Silicon Labs 的 Pro Kit 可加快您的 Amazon Sidewalk 产品设计之路

物联网 (IoT) 受到许多无线协议的支持。这是因为没有任何一种单一技术能够适合所有应用，因此每种无线电都需要在范围、吞吐量和功耗之间进行权衡。

信号的频率越高，每秒传输的数据位就越多，从而提高了数据速率，但这种信号更容易被日常物体所吸收，并且衰减度也会增大，因而影响覆盖范围。例如，低功耗蓝牙 (LE) 的工作频带为 2.4 GHz，原始数据吞吐量高达 2 Mb/s，室外覆盖范围可达 100 m。与使用窄带传输的 sub-GHz 技术相比，窄带传输的范围可达 1 km，但吞吐量仅几百 Kb/s。

虽然 Wi-Fi 采用与低功耗蓝牙相同的 2.4 GHz 频带（不过 Wi-Fi 还有 5 GHz 工作频带），但是先进的调制技术使其能够提供更高的吞吐量，高达数百 Mb/s。在电源方面，低功耗蓝牙可以使用纽扣电池等小型电池运行数月之久，而 Wi-Fi 通常需要市电或相对笨重的充电电池。

这样权衡会让您很难为相关应用挑选最佳的无线电。即便是找到了最合适的无线电，也无法做到面面俱到。但是，如果两种甚至三种无线电效果更好，为什么只选择一种呢？Amazon Sidewalk 利用多种无线电来构建一个“社区网络”。该网络几乎可以将消费电子设备从任何地方免费安全地连接到互联网，并延伸到家庭以外的当地社区（图 1）。

图 1：Amazon Sidewalk 构建了一个由联网设备组成的免费社区网络。（图片来源：Amazon）

弥合网络差距

Amazon Sidewalk 目前适用于美国。该技术旨在缩小服务于智能家居的短距离无线技术（例如低功耗蓝牙和 Wi-Fi）与广域网 (WAN)（例如 LoRaWAN 和蜂窝物联网）之间的差距。例如，您的宠物可能佩戴了低功耗蓝牙跟踪器。如果宠物呆在院子里，那么找到她就很容易。但如果宠物由于贪玩而越过栅栏跑了出去，就会失去联系。而有了 Sidewalk，就能继续在街道上或角落里跟踪到您的宠物。

Amazon Sidewalk 社区网络将一直运行，并由家庭和商业建筑中数百万台启用 Sidewalk 的设备提供支持。例如公司的 Echo 智能扬声器和 Ring 安全摄像头。凭借这种广泛部署的基础设施，几乎就不需要增加额外的基础设施来支持最新技术。该公司表示，Sidewalk 的覆盖范围已超过 90% 的美国人口。

该技术融合了低功耗蓝牙与 Sub-GHz 无线电，前者实现了附近物体之间的通信，后者则用于长距离连续通信。社区的智能设备（例如 Amazon Echo、Dot 和 Ring）充当网络中的“Sidewalk 桥”。这些产品分配了少量的互联网带宽（最多 80 Kb/s）用于网关操作。借助网关的资源，任何 Sidewalk 产品都可以与云中的 Amazon Web Services (AWS) 连接，以显示有关设备的信息，例如其位置。Amazon 表示，Sidewalk 具有多层隐私和安全性保护。因此，对于连接到 Sidewalk 的其他人所拥有的设备，Sidewalk 桥的所有者不会收到这些设备的任何相关信息（图 2）。

图 2：Amazon Ring 等智能设备充当 Sidewalk 桥。Sidewalk 桥分配了少量的互联网带宽用于网关操作。（图片来源：Amazon）

Sidewalk 入门

Amazon Sidewalk 使用三种无线电来构建其社区网络：低功耗蓝牙 — 用于设备配置和连接到附近蓝牙设备；sub-GHz 频移键控 (FSK) — 用于长达 1.6 km 的连接；专有线性调频扩频 (CSS) 无线电 — 用于甚至更大的范围（几公里）。Sidewalk 产品通常会包括一种低功耗蓝牙无线电和另一种支持 FSK 或 CSS 远程协议之一的无线电。

如果您对 Sidewalk 开发和 RF 大致情况不了解，那么使用三种无线电可能听起来有点麻烦，但不用担心。目前有一些很好的集成开发工具可供帮助入门。例如，Silicon Labs 提供一种经过认证的解决方案，其中包括 Amazon Sidewalk SDK、无线硬件、安全措施以及开发套件和工具。

硬件基于 Amazon Sidewalk 专用的 KG100S-PK6130A Pro Kit。该套件包含一块主板和一个 SEGGER J-Link 调试器，该调试器还带有数据包跟踪接口 (PTI) 和虚拟 COM 端口。这些器件可以通过一个扩展针座，对所连接的无线电板以及外部硬件进行应用开发和调试。此外，该套件还有一个 915 MHz 天线。

Pro Kit 可搭配两块插入式无线电板：xG24-RB4187C 和 KG100S-RB4332A。第一块基于 Silicon Labs 的 EFR32MG24 收发器，可支持蓝牙 5.3 和其他 2.4 GHz 协议。第二块无线电板使用 Quectel 的 KG100S 收发器，该收发器将低功耗蓝牙无线电与远距离 sub-1 GHz (915 MHz) FSK 和 CSS 收发器相结合。KG100S 包括 Silicon Labs 的 EFR32BG21B 嵌入式微控制器（图 3）。

图 3：图中所示的 Pro Kit 搭载 KG100S 无线电板，因而更容易开始着手 Amazon Sidewalk 项目。（图片来源：Silicon Labs）

若要使用 Pro Kit 开始进行开发，只需下载并安装 Silicon Labs 的 Simplicity Studio 版本 5 集成开发环境 (IDE)，插入 Pro Kit 并使用 IDE 下载 Amazon Sidewalk SDK 即可。然后，您可以通过预编译的演示、应用说明和示例快速上手。Simplicity Studio 还包括高级工具，例如能量分析。这个工具将帮助您优化微控制器运行，并保持最终产品低功耗。

总结

对于美国市场，Amazon Sidewalk 技术非常精巧，能够将互补的无线电技术整合于一个精妙的社区网络解决方案中，并充分利用现有的基础设施，即亚马逊智能家居设备。尽管该技术使用多种无线电，但借助 Silicon Labs 的 Pro Kit 等开发工具，构建产品变得更加容易。只要选择一块无线电板，将开发套件插入公司的 IDE，然后下载一些预编译的代码，即可在几分钟内完成演示并运行。