Blog về công ty Sony ALT1350 SoC LTE-M/NB-IoT tích hợp cao cho 5G/IoT

Công ty TNHH Điện tử Mingjiada Thâm Quyến cung cấp thiết bị SonyALT1350, một SoC LTE-M/NB-IoT tích hợp cao được thiết kế cho thị trường IoT đại chúng 5G.

Giữa làn sóng triển khai 5G IoT quy mô lớn, công nghệ mạng diện rộng năng lượng thấp (LPWAN) đã trở thành nền tảng để kết nối số lượng lớn thiết bị. Nhờ độ trễ thấp, vùng phủ sóng rộng và mức tiêu thụ điện năng thấp, LTE-M và NB-IoT đã nổi lên như những giải pháp truyền thông chủ đạo cho các tình huống như thành phố thông minh, cảm biến công nghiệp, thiết bị đeo thông minh và giám sát từ xa. của SonyALT1350là chip SoC IoT 5G mang tính đột phá, tích hợp cao, khắc phục các điểm yếu của chip IoT truyền thống—chẳng hạn như chức năng hạn chế, thiết bị ngoại vi dự phòng và mức tiêu thụ điện năng cao—bằng cách tích hợp liên lạc di động đa chế độ, liên lạc vệ tinh, liên lạc trường gần cục bộ, trí tuệ biên, mã hóa an toàn và thu thập dữ liệu cảm biến trong kiến ​​trúc một chip. Đây là giải pháp cốt lõi tích hợp tuân thủ các tiêu chuẩn 5G Release 16/15/17 và được thiết kế cho các ứng dụng IoT trong mọi kịch bản, giảm đáng kể chi phí phần cứng, kích thước và ngưỡng tiêu thụ điện năng cho các thiết bị đầu cuối IoT.

I. Định vị sản phẩm cốt lõi: SoC hàng đầu 5G LPWA tích hợp

SonyALT1350là giải pháp IoT chip đơn đầu tiên trên thế giới tích hợp liên lạc di động LTE-M/NB-IoT, liên lạc LPWA băng tần không được cấp phép Sub-GHz, liên lạc vệ tinh phi mặt đất NTN, sức mạnh điện toán AI biên và khả năng định vị đa chiều, nhắm mục tiêu chính xác các yêu cầu của kịch bản giao tiếp kiểu máy lớn (mMTC) 5G. Không giống như các giải pháp chip rời truyền thống, SoC này loại bỏ các thiết kế ngoại vi dư thừa và mô-đun độc lập, đạt được sự tích hợp nguyên bản của năm khả năng cốt lõi: giao tiếp, sức mạnh tính toán, cảm biến, bảo mật và định vị. Nó có thể hỗ trợ độc lập toàn bộ hoạt động của các thiết bị đầu cuối IoT mà không cần thêm bộ vi điều khiển, mô-đun truyền thông hoặc các thành phần mã hóa bảo mật.

Con chip này tương thích với tiêu chuẩn 3GPP Release 15 và có thể thích ứng với các giao thức 5G IoT tiên tiến như Release 16 và Release 17 thông qua nâng cấp phần mềm. Với khả năng thích ứng trong vòng đời kéo dài, nó không chỉ đáp ứng các yêu cầu mạng IoT 4G/5G phổ thông hiện tại mà còn có khả năng thích ứng với các phiên bản tương lai của công nghệ 5G IoT nhẹ, biến nó thành chip lõi IoT cấp công nghiệp cân bằng giữa tính thực tế với thiết kế tiên tiến.

II. Kiến trúc tích hợp cao: Phần cứng tối thiểu, sức mạnh tính toán toàn diện

cácALT1350sử dụng kiến ​​trúc không đồng nhất, tích hợp cao, độc quyền, kết hợp MCU lõi kép, bộ lưu trữ dung lượng lớn, trung tâm cảm biến thông minh và các giao diện RF liên lạc khác nhau, đạt được phạm vi phủ sóng đầy đủ tính năng trên một chip duy nhất và đơn giản hóa đáng kể thiết kế phần cứng đầu cuối. Kiến trúc phần cứng cốt lõi của nó dẫn đầu ngành, bao gồm lõi xử lý chính Arm Cortex-M4, kết hợp với 1MB NVRAM và 752KB RAM tốc độ cao. Điều này cho phép thực thi độc lập nhiều ứng dụng IoT, thuật toán xử lý dữ liệu và ngăn xếp giao thức truyền thông, loại bỏ nhu cầu về MCU điều khiển chính bên ngoài và đáp ứng các yêu cầu về tính toán biên nhẹ tại thiết bị đầu cuối. Nó cũng tích hợp một trung tâm cảm biến tiêu thụ năng lượng cực thấp Arm Cortex-M0+, hoạt động như một lõi cảm biến thường trú dành riêng cho việc thu thập dữ liệu cảm biến 24/24, giám sát trạng thái và kiểm soát đánh thức ở mức năng lượng thấp, cân bằng hiệu suất thời gian thực với hiệu suất sử dụng năng lượng cực cao.

Về mặt giao diện và khả năng mở rộng lưu trữ, chip này vốn có bộ nhớ flash SPI 4 dây và giao diện mở rộng PSRAM, hỗ trợ thích ứng linh hoạt với các thiết bị ngoại vi lưu trữ phổ thông. Nó cũng tích hợp công nghệ thẻ SIM nhúng iSIM, loại bỏ nhu cầu về khe cắm thẻ SIM và thẻ SIM bên ngoài, từ đó giảm thiểu dấu chân của thiết bị hơn nữa và tăng cường khả năng chống sốc và chống ẩm, giúp thiết bị phù hợp với các môi trường khắc nghiệt như môi trường công nghiệp và ngoài trời. Hơn nữa, con chip này còn kết hợp thành phần bảo mật phần cứng chuyên dụng, công cụ định vị đa chế độ và bộ xử lý AI, thực sự hiện thực hóa khái niệm tích hợp 'một chip = bộ điều khiển + giao tiếp + cảm biến + bảo mật + định vị + điện toán thông minh'. Điều này giải quyết hoàn toàn các vấn đề về xếp chồng phần cứng phức tạp, tỷ lệ lỗi cao và chi phí cao liên quan đến các thiết bị IoT truyền thống.

III. Khả năng liên lạc toàn diện: Mạng toàn cầu trên mặt đất + vệ tinh

Sức mạnh cốt lõi củaALT1350nằm ở khả năng tích hợp nhiều giao thức truyền thông, bao gồm ba hệ thống mạng chính: mạng diện rộng di động, mạng cục bộ năng lượng thấp cục bộ và truyền thông vệ tinh. Điều này cho phép kết nối liền mạch, không có khoảng cách trên tất cả các khu vực, đáp ứng yêu cầu liên lạc trong nhiều tình huống khác nhau. Về mặt truyền thông di động, nó hỗ trợ đầy đủ hoạt động ở chế độ kép với LTE-M (Cat-M1) và NB-IoT. Với LTE-M, tốc độ đường xuống có thể đạt tới 588 Kbps, trong khi tốc độ đường lên được tối ưu hóa để truyền dữ liệu ổn định, ở mức thấp đến trung bình, cân bằng độ trễ thấp với phạm vi phủ sóng rộng; chế độ NB-IoT tập trung vào truyền tải tốc độ cực thấp, phạm vi cực dài và công suất cực thấp, khiến chế độ này hoàn toàn phù hợp với các tình huống tần số cao, khối lượng dữ liệu nhỏ như đọc đồng hồ, giám sát và cảnh báo.

Ngoài giao tiếp di động cơ bản, con chip này còn tích hợp một cách sáng tạo bộ thu phát LPWA/FAN Sub-GHz có thể tùy chỉnh, hỗ trợ kết nối mạng cục bộ ở các dải tần được miễn giấy phép. Điều này cho phép phối hợp giữa các thiết bị ở mức năng lượng thấp ở phạm vi gần và tổng hợp dữ liệu mạng LAN khu vực, từ đó giải quyết những thiếu sót trong phạm vi phủ sóng của mạng di động cục bộ. Nó cũng có tính năng liên lạc vệ tinh phi mặt đất NTN, hỗ trợ tự động chuyển sang liên kết vệ tinh ở những khu vực không có trạm cơ sở mặt đất. Điều này giải quyết hoàn toàn các thách thức về kết nối trong các tình huống không có vùng phủ sóng di động, chẳng hạn như vùng núi xa xôi, đại dương, khu vực khai thác lộ thiên và thiết bị ở độ cao, cho phép kết nối mạng IoT toàn diện trên đất liền, trên biển và trên không. Các liên kết truyền thông khác nhau hoạt động độc lập mà không gây nhiễu lẫn nhau và có thể chuyển đổi thông minh dựa trên điều kiện mạng, đảm bảo tính ổn định và liên tục của truyền thông đầu cuối.

IV. Thiết kế tiêu thụ điện năng cực thấp: Được tối ưu hóa cho các thiết bị đầu cuối có tuổi thọ pin kéo dài

Giải quyết các yêu cầu cốt lõi của thiết bị đầu cuối IoT chạy bằng pin và thời gian chờ kéo dài,ALT1350kết hợp kiến ​​trúc quản lý năng lượng cực thấp độc quyền của Sony. Nó hỗ trợ nhiều cơ chế tiêu thụ điện năng thấp dành riêng cho IoT, chẳng hạn như PSM (Chế độ tiết kiệm năng lượng) và eDRX (Nghỉ ngơi sâu mở rộng), mang lại hiệu quả sử dụng năng lượng hàng đầu trong ngành. Mức tiêu thụ điện ở chế độ chờ di động có thể thấp tới 3μA, trong khi mức tiêu thụ điện ở chế độ ngủ bình thường là không đáng kể. Mức tiêu thụ điện năng ở chế độ hoạt động được điều chỉnh linh hoạt theo yêu cầu, khiến nó hoàn toàn phù hợp với các thiết bị đầu cuối IoT thụ động/năng lượng thấp chạy bằng pin hoặc năng lượng mặt trời.

Kiến trúc MCU kép cho phép quản lý năng lượng chính xác: lõi Cortex-M4 hiệu suất cao chỉ được kích hoạt trong quá trình xử lý dữ liệu, truyền mạng và điện toán thông minh và nhanh chóng chuyển sang chế độ ngủ sau khi hoàn thành nhiệm vụ; Trung tâm cảm biến Cortex-M0+ hoạt động ở trạng thái năng lượng thấp, luôn bật, chỉ xử lý việc thu thập dữ liệu cơ bản và giám sát trạng thái thiết bị, nhờ đó tránh tiêu hao điện năng do bộ xử lý lõi thường xuyên đánh thức. Thông qua việc phối hợp tối ưu hóa năng lượng phần cứng và phần mềm, các thiết bị đầu cuối IoT được trang bị chip này có thể đạt được tuổi thọ pin kéo dài vài năm hoặc thậm chí hơn một thập kỷ mà không cần sạc lại, giảm đáng kể chi phí bảo trì thiết bị và khiến chúng phù hợp với các kịch bản IoT không cần giám sát quy mô lớn.

V. Bảo mật thông minh và định vị chính xác: Trao quyền cho các ứng dụng IoT cao cấp

cácALT1350khắc phục những hạn chế của chip IoT công suất thấp truyền thống—cụ thể là sự thiếu thông minh và bảo mật yếu—bằng cách kết hợp một công cụ AI nhẹ. Nó hỗ trợ suy luận AI/ML công suất thấp ở biên, cho phép các hoạt động như khử nhiễu dữ liệu, phát hiện bất thường, dự đoán trạng thái và phân loại thông minh được thực hiện cục bộ trên thiết bị. Điều này giúp loại bỏ nhu cầu tải dữ liệu thô lên đám mây, từ đó giảm tải truyền tải mạng đồng thời nâng cao hiệu suất xử lý dữ liệu theo thời gian thực. Nó rất phù hợp với các kịch bản thông minh như cảm biến thông minh, dự đoán lỗi và giám sát hành vi.

Về mặt bảo mật, nó sử dụng kiến ​​trúc bảo mật phần cứng và phần mềm nhiều lớp, tích hợp các yếu tố bảo mật phần cứng chuyên dụng với hệ thống mã hóa phần mềm. Nó hỗ trợ lưu trữ dữ liệu được mã hóa, truyền mã hóa, xác thực thiết bị và bảo vệ chống giả mạo, bảo vệ hiệu quả trước các cuộc tấn công mạng như đánh cắp dữ liệu, giả mạo thiết bị và giả mạo lệnh. Điều này đáp ứng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về bảo mật dữ liệu và độ tin cậy của thiết bị cần thiết trong các tình huống như IoT công nghiệp, giám sát phúc lợi công cộng và tài chính thông minh.

Về khả năng định vị, chip tích hợp các công nghệ đa chiều bao gồm định vị vệ tinh GNSS, định vị tổng hợp trong nhà-ngoài trời và định vị hỗ trợ Wi-Fi. Nó hỗ trợ thu thập dữ liệu vị trí có độ chính xác cao và phù hợp với các tình huống như theo dõi hậu cần, nội địa hóa tài sản, giám sát thiết bị ngoài trời và theo dõi nhân sự trên thiết bị đeo. Hơn nữa, mô-đun định vị hoạt động phối hợp chặt chẽ với các hệ thống quản lý năng lượng và liên lạc để đạt được khả năng định vị năng lượng thấp liên tục, giải quyết các điểm yếu về mức tiêu thụ điện năng cao và kích thước lớn liên quan đến các mô-đun định vị truyền thống.

VI. Kịch bản ứng dụng cốt lõi: Bao phủ toàn diện tất cả các danh mục thiết bị đầu cuối IoT 5G

Tận dụng những lợi thế toàn diện về khả năng tích hợp cao, tiêu thụ điện năng thấp, kết nối toàn cầu, tính bảo mật và trí tuệ cao, Sony ALT1350có khả năng thích ứng rộng rãi với nhiều thiết bị đầu cuối 5G IoT khác nhau, cung cấp phạm vi bao phủ kịch bản toàn diện. Trong lĩnh vực IoT công nghiệp, nó có thể được sử dụng để giám sát tình trạng thiết bị công nghiệp, thu thập dữ liệu cảm biến dây chuyền sản xuất, thiết bị đầu cuối điều khiển công nghiệp ngoài trời và thiết bị giám sát từ xa cho các mỏ và mỏ dầu, đáp ứng nhu cầu của môi trường công nghiệp khắc nghiệt và hoạt động ổn định lâu dài; Trong lĩnh vực thành phố thông minh, nó hỗ trợ các thiết bị sử dụng năng lượng thấp quy mô lớn như đồng hồ đo nước, điện và gas thông minh, điều khiển chiếu sáng đường phố thông minh, giám sát nhiệt độ/độ ẩm môi trường và chất lượng không khí cũng như các thiết bị đầu cuối phân loại rác thải thông minh.

Trong lĩnh vực IoT ngoài trời và chuyên dụng, khả năng liên lạc vệ tinh của nó cho phép ứng dụng trong các tình huống không có vùng phủ sóng di động, chẳng hạn như giám sát biển, thăm dò địa chất thực địa, giám sát cháy rừng và thu thập dữ liệu khí tượng ở vùng sâu vùng xa; Trong lĩnh vực IoT tiêu dùng, nó hỗ trợ các thiết bị đeo thông minh tiêu thụ điện năng thấp, thiết bị đầu cuối định vị ngoài trời và nút cảm biến nhà thông minh; nó cũng củng cố các ứng dụng ngành dọc như theo dõi tài sản hậu cần thông minh, giám sát đất nông nghiệp thông minh, truy xuất nguồn gốc vật nuôi và giám sát thủy văn, khiến nó trở thành chip lõi linh hoạt phù hợp với 5G IoT trong mọi tình huống.

VII. Giá trị ngành: Định hình lại bối cảnh ngành thiết bị đầu cuối IoT 5G

Thiết bị đầu cuối IoT 5G truyền thống thường gặp phải các vấn đề như giải pháp phức tạp, mức tiêu thụ điện năng cao, thiết kế cồng kềnh, chi phí cao liên tục và khả năng thích ứng không đủ, đã cản trở việc áp dụng số lượng lớn thiết bị đầu cuối IoT. Thông qua cải tiến tích hợp cao trên một con chip duy nhất, SonyALT1350đơn giản hóa triệt để quy trình thiết kế phần cứng cho thiết bị đầu cuối 5G IoT, giảm gần 80% số lượng thành phần ngoại vi, từ đó giảm chi phí R&D, sản xuất và bảo trì một cách hiệu quả đồng thời rút ngắn thời gian đưa sản phẩm ra thị trường.

Hơn nữa, con chip này kết hợp các khả năng toàn diện bao gồm tiêu thụ điện năng thấp, kết nối toàn cầu, trí tuệ biên, bảo mật cao và định vị có độ chính xác cao, khắc phục những thiếu sót của chip truyền thống vốn nổi trội ở một chức năng duy nhất nhưng thiếu hiệu năng tổng thể. Nó cung cấp hỗ trợ cốt lõi cho các thiết bị đầu cuối 5G IoT nhẹ, thông minh, lâu dài và có độ tin cậy cao. Khả năng thích ứng giao thức 5G lặp đi lặp lại của nó cũng đảm bảo khả năng tương thích với các nâng cấp kỹ thuật và lặp lại mạng trong tương lai, kéo dài đáng kể vòng đời và giá trị tái sử dụng của các thiết bị đầu cuối, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của 5G IoT từ triển khai quy mô lớn sang phạm vi phủ sóng tinh tế, thông minh và toàn diện.

Bản tóm tắt

Là SoC 5G LTE-M/NB-IoT thế hệ mới, tích hợp cao, SonyALT1350xác định lại tiêu chuẩn ngành cho chip IoT công suất thấp 5G thông qua năm điểm mạnh cốt lõi: tích hợp đầy đủ tính năng trên một chip, giao tiếp đa chế độ toàn diện, mức tiêu thụ điện năng cực thấp, trí tuệ biên và bảo mật mạnh mẽ. Nó hoàn toàn phù hợp với các kịch bản kết nối quy mô lớn của 5G mMTC, cân bằng giữa tính linh hoạt với tính chuyên môn hóa và tính thực tế với thiết kế tiên tiến. Có khả năng đáp ứng toàn diện các yêu cầu về thiết bị đầu cuối IoT trên nhiều lĩnh vực—bao gồm công nghiệp, dịch vụ công cộng, nông nghiệp, hậu cần và thành phố thông minh—nó là giải pháp chuẩn mực để thúc đẩy triển khai quy mô lớn và nâng cấp nhẹ 5G IoT.