【導讀】在互聯日益緊密的世界中，物聯網已成為我們日常生活中不可或缺的一部分。從智能家居設備到可穿戴設備，物聯網設備使我們變得更加高效、更加健康，并帶來了新的便利水平。由Amazon公司推出的Amazon Sidewalk是一個共享無線網絡，旨在將物聯網設備的覆蓋范圍擴展到家庭之外，將為物聯網設備帶來更多智能，并提供強大而可靠的連接。此外，支持跨品牌物聯網設備連接的Matter標準，也讓智能家居設備連接更容易。本文將為您介紹Amazon Sidewalk的架構與應用，以及由Silicon Labs所推出的Amazon Sidewalk解決方案，與Matter標準的最新發展。
在互聯日益緊密的世界中，物聯網已成為我們日常生活中不可或缺的一部分。從智能家居設備到可穿戴設備，物聯網設備使我們變得更加高效、更加健康，并帶來了新的便利水平。由Amazon公司推出的Amazon Sidewalk是一個共享無線網絡，旨在將物聯網設備的覆蓋范圍擴展到家庭之外，將為物聯網設備帶來更多智能，并提供強大而可靠的連接。此外，支持跨品牌物聯網設備連接的Matter標準，也讓智能家居設備連接更容易。本文將為您介紹Amazon Sidewalk的架構與應用，以及由Silicon Labs所推出的Amazon Sidewalk解決方案，與Matter標準的最新發展。
擴展物聯網設備連接范圍的共享無線網絡
為了讓我們的世界更智能、更安全、更互聯，Amazon Sidewalk提出了一個新穎的概念，利用現有的Amazon Echo和Ring設備作為橋梁來創建社區范圍的網絡。它不僅通過擴展設備范圍徹底改變了物聯網連接，還彌合了家庭和社區之間的差距。
Amazon Sidewalk是一個共享的無線網絡，允許兼容設備通過共享網絡相互通信，其使用Amazon Sidewalk Bridge橋接器（如兼容的Amazon Echo和Ring設備）來實現該網絡上設備之間的通信，該網絡超越了個人家庭，連接了更廣泛區域的設備。Amazon Sidewalk可實現家庭和家庭外低帶寬、長距離的可靠連接，可連接物聯網設備及戶外照明、運動傳感器和基于位置的跟蹤器等設備。Amazon Sidewalk可使用多種通信協議，包括可用于家庭內的短距離通信的藍牙低功耗（LE），以及在900 MHz頻率下運行的CSS和FSK無線電協議，可實現更遠距離的通信。
Amazon Sidewalk構建在由無線電、網絡和應用層組成的體系結構之上，它可支持3種不同的射頻（RF）協議。無線電層用于使用藍牙低功耗、CSS或FSK為Amazon Sidewalk設備進行通信，應用層則位于網絡層和藍牙低功耗協議棧之上，對于FSK和CSS，則有一個額外的網絡層。網絡層用于處理設備之間的數據路由和轉發，確保整個Amazon Sidewalk網絡的無縫通信。應用層用于管理特定設備的應用和服務，所有Amazon Sidewalk設備均通過適用于Amazon Sidewalk的AWS IoT Core連接到云。
Amazon Sidewalk借助Sidewalk Bridge設備（包括部分Echo和Ring設備）來創建低帶寬網絡。這些網橋設備共享您的互聯網帶寬的一小部分，這些帶寬匯集在一起為您和您的鄰居提供服務。當更多鄰居參與時，網絡就會變得更加強大。如果Sidewalk Bridge設備失去Wi-Fi連接，Amazon Sidewalk可以簡化將其重新連接到路由器的過程，它還可以幫助保持室外或車庫內支持Sidewalk的設備保持連接。Sidewalk還可與Tile之類的跟蹤設備配合使用，以幫助找到家外的貴重物品，并具有多層隱私和安全性。
具拓展性的Amazon Sidewalk網絡架構
Amazon Sidewalk是一個由附近橋接器（Bridge）設備組成的低帶寬無線網絡。Amazon Sidewalk Bridge橋接器設備所有者可選擇共享一小部分互聯網帶寬，為Amazon Sidewalk范圍內的兼容設備提供無線連接服務，每個參與的Bridge橋接器設備都會擴展網絡范圍。Amazon Sidewalk將可解鎖新設備的可能性，支持Amazon Sidewalk的設備包括智能公共設備、電器和消費類設備，其還可用于公園管理、環境管理、機場等。
不同于基于單一網關的許多物聯網技術，Amazon Sidewalk基于附近橋接器的單一分布式網絡體系結構，在一個地區擁有更多的Amazon Sidewalk Bridges橋接器可以提高網絡的有效性。在擴展基礎設施時，橋接器會形成分布式網絡，允許設備在范圍內連接并將數據發送到任何橋接器，而不是僅限于某個特定的橋接器。Amazon Sidewalk Bridge橋接器從兼容的設備中拉取消息，并通過AWS云以多層安全方式將其發送給用戶。
Amazon Sidewalk可在無線電層使用三種不同的物理層（PHY）來應對不同的網絡用例，包括藍牙低功耗、1 GHz以下GFSK與1 GHz以下CSS。藍牙低功耗用于家庭內以及連接設備至電話的連接性，藍牙低功耗無線電PHY可用于家庭內的Amazon Sidewalk應用，可為設備（如基于位置的設備）提供短距離連接，并將設備連接到具有Amazon Sidewalk覆蓋范圍的智能手機。
1 GHz以下GFSK則用于家庭內和前門外，GFSK無線電PHY可覆蓋的面積多達1英畝，并可應對需要覆蓋獨立建筑物和庭院的應用，如游泳池、水療館和節水設施。GFSK甚至可憑借Amazon Sidewalk的覆蓋范圍支持智慧城市和社區應用。
1 GHz以下CSS則可用于家庭內和柵欄外，CSS（線性調頻擴頻）無線電PHY的覆蓋范圍可達數英里，可支持距離最近橋接器很遠的應用，包括在Amazon Sidewalk覆蓋范圍內的智能社區、大學和農業設施。
提供最完整的Amazon Sidewalk開發生態系統
為了加速客戶開發支持Amazon Sidewalk的設備，物聯網解決方案的領先提供商Silicon Labs，針對Amazon Sidewalk為物聯網設備制造商提供最完整、一站式的開發生態系統，包括Amazon Sidewalk SDK（軟件開發工具包）、無線硬件、安全性、開發套件和工具，從而簡化客戶的開發流程，降低成本，并加快實現創收。
Silicon Labs推出經過認證的SDK可簡化Amazon Sidewalk設備的開發、降低成本并加快上市時間，并提供一系列硬件選項，包括SG28雙頻SoC、SG23 SoC和BG21/BG24藍牙低功耗模塊等無線硬件。安全性在物聯網中至關重要，Silicon Labs也推出解決方案來確保Amazon Sidewalk設備具有強大的安全功能，且開發人員可以運用開發套件和工具，來訪問從概念到產品發布所需的集成工具和服務。
Silicon Labs并與Amazon密切合作，在硬件路線圖上持續創新，以確保與Amazon不斷發展的生態系統的兼容性，并進行軟件定期更新，來增強設備性能和安全性。為協助客戶開發Amazon Sidewalk設備時，方便選擇合適的硬件，Silicon Labs推出Amazon Sidewalk硬件選擇指南，將可幫助開發人員了解Silicon Labs的集成工具和服務組合，為其支持Sidewalk的設備，選擇理想的模塊或SoC以及相關的開發硬件，以幫助推動從概念到發布的完整開發之旅。
業界領先的Amazon Sidewalk解決方案
Silicon Labs推出的SG23（EFR32SG23）是一款適用于Amazon Sidewalk的GHz以下FSK無線SoC，這款安全、低功耗、高性能的SoC配備運行速度高達78 MHz的ARM Cortex?-M33，以及512 kB閃存和64 kB RAM，其活動電流和睡眠電流非常低，因此非常適合于電池供電型Amazon Sidewalk智能家居設備，如門、窗和溫度傳感器設備等。EFR32SG23可提供超出前門的可靠范圍，可覆蓋像是獨立建筑、游泳池和水療中心，其鏈路預算為129.5 dBm，可提供長距離的可靠通信，專用的安全內核支持Silicon Labs的Secure Vault? High，為設備帶來業界領先的物聯網安全性，保護無線數據和設備免受遠程和本地攻擊。
Silicon Labs的SG28（EFR32SG28）是另一款適用于Amazon Sidewalk設備的安全低功耗雙頻無線SoC，支持GHz以下FSK和藍牙低功耗，可在家中和前門之外分別使用藍牙低功耗和GHz以下FSK提供可靠的連接，以覆蓋更大的網絡范圍。這款低功耗設備配備了運行頻率高達78 MHz的ARM Cortex?-M33，以及1024 kB閃存和256 kB RAM，支持高達49個GPIO，其活動電流和睡眠電流非常低，因此非常適合于電池供電的終端設備，以及需要更多資源的應用場景。SG28的鏈路預算為128.6 dBm，可提供長距離的可靠通信，同樣支持Silicon Labs專用的Secure Vault? High安全內核，確保設備聯網的安全性。
Silicon Labs還推出適用于Amazon Sidewalk的Silicon Labs Pro套件，提供用于評估和開發大容量、可擴展Amazon Sidewalk設備的必要工具。該套件支持Amazon Sidewalk的所有3種協議，包括藍牙低功耗、GHz以下FSK和CSS無線協議。這款無線專業套件包含一個KG100S無線電板，其提供完整的參考設計，可支持在Amazon Sidewalk中使用的藍牙、FSK和CSS協議。它還包括一個BG24無線電板和FSK/CSS適配器板，適合于需要分立設計的客戶。這款無線專業套件主板還包含帶數據包跟蹤接口，以及虛擬COM端口的板載J-LINK調試器，可通過擴展頭對連接的無線電板和外部硬件，進行應用程序開發和調試。這款Amazon Sidewalk專業套件可提供用于開發大批量、可擴展物聯網應用所需的所有工具。
Matter標準讓跨品牌智能家居設備連接更容易
雖然構建智能家居是想讓我們的生活更輕松，但管理智能家居設備可能是一件苦差事，尤其是當您混合搭配不同品牌的設備時。這是因為許多智能家居設備只能使用制造商的專有應用程序。那些像是Google Home、Alexa、HomeKit或SmartThings確實支持較大的智能家居生態系統，但通常都被困在各自的生態系統中，從而限制了您的設備選擇。
另一方面，雖然藍牙和Wi-Fi是很好的通信協議，因為它們得到了廣泛的支持，但Thread（專為Matter智能家居設備設計的低功耗網狀網絡協議）在智能家居方面具有多種優勢。Thread不僅非常節能（這對于電池供電的智能家居設備來說非常重要），而且其網狀網絡性質允許設備相互中繼信號并更有效地自動調整和路由數據。這使得Thread能夠提供更強大、更可靠的連接，而且也很容易擴展。
Matter是由連接標準聯盟（簡稱CSA）開發的免版稅連接標準。Matter的目標是為智能家居設備創建一種可互操作的方式來相互通信。借助Matter，您可以將經過Matter認證的智能家居設備（例如電燈開關或恒溫器）連接到與Matter兼容的應用程序或集線器，而無需考慮制造商是誰。
目前蘋果的iPhone 15 Pro和Pro Max配備Thread無線電，成為首款配備該功能的智能手機，新版的iOS 17.6、macOS 14.6、watchOS 10.6和tvOS 17.6中，也將添加對這些新功能的代碼參考支持。另一方面，也已經有許多運行Android 15的部分移動設備將支持Thread協議，這將有助于Matter智能家居設備的快速推廣。
結語
Amazon Sidewalk是一項專為物聯網設備設計的網絡服務，旨在為家庭和小區中的智能設備提供更廣泛的連接性。通過利用低帶寬的藍牙和900 MHz的頻段，Amazon Sidewalk能夠擴展設備的覆蓋范圍，即使是在Wi-Fi信號較弱或無信號的區域。這項技術不僅提升了設備的性能和用戶體驗，還為設備的定位、監控和管理提供了更靈活的解決方案。Amazon Sidewalk的出現，為智能家居和智慧城市的發展注入了新的動力，使得物聯網設備能夠更加智能、高效地運作。Silicon Labs推出了完整的Amazon Sidewalk開發環境與解決方案，將會是您開發相關產品的最佳合作伙伴之一。另一方面，iOS與Android也開始支持Matter標準，這將讓跨品牌智能家居設備連接更為便捷，為未來智能家居應用的推廣，鋪平了道路。
本文轉載自：艾睿電子
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