og bedre håndtering av sameksistens sammenlignet med en diskret løsning med flere SoCer eller moduler.

Kommunikasjonsgrensesnitt

Hver enhet og applikasjon har sin egen unike trådløse tilkoblingskapasitet og -krav. Mens én enhet må pumpe flere gigabit gjennom en trådløs lenke for strømming av 4k-video, kan en annen enhet finne noen få kilobit mer enn tilstrekkelig for å rapportere sensordata, eller for å fjernstyre en aktuator. De tilgjengelige alternativene speiler mangfoldet av applikasjoner. Så det finnes trådløse moduler som støtter høyhastighetskommunikasjonsgrensesnitt som SDIO og PCIe som er egnet for datapumpeapplikasjoner med svært høy gjennomstrømning, mens andre løsninger er optimalisert for strømbegrensede applikasjoner ved hjelp av grensesnitt som SPI, I2C og UART for å koble til sensorer.

Antennevalg

Antennen er en viktig faktor i et trådløst design. Den fungerer som en transduser som konverterer strømmer og spenninger mottatt fra transceiveren til elektromagnetisk energi som utstråles av trådløse enheter – og omvendt. En ikke-optimal antenne kan gjøre et produkt helt ubrukelig. Derfor dikteres valget av antenne ofte av sluttproduktets design. Mens noen designere foretrekker kompakte antennedesign integrert i kretskortet, bruker andre eksterne terminalmonterte antenner for forbedret dekning. Man må huske at antennen er en integrert del av utstrålingsoppsettet, og derfor er eksplisitt knyttet til regulatorisk sertifisering av trådløse moduler. Lærdom: se på den lille skriften når du velger en antenne! Moduler kan komme med en innebygd antenne, eller med et sertifisert referansedesign som lar brukere kopiere det nøyaktige designet og gjenbruke sertifiseringen. Sluttmålet er alltid å oppnå optimal radiodekning for et gitt design, noe som kan kreve modifikasjon av antenner og tilhørende sertifisering.

Hva du bør forvente av en leverandør av Wi-Fi moduler

I IoT er implementering av Wi-Fi ofte kritisk. Derfor må en modulleverandør levere visse kjerneverdier:

Designstøtte for maskinvare

RF-design kan ofte by på ubehagelige overraskelser, nettopp når man minst venter dem. Det er på dette stadiet at støtte fra ingeniører med verdifull erfaring med design av Wi-Fi-moduler er avgjørende for å oppnå en rask designsyklus. En modulleverandør kan støtte på ulike måter: gjennomgang av kretskortutlegg; matching av antennens inngangsimpedans; anbefaling av plassering av modul eller antenne for bedre dekning; osv.

Tillegg av nye regulatoriske områder og antenner

Som tidligere nevnt er det enkelt å oppnå regulatorisk sertifisering av radiofunksjonaliteten en av de viktigste fordelene med å bruke Wi-Fi-moduler. Derfor bør leverandører ha en bred regulatorisk strategi for å sikre designfleksibilitet, inkludert flere domener for å dekke flere markeder; og flere antennetyper.

I noen tilfeller kan en sertifisert antenne på modulen være utilstrekkelig for den nødvendige radioytelsen, noe som nødvendiggjør en annen antenne enn den som er sertifisert. I andre tilfeller kan et produkt være rettet mot et nytt marked som modulleverandøren ikke har godkjenning og/eller testrapporter for. I slike tilfeller er det nødvendig med støtte fra en modulleverandør for å legge til et nytt regulatorisk domene i listen over eksisterende sertifiseringer, eller for å sertifisere en helt ny antennetype. Modulleverandører kan støtte ved å teste for nye forskrifter og utstede et autorisert varsel om endring av den opprinnelig gitte sertifiseringen.

Problemløsing for programvare

Integrering av Wi-Fi-drivere på en innvevd plattform er et av de viktigste temaene i hele programvarens livssyklus for prosjektet. La oss ta eksemplet med en NCP for en Linux-basert innvevd enhet. Det er vanlig praksis for leverandører av trådløse halvlederprodukter å utgi periodiske utgivelser av drivere som er testet mot den nyeste stabile versjonen av Linux-kjernen. I tillegg må de trådløse driverne oppdateres for sikkerhetsproblemer. Oppgradering til en ny utgivelse, spesielt når det gjelder trådløse enheter med drivere som er «utenfor treet», kan noen ganger føre til at et produkt opplever uventet oppførsel. Det er her støtte fra en modulleverandør, enten gjennom kommunikasjon om oppdagelsen av en sårbarhet og tilgjengeligheten av sikkerhetsoppdateringer, eller ved aktiv feilsøking og rotårsaksanalyse av feil under driverintegrasjon, kan bidra mye til å smidiggjøre prosjektledelsen. Det samme gjelder også for en trådløs modul designet rundt en innvevd trådløs mikrokontroller.

Sikre støtte for hele leveringskjeden

Dårlig kontroll av forsyningskjeden kan ødelegge et ellers eksepsjonelt kretskortdesign. Mangel på selv en liten og tilsynelatende ubetydelig komponent som en motstand kan forsinke produksjonen, men et alternativ bør være tilgjengelig. En sertifisert radiomodul er imidlertid en av de viktigste komponentene, da den er uløselig knyttet til sluttprodukterklæringer som produsenten gir til reguleringsorganene. Følgelig er det kanskje ikke mulig å redesigne produktet – det vil absolutt være en svært kostbar affære. Det er her full støtte fra en dyktig og engasjert modulleverandør gir konkret verdi. Temaer kan omfatte: Teknologirådgivning for å forstå beste plattformdesign, produktlivssyklusstyring, og produksjonsprognoser. Fabrikkrevisjoner for å bygge åpenhet i forsyningskjeden kan være nødvendig.

Panasonic Industry Europe

Panasonic Industry Europe er en anerkjent leverandør av trådløse kommunikasjonsløsninger med kort rekkevidde, med en portefølje som omfatter Wi-Fi, Bluetooth og andre nettverksteknologier. De trådløse modulene og nettverkskortene deres er radiosertifisert for en rekke regulatoriske domener, inkludert USA, Europa, Canada, Japan og andre land i Asia-Stillehavsregionen. Videre omfatter disse regulatoriske sertifiseringene mange forskjellige typer antennetyper, med referanseantenner sertifisert fra flere anerkjente antenneleverandører. Selskapet muliggjør videre IoT-prosjekter gjennom et økosystem av partnere som håndterer antenner, innebygd fastvare og proprietære trådløse stakker.

Panasonics portefølje av trådløse moduler dekker flere generasjoner av Wi-Fi, fra Wi-Fi 4 til Wi-Fi 6/6E-løsninger. Wi-Fi 7-moduler er en del av fremtidens veikart. Modulene er designet og produsert i Europa i et anlegg som er heleid av Panasonic.

  Lenker til mer informasjon:

PAN9028: PAN9028 nettside

PAN W602-1x: Kontakt Panasonic Salg

PAN9019(A): PAN9019(A) nettside

PAN W601-1x: PAN W601-1x nettside

For en omfattende guide til å navigere gjennom den nye æraen med Wi-Fi, les gjerne «Demystifying Wi-Fi 6/6E/7».