Silicon Labs 的 Pro 套件能加快 Amazon Sidewalk 產品設計

物聯網 (IoT) 有許多無線協定的支援。這是因為沒有單一技術可完全適用各種應用，因此，每個無線電在傳輸範圍、傳輸量和功耗方面都有所折衷。

頻率較高的訊號，每秒可傳輸的數據較多，因此可提高數據傳輸率，但也較容易遭到日常物體吸收，且衰減度較高，進而影響傳輸範圍。例如，低功耗藍牙 (BLE) 在 2.4 GHz 頻段中運作，原始數據傳輸量可高達 2 Mbit/s，戶外傳輸範圍可達 100 m。相較之下，使用窄頻傳輸的 sub-GHz 技術，傳輸範圍可達 1 km，但傳輸量只有幾百 Kbit/s。

雖然 Wi-Fi 和 BLE 都採用 2.4 GHz 頻段 (但 Wi-Fi 也可在 5 GHz 頻段運作)，不過 Wi-Fi 採用先進的調變技術，因此傳輸量高出許多，可高達數百 Mbit/s。在功耗方面，BLE 能以鈕釦型電池等小型電池運作數月，但 Wi-Fi 通常需要主電源或相對較大的充電電池來運作。

在折衷下，很難替應用挑選最適合的無線電。即使選出了最合適的無線電，也無法面面俱到。但如果使用兩三個無線電效果更好，何必只挑一個呢？Amazon Sidewalk 就使用多個無線電建構「社區網路」。這個網路幾乎能從任何地方，讓消費性裝置免費安全地連上網路，並延伸到住家以外的本地社區 (圖 1)。

圖 1：Amazon Sidewalk 建構一個連網裝置的免費社區網路。(圖片來源：Amazon)

縮小網路差距

Amazon Sidewalk 目前可用於美國境內。此技術可在適合智慧家庭應用的短距無線技術 (如 BLE 和 Wi-Fi) 與廣域網路 (如 LoRaWAN 和蜂窩式 IoT) 之間填補覆蓋範圍空白。例如，您的寵物可能配有 BLE 追蹤器，當原本應待在院子裡的寵物因貪玩越過圍欄不見蹤影時，就有助於找到寵物。透過 Sidewalk，您的寵物即使在大街上和街角也能持續受到追蹤。

Amazon Sidewalk 社區網路會全天候運作，住家和商業大樓內數百萬個既有的 Sidewalk 功能裝置，也將支援此網路，例如 Amazon 的 Echo 智慧型揚聲器和 Ring 保安攝影機。有了這個廣泛部署的基礎架構，不太需要增添其他基礎架構，就可支援最新的技術。Amazon 表示，Sidewalk 覆蓋範圍已擴大到 90% 以上的美國人口。

此技術針對近物通訊採用 BLE，更結合 sub-GHz 無線電，可在更遠的距離內持續維持通訊。社區內的智慧裝置，如 Amazon Echo、Dot 和 Ring，都可在此網路中當作「Sidewalk 橋接器」使用。這些產品可分配少量網際網路頻寬 (最大達 80 Kbit/s) 當作操作所需的閘道器。透過此閘道器的資源，任何 Sidewalk 產品都能和雲端的 Amazon Web Services (AWS) 連線，以揭示裝置的資訊，例如裝置的位置。Amazon 表示，Sidewalk 有多層隱私與安全性保護。因此，Sidewalk 橋接器的持有人，不會收到連線到 Sidewalk 之他人裝置的任何資訊 (圖 2)。

圖 2：Amazon Ring 等智慧裝置可當作 Sidewalk 橋接器。Sidewalk 橋接器會分配少量網際網路頻寬當作操作所需的閘道器。(圖片來源：Amazon)

Sidewalk 入門

Amazon Sidewalk 使用三種無線電建構社區網路：BLE 用於裝置佈建和連線至附近的藍牙裝置；sub-GHz 頻移鍵控 (FSK) 用於長達 1 英里 (1.6 公里) 的連線；自行研發的線性展頻 (CSS) 無線電則用於更遠的範圍 (數公里)。Sidewalk 產品通常含有 BLE 無線電，以及另一個支援 FSK 或 CSS 遠距協定的無線電。

如果您剛接觸 Sidewalk 開發與 RF 技術，這三種無線電的運用可能令您望之卻步，但別擔心，有一些不錯的整合式開發工具有助於入門。例如，Silicon Labs 有一個經過認證的解決方案，其中含有 Amazon Sidewalk SDK、無線硬體、安全防護以及開發套件與工具。

此硬體採用針對 Amazon Sidewalk 設計的 KG100S-PK6130A Pro 套件。此套件包含一個主板，搭配 SEGGER J-Link 除錯器，以及封包追蹤介面 (PTI) 和虛擬 COM 埠。這些元件能讓人透過擴充排針座，針對附接的無線電板以及外部硬體進行應用開發與除錯。此套件還具有 915 MHz 天線。

Pro 套件能搭配兩張無線電擴充卡：xG24-RB4187C 和 KG100S-RB4332A。前者採用 Silicon Labs 的 EFR32MG24 收發器，可支援藍牙 5.3 及其他 2.4 GHz 協定。後者則採用 Quectel 的 KG100S 收發器，其結合 BLE 無線電和遠距 sub-1 GHz (915 MHz) FSK 和 CSS 收發器。KG100S 含有 Silicon Labs 的嵌入式 EFR32BG21B 微控制器 (圖 3)。

圖 3：此為 Pro 套件和 KG100S 無線電板，能讓人輕鬆展開 Amazon Sidewalk 專案。(圖片來源：Silicon Labs)

要使用 Pro 套件進行開發，只要下載及安裝 Silicon Labs 的 Simplicity Studio 第 5 版整合式開發環境 (IDE)、插入 Pro 套件，並使用 IDE 下載 Amazon Sidewalk SDK 即可。裡面提供預先編譯的示範項目、應用說明和範例，有助於迅速開始使用。Simplicity Studio 亦隨附能源曲線等進階工具。此工具有助於發揮最佳化的微控制器運作，並讓終端產品達到低功耗。

結論

對美國市場而言，Amazon Sidewalk 是一項巧妙技術，能將多項彼此互補的無線電技術整合在一個精妙的社區網路解決方案中，就可利用既有的基礎架構，即 Amazon 的智慧家庭裝置。此技術雖然使用多種無線電，但只要利用 Silicon Labs 的 Pro 套件等開發工具，就可讓產品開發工作更加輕鬆。只要挑選一款無線電板、將開發套件插入該公司的 IDE 中，然後下載一些預先編譯的程式碼，幾分鐘內就能執行展示項目。