在互联日益紧密的世界中，物联网已成为我们日常生活中不可或缺的一部分。从智能家居设备到可穿戴设备，物联网设备使我们变得更加高效、更加健康，并带来了新的便利水平。由Amazon公司推出的Amazon Sidewalk是一个共享无线网络，旨在将物联网设备的覆盖范围扩展到家庭之外，将为物联网设备带来更多智能，并提供强大而可靠的连接。此外，支持跨品牌物联网设备连接的Matter标准，也让智能家居设备连接更容易。本文将为您介绍Amazon Sidewalk的架构与应用，以及由Silicon Labs所推出的Amazon Sidewalk解决方案，与Matter标准的最新发展。
扩展物联网设备连接范围的共享无线网络
为了让我们的世界更智能、更安全、更互联，Amazon Sidewalk提出了一个新颖的概念，利用现有的Amazon Echo和Ring设备作为桥梁来创建社区范围的网络。它不仅通过扩展设备范围彻底改变了物联网连接，还弥合了家庭和社区之间的差距。
Amazon Sidewalk是一个共享的无线网络，允许兼容设备通过共享网络相互通信，其使用Amazon Sidewalk Bridge桥接器（如兼容的Amazon Echo和Ring设备）来实现该网络上设备之间的通信，该网络超越了个人家庭，连接了更广泛区域的设备。Amazon Sidewalk可实现家庭和家庭外低带宽、长距离的可靠连接，可连接物联网设备及户外照明、运动传感器和基于位置的跟踪器等设备。Amazon Sidewalk可使用多种通信协议，包括可用于家庭内的短距离通信的蓝牙低功耗（LE），以及在900 MHz频率下运行的CSS和FSK无线电协议，可实现更远距离的通信。
Amazon Sidewalk构建在由无线电、网络和应用层组成的体系结构之上，它可支持3种不同的射频（RF）协议。无线电层用于使用蓝牙低功耗、CSS或FSK为Amazon Sidewalk设备进行通信，应用层则位于网络层和蓝牙低功耗协议栈之上，对于FSK和CSS，则有一个额外的网络层。网络层用于处理设备之间的数据路由和转发，确保整个Amazon Sidewalk网络的无缝通信。应用层用于管理特定设备的应用和服务，所有Amazon Sidewalk设备均通过适用于Amazon Sidewalk的AWS IoT Core连接到云。
Amazon Sidewalk借助Sidewalk Bridge设备（包括部分Echo和Ring设备）来创建低带宽网络。这些网桥设备共享您的互联网带宽的一小部分，这些带宽汇集在一起为您和您的邻居提供服务。当更多邻居参与时，网络就会变得更加强大。如果Sidewalk Bridge设备失去Wi-Fi连接，Amazon Sidewalk可以简化将其重新连接到路由器的过程，它还可以帮助保持室外或车库内支持Sidewalk的设备保持连接。Sidewalk还可与Tile之类的跟踪设备配合使用，以帮助找到家外的贵重物品，并具有多层隐私和安全性。
具拓展性的Amazon Sidewalk网络架构
Amazon Sidewalk是一个由附近桥接器（Bridge）设备组成的低带宽无线网络。Amazon Sidewalk Bridge桥接器设备所有者可选择共享一小部分互联网带宽，为Amazon Sidewalk范围内的兼容设备提供无线连接服务，每个参与的Bridge桥接器设备都会扩展网络范围。Amazon Sidewalk将可解锁新设备的可能性，支持Amazon Sidewalk的设备包括智能公共设备、电器和消费类设备，其还可用于公园管理、环境管理、机场等。
不同于基于单一网关的许多物联网技术，Amazon Sidewalk基于附近桥接器的单一分布式网络体系结构，在一个地区拥有更多的Amazon Sidewalk Bridges桥接器可以提高网络的有效性。在扩展基础设施时，桥接器会形成分布式网络，允许设备在范围内连接并将数据发送到任何桥接器，而不是仅限于某个特定的桥接器。Amazon Sidewalk Bridge桥接器从兼容的设备中拉取消息，并通过AWS云以多层安全方式将其发送给用户。
Amazon Sidewalk可在无线电层使用三种不同的物理层（PHY）来应对不同的网络用例，包括蓝牙低功耗、1 GHz以下GFSK与1 GHz以下CSS。蓝牙低功耗用于家庭内以及连接设备至电话的连接性，蓝牙低功耗无线电PHY可用于家庭内的Amazon Sidewalk应用，可为设备（如基于位置的设备）提供短距离连接，并将设备连接到具有Amazon Sidewalk覆盖范围的智能手机。
1 GHz以下GFSK则用于家庭内和前门外，GFSK无线电PHY可覆盖的面积多达1英亩，并可应对需要覆盖独立建筑物和庭院的应用，如游泳池、水疗馆和节水设施。GFSK甚至可凭借Amazon Sidewalk的覆盖范围支持智慧城市和社区应用。
1 GHz以下CSS则可用于家庭内和栅栏外，CSS（线性调频扩频）无线电PHY的覆盖范围可达数英里，可支持距离最近桥接器很远的应用，包括在Amazon Sidewalk覆盖范围内的智能社区、大学和农业设施。
提供最完整的Amazon Sidewalk开发生态系统
为了加速客户开发支持Amazon Sidewalk的设备，物联网解决方案的领先提供商Silicon Labs，针对Amazon Sidewalk为物联网设备制造商提供最完整、一站式的开发生态系统，包括Amazon Sidewalk SDK（软件开发工具包）、无线硬件、安全性、开发套件和工具，从而简化客户的开发流程，降低成本，并加快实现创收。
Silicon Labs推出经过认证的SDK可简化Amazon Sidewalk设备的开发、降低成本并加快上市时间，并提供一系列硬件选项，包括SG28双频SoC、SG23 SoC和BG21/BG24蓝牙低功耗模块等无线硬件。安全性在物联网中至关重要，Silicon Labs也推出解决方案来确保Amazon Sidewalk设备具有强大的安全功能，且开发人员可以运用开发套件和工具，来访问从概念到产品发布所需的集成工具和服务。
Silicon Labs并与Amazon密切合作，在硬件路线图上持续创新，以确保与Amazon不断发展的生态系统的兼容性，并进行软件定期更新，来增强设备性能和安全性。为协助客户开发Amazon Sidewalk设备时，方便选择合适的硬件，Silicon Labs推出Amazon Sidewalk硬件选择指南，将可帮助开发人员了解Silicon Labs的集成工具和服务组合，为其支持Sidewalk的设备，选择理想的模块或SoC以及相关的开发硬件，以帮助推动从概念到发布的完整开发之旅。
业界领先的Amazon Sidewalk解决方案
Silicon Labs推出的SG23（EFR32SG23）是一款适用于Amazon Sidewalk的GHz以下FSK无线SoC，这款安全、低功耗、高性能的SoC配备运行速度高达78 MHz的ARM Cortex®-M33，以及512 kB闪存和64 kB RAM，其活动电流和睡眠电流非常低，因此非常适合于电池供电型Amazon Sidewalk智能家居设备，如门、窗和温度传感器设备等。EFR32SG23可提供超出前门的可靠范围，可覆盖像是独立建筑、游泳池和水疗中心，其链路预算为129.5 dBm，可提供长距离的可靠通信，专用的安全内核支持Silicon Labs的Secure Vault™ High，为设备带来业界领先的物联网安全性，保护无线数据和设备免受远程和本地攻击。
Silicon Labs的SG28（EFR32SG28）是另一款适用于Amazon Sidewalk设备的安全低功耗双频无线SoC，支持GHz以下FSK和蓝牙低功耗，可在家中和前门之外分别使用蓝牙低功耗和GHz以下FSK提供可靠的连接，以覆盖更大的网络范围。这款低功耗设备配备了运行频率高达78 MHz的ARM Cortex®-M33，以及1024 kB闪存和256 kB RAM，支持高达49个GPIO，其活动电流和睡眠电流非常低，因此非常适合于电池供电的终端设备，以及需要更多资源的应用场景。SG28的链路预算为128.6 dBm，可提供长距离的可靠通信，同样支持Silicon Labs专用的Secure Vault™ High安全内核，确保设备联网的安全性。
Silicon Labs还推出适用于Amazon Sidewalk的Silicon Labs Pro套件，提供用于评估和开发大容量、可扩展Amazon Sidewalk设备的必要工具。该套件支持Amazon Sidewalk的所有3种协议，包括蓝牙低功耗、GHz以下FSK和CSS无线协议。这款无线专业套件包含一个KG100S无线电板，其提供完整的参考设计，可支持在Amazon Sidewalk中使用的蓝牙、FSK和CSS协议。它还包括一个BG24无线电板和FSK/CSS适配器板，适合于需要分立设计的客户。这款无线专业套件主板还包含带数据包跟踪接口，以及虚拟COM端口的板载J-LINK调试器，可通过扩展头对连接的无线电板和外部硬件，进行应用程序开发和调试。这款Amazon Sidewalk专业套件可提供用于开发大批量、可扩展物联网应用所需的所有工具。
Matter标准让跨品牌智能家居设备连接更容易
虽然构建智能家居是想让我们的生活更轻松，但管理智能家居设备可能是一件苦差事，尤其是当您混合搭配不同品牌的设备时。这是因为许多智能家居设备只能使用制造商的专有应用程序。那些像是Google Home、Alexa、HomeKit或SmartThings确实支持较大的智能家居生态系统，但通常都被困在各自的生态系统中，从而限制了您的设备选择。
另一方面，虽然蓝牙和Wi-Fi是很好的通信协议，因为它们得到了广泛的支持，但Thread（专为Matter智能家居设备设计的低功耗网状网络协议）在智能家居方面具有多种优势。Thread不仅非常节能（这对于电池供电的智能家居设备来说非常重要），而且其网状网络性质允许设备相互中继信号并更有效地自动调整和路由数据。这使得Thread能够提供更强大、更可靠的连接，而且也很容易扩展。
Matter是由连接标准联盟（简称CSA）开发的免版税连接标准。Matter的目标是为智能家居设备创建一种可互操作的方式来相互通信。借助Matter，您可以将经过Matter认证的智能家居设备（例如电灯开关或恒温器）连接到与Matter兼容的应用程序或集线器，而无需考虑制造商是谁。
目前苹果的iPhone 15 Pro和Pro Max配备Thread无线电，成为首款配备该功能的智能手机，新版的iOS 17.6、macOS 14.6、watchOS 10.6和tvOS 17.6中，也将添加对这些新功能的代码参考支持。另一方面，也已经有许多运行Android 15的部分移动设备将支持Thread协议，这将有助于Matter智能家居设备的快速推广。
结语
Amazon Sidewalk是一项专为物联网设备设计的网络服务，旨在为家庭和小区中的智能设备提供更广泛的连接性。通过利用低带宽的蓝牙和900 MHz的频段，Amazon Sidewalk能够扩展设备的覆盖范围，即使是在Wi-Fi信号较弱或无信号的区域。这项技术不仅提升了设备的性能和用户体验，还为设备的定位、监控和管理提供了更灵活的解决方案。Amazon Sidewalk的出现，为智能家居和智慧城市的发展注入了新的动力，使得物联网设备能够更加智能、高效地运作。Silicon Labs推出了完整的Amazon Sidewalk开发环境与解决方案，将会是您开发相关产品的最佳合作伙伴之一。另一方面，iOS与Android也开始支持Matter标准，这将让跨品牌智能家居设备连接更为便捷，为未来智能家居应用的推广，铺平了道路。
本文转载自：艾睿电子