Blog de la compañía SoC Sony ALT1350 LTE-M/NB-IoT altamente integrado para 5G/IoT

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. suministra SonyALT1350, un SoC LTE-M/NB-IoT altamente integrado diseñado para el mercado masivo de IoT 5G.

En medio de la ola de implementación a gran escala de 5G IoT, la tecnología de red de área amplia de bajo consumo (LPWAN) se ha convertido en la piedra angular para conectar una gran cantidad de dispositivos. Gracias a su baja latencia, amplia cobertura y bajo consumo de energía, LTE-M y NB-IoT se han convertido en las principales soluciones de comunicación para escenarios como ciudades inteligentes, detección industrial, dispositivos portátiles inteligentes y monitoreo remoto. sonyALT1350es un chip SoC 5G IoT innovador y altamente integrado que supera los puntos débiles de los chips IoT tradicionales (como funcionalidad limitada, periféricos redundantes y alto consumo de energía) al integrar comunicación celular multimodo, comunicación satelital, comunicación local de campo cercano, inteligencia de borde, cifrado seguro y adquisición de datos de sensores dentro de una arquitectura de un solo chip. Es una solución central integrada que cumple con los estándares 5G versión 15/16/17 y está diseñada para aplicaciones de IoT en todos los escenarios, lo que reduce significativamente el costo del hardware, el tamaño y los umbrales de consumo de energía para los dispositivos finales de IoT.

I. Posicionamiento del producto principal: SoC insignia 5G LPWA integrado

el sonyALT1350es la primera solución de IoT de un solo chip del mundo que integra comunicación celular LTE-M/NB-IoT, comunicación LPWA de banda sub-GHz sin licencia, comunicación satelital no terrestre NTN, potencia informática de IA de vanguardia y capacidades de posicionamiento multidimensional, apuntando precisamente a los requisitos de los escenarios de comunicación masiva de tipo máquina (mMTC) 5G. A diferencia de las soluciones tradicionales de chips discretos, este SoC elimina los periféricos redundantes y los diseños de módulos independientes, logrando una integración nativa de cinco capacidades principales: comunicación, potencia informática, detección, seguridad y posicionamiento. Puede admitir de forma independiente el funcionamiento completo de los dispositivos finales de IoT sin la necesidad de microcontroladores, módulos de comunicación o componentes de cifrado de seguridad adicionales.

El chip es compatible con el estándar 3GPP Versión 15 y se puede adaptar a protocolos avanzados de 5G IoT, como la Versión 16 y la Versión 17, mediante actualizaciones de software. Con su capacidad de adaptarse a lo largo de un ciclo de vida extendido, no solo cumple con los requisitos actuales de red 4G/5G IoT, sino que también es capaz de adaptarse a futuras iteraciones de tecnología 5G IoT liviana, lo que lo convierte en un chip central de IoT de grado industrial que equilibra la practicidad con un diseño con visión de futuro.

II. Arquitectura altamente integrada: hardware mínimo, potencia informática integral

ElALT1350emplea una arquitectura heterogénea patentada y altamente integrada que combina una MCU de doble núcleo, almacenamiento de gran capacidad, un centro de detección inteligente y varias interfaces de comunicación RF, logrando una cobertura completa en un solo chip y simplificando significativamente el diseño del hardware del terminal. Su arquitectura de hardware central es líder en la industria y cuenta con un núcleo de procesamiento principal Arm Cortex-M4, junto con 1 MB de NVRAM y 752 KB de RAM de alta velocidad. Esto permite la ejecución independiente de varias aplicaciones de IoT, algoritmos de procesamiento de datos y pilas de protocolos de comunicación, eliminando la necesidad de una MCU de control principal externa y cumpliendo con los requisitos de computación de borde liviana en el terminal. También integra un centro de detección de consumo ultrabajo Arm Cortex-M0+, que actúa como un núcleo de detección residente dedicado a la recopilación de datos de sensores las 24 horas, el monitoreo del estado y el control de activación de bajo consumo, equilibrando el rendimiento en tiempo real con una eficiencia energética extrema.

En términos de interfaces y expansión de almacenamiento, el chip presenta de forma nativa una memoria flash SPI de 4 cables e interfaces de expansión PSRAM, lo que admite una adaptación flexible a los periféricos de almacenamiento convencionales. También integra la tecnología de tarjeta SIM integrada iSIM, lo que elimina la necesidad de una ranura y una tarjeta SIM externas, reduciendo así aún más el espacio que ocupa el dispositivo y mejorando su resistencia a los golpes y la humedad, lo que lo hace adecuado para entornos hostiles como entornos industriales y exteriores. Además, el chip incorpora un elemento de seguridad de hardware dedicado, un motor de posicionamiento multimodo y una unidad de procesamiento de IA, haciendo realidad el concepto integrado de "un chip = controlador + comunicación + detección + seguridad + posicionamiento + computación inteligente". Esto resuelve por completo los problemas de apilamiento de hardware complejo, altas tasas de falla y altos costos asociados con los dispositivos IoT tradicionales.

III. Capacidades de comunicación integrales: redes globales terrestres y satelitales

La fuerza central de laALT1350radica en su capacidad para integrar múltiples protocolos de comunicación, cubriendo tres sistemas de redes principales: redes celulares de área amplia, redes locales de área local de baja potencia y comunicaciones por satélite. Esto permite una conectividad perfecta y sin interrupciones en todas las regiones, atendiendo a los requisitos de comunicación de diversos escenarios. En términos de comunicación celular, es totalmente compatible con el funcionamiento en modo dual con LTE-M (Cat-M1) y NB-IoT. Con LTE-M, la velocidad del enlace descendente puede alcanzar hasta 588 Kbps, mientras que la velocidad del enlace ascendente está optimizada para una transmisión de datos estable de baja a media, equilibrando una baja latencia con una amplia cobertura; el modo NB-IoT se centra en la transmisión de velocidad ultrabaja, alcance ultralargo y potencia ultrabaja, lo que lo hace perfectamente adecuado para escenarios de alta frecuencia y pequeño volumen de datos, como lectura de medidores, monitoreo y alertas.

Además de la comunicación celular básica, el chip integra de manera innovadora un transceptor LPWA/FAN Sub-GHz personalizable, que admite redes locales en bandas de frecuencia exentas de licencia. Esto permite la coordinación entre dispositivos de baja potencia a corta distancia y la agregación de datos LAN regionales, abordando así las deficiencias de la cobertura de la red celular local. También cuenta con capacidades de comunicación satelital no terrestre NTN, que admite la conmutación automática a enlaces satelitales en áreas donde las estaciones base terrestres no están disponibles. Esto resuelve completamente los desafíos de conectividad en escenarios sin cobertura celular, como regiones montañosas remotas, el océano, áreas mineras a cielo abierto y equipos de gran altitud, lo que permite una conexión integral de redes de IoT en tierra, mar y aire. Los diversos enlaces de comunicación funcionan de forma independiente sin interferir entre sí y pueden cambiar de forma inteligente según las condiciones de la red, lo que garantiza la estabilidad y continuidad de las comunicaciones de los terminales.

IV. Diseño de consumo de energía ultrabajo: optimizado para terminales con duración extendida de la batería

Al abordar los requisitos básicos de los terminales IoT alimentados por baterías y los períodos de espera prolongados, elALT1350incorpora la arquitectura de administración de energía ultrabaja patentada de Sony. Admite varios mecanismos de bajo consumo específicos de IoT, como PSM (modo de ahorro de energía) y eDRX (descanso profundo extendido), lo que ofrece una eficiencia energética líder en la industria. El consumo de energía en el modo de espera celular puede ser tan bajo como 3 μA, mientras que el consumo de energía en el modo de suspensión normal es insignificante. El consumo de energía en modo activo se ajusta dinámicamente según la demanda, lo que lo hace perfectamente adecuado para terminales IoT pasivos/de baja potencia que funcionan con baterías o energía solar.

La arquitectura de MCU dual permite una administración precisa de la energía: el núcleo Cortex-M4 de alto rendimiento solo se activa durante el procesamiento de datos, la transmisión de red y la computación inteligente, y vuelve al modo de suspensión rápidamente una vez que se completan las tareas; El concentrador de sensores Cortex-M0+ funciona en un estado de bajo consumo y siempre encendido, manejando solo la recopilación de datos básicos y el monitoreo del estado del dispositivo, evitando así el consumo de energía causado por las frecuentes reactivaciones del procesador central. A través de la optimización coordinada de la energía del hardware y el software, los terminales IoT equipados con este chip pueden alcanzar una duración de batería de varios años o incluso más de una década sin recargar, lo que reduce significativamente los costos de mantenimiento de los dispositivos y los hace adecuados para escenarios de IoT desatendidos a gran escala.

V. Seguridad inteligente y posicionamiento preciso: potenciar las aplicaciones de IoT de alta gama

ElALT1350supera las limitaciones de los chips IoT tradicionales de bajo consumo (es decir, la falta de inteligencia y la seguridad débil) al incorporar un motor de IA liviano. Admite inferencia AI/ML de bajo consumo en el borde, lo que permite realizar operaciones como eliminación de ruido de datos, detección de anomalías, predicción de estado y clasificación inteligente localmente en el dispositivo. Esto elimina la necesidad de cargar datos sin procesar en la nube, lo que reduce la carga de transmisión de la red y mejora al mismo tiempo el rendimiento en tiempo real del procesamiento de datos. Es muy adecuado para escenarios inteligentes como detección inteligente, predicción de fallas y monitoreo de comportamiento.

En el frente de la seguridad, emplea una arquitectura de seguridad de hardware y software de múltiples capas, integrando elementos de seguridad de hardware dedicados con un sistema de cifrado de software. Admite almacenamiento de datos cifrados, transmisión cifrada, autenticación de dispositivos y protección a prueba de manipulaciones, defendiendo eficazmente contra ataques cibernéticos como el robo de datos, la falsificación de dispositivos y la manipulación de comandos. Esto cumple con los estrictos estándares de seguridad de datos y confiabilidad de dispositivos requeridos en escenarios como IoT industrial, monitoreo del bienestar público y finanzas inteligentes.

En términos de capacidades de posicionamiento, el chip integra tecnologías multidimensionales que incluyen posicionamiento por satélite GNSS, posicionamiento de fusión interior-exterior y posicionamiento asistido por Wi-Fi. Admite la recopilación de datos de ubicación de alta precisión y es adecuado para escenarios como seguimiento logístico, localización de activos, monitoreo de equipos exteriores y seguimiento de personal portátil. Además, el módulo de posicionamiento trabaja en estrecha coordinación con los sistemas de comunicación y administración de energía para lograr un posicionamiento continuo de baja potencia, abordando los puntos débiles del alto consumo de energía y el gran tamaño asociados con los módulos de posicionamiento tradicionales.

VI. Escenarios de aplicaciones principales: cobertura integral de todas las categorías de terminales 5G IoT

Aprovechando sus amplias ventajas de alta integración, bajo consumo de energía, conectividad global, alta seguridad e inteligencia, Sony ALT1350es ampliamente adaptable a varios dispositivos terminales 5G IoT y ofrece una cobertura integral de escenarios. En el sector de IoT industrial, se puede utilizar para el monitoreo del estado de equipos industriales, la recopilación de datos de sensores de líneas de producción, terminales de control industrial al aire libre y equipos de monitoreo remoto para minas y yacimientos petrolíferos, satisfaciendo las demandas de entornos industriales hostiles y una operación estable a largo plazo; En el sector de las ciudades inteligentes, admite dispositivos de bajo consumo a gran escala, como medidores inteligentes de agua, electricidad y gas, control inteligente del alumbrado público, monitoreo de la temperatura/humedad ambiental y la calidad del aire, y terminales inteligentes de clasificación de residuos.

En los sectores de IoT especializado y al aire libre, sus capacidades de comunicación satelital permiten aplicaciones en escenarios sin cobertura celular, como monitoreo marino, exploración geológica de campo, monitoreo de incendios forestales y recopilación de datos meteorológicos en áreas remotas; En el sector de IoT de consumo, admite dispositivos portátiles inteligentes de bajo consumo, terminales de posicionamiento exterior y nodos de sensores domésticos inteligentes; también respalda aplicaciones industriales verticales, como el seguimiento inteligente de activos logísticos, el monitoreo inteligente del suelo agrícola, la trazabilidad del ganado y el monitoreo hidrológico, lo que lo convierte en un chip central versátil adecuado para 5G IoT en todos los escenarios.

VII. Valor de la industria: remodelación del panorama de la industria de terminales 5G IoT

Los terminales 5G IoT tradicionales generalmente adolecen de problemas como soluciones complejas, alto consumo de energía, diseños voluminosos, costos persistentemente altos y adaptabilidad insuficiente, que han obstaculizado la adopción a gran escala de un número masivo de terminales IoT. A través de una innovación altamente integrada en un solo chip, SonyALT1350simplifica radicalmente el proceso de diseño de hardware para terminales 5G IoT, reduciendo la cantidad de componentes periféricos en casi un 80%, reduciendo así efectivamente los costos de I+D, producción y mantenimiento, al tiempo que acorta el tiempo de comercialización.

Además, el chip combina capacidades integrales que incluyen bajo consumo de energía, conectividad global, inteligencia de punta, alta seguridad y posicionamiento de alta precisión, superando las deficiencias de los chips tradicionales que destacan en una sola función pero carecen de rendimiento general. Proporciona soporte central para terminales 5G IoT livianos, inteligentes, duraderos y altamente confiables. Su capacidad de adaptación iterativa del protocolo 5G también garantiza la compatibilidad con futuras actualizaciones técnicas e iteraciones de red, ampliando significativamente el ciclo de vida y el valor de reutilización de los dispositivos terminales y facilitando la evolución de 5G IoT desde un despliegue a gran escala hacia una cobertura refinada, inteligente y completa.

Resumen

Como SoC 5G LTE-M/NB-IoT altamente integrado de nueva generación, SonyALT1350redefine el estándar de la industria para chips IoT 5G de bajo consumo a través de cinco puntos fuertes: integración con todas las funciones de un solo chip, comunicación multimodo integral, consumo de energía ultrabajo, inteligencia de punta y seguridad sólida. Se adapta perfectamente a los escenarios de conectividad masiva de 5G mMTC, equilibrando versatilidad con especialización y practicidad con un diseño con visión de futuro. Capaz de satisfacer de manera integral los requisitos de los terminales de IoT en múltiples sectores, incluidos la industria, los servicios públicos, la agricultura, la logística y las ciudades inteligentes, se erige como una solución de referencia para impulsar la implementación a gran escala y la actualización liviana de 5G IoT.