BGM220: 초저전력 IoT를 위한 보안 사전 인증 블루투스 저에너지 모듈

실리콘 랩스(Silicon Labs)가 BGM220x 제품군을 6×6mm 모듈로 개선하여 완전 업그레이드 가능하고 전 세계적으로 사전 인증된 소프트웨어와 빠른 펌웨어 지원을 제공하여 개발자의 시장 출시 시간을 단축합니다.

BGM220은 블루투스 저에너지 5.1, 5.2 및 메쉬를 지원하며, 콤팩트한 풋프린트와 예외적으로 낮은 전력 소모로 배터리 수명을 극대화합니다. 제조업체가 엔드투엔드 보안(신뢰 루트 포함)을 마이크로컨트롤러 유닛에 직접 임베드할 수 있게 합니다.

메쉬, 스레드(Thread), 지그비(Zigbee), Z-웨이브(Z-Wave), 블루투스에 걸친 유산으로 실리콘 랩스는 IoT 무선 모듈의 선도적 공급업체로 남아 있습니다. 마케팅 및 애플리케이션 VP 맷 손더스(Matt Saunders)는 1월 BG22 출시가 이미 광범위한 사용 사례를 끌어들였다고 언급합니다. 블루투스 SIG의 2020년 시장 업데이트에 따르면 BLE는 26% CAGR로 가장 빠르게 성장하는 블루투스 라디오입니다.

BGM220은 PCB(BGM220P)와 SiP(BGM220S) 패키지로 제공되며, 자산 태그, 비콘, 휴대용 의료 기기, 피트니스 트래커, 저전력 메쉬 노드를 타겟으로 합니다. 약간 더 큰 BGM220P 변형은 우수한 무선 성능과 확장된 링크 버짓에 최적화되어 더 긴 범위를 제공합니다.

IoT를 위한 블루투스 저에너지

블루투스 클래식, 지그비, Wi-Fi 같은 전통적인 프로토콜은 초저전력을 위해 설계되지 않아 많은 OEM이 디바이스 유연성과 상호운용성을 제한하는 독점 솔루션을 채택하게 했습니다. 블루투스 특수 이익 그룹(SIG)은 2.4GHz ISM 대역에서 1Mbps 대역폭으로 동작하며 간헐적, 저용량 데이터 전송을 위해 설계된 BLE를 도입하여 이 간극을 메웠습니다.

BLE 아키텍처는 호스트 프로세서가 대부분의 시간을 저전력 모드에서 보내고 짧은 데이터 버스트를 전송하기 위해만 깨어나도록 하여 전력 소모를 최소화합니다. 컨트롤러는 연결 설정과 패킷 중복 제거를 처리하여 호스트 오버헤드를 추가로 줄입니다.

이러한 최적화는 단일 코인 셀 배터리로 수개월 또는 수년간 재충전이나 교체 없이 유지보수-프리 IoT 센서 노드 작동을 가능하게 합니다.

"가장 중요한 파라미터는 애플리케이션에 따라 다르지만, 배터리 수명, 물리적 크기, 보안은 보편적으로 중요합니다."라고 손더스는 말합니다. "저전력 RF 설계와 콤팩트한 실리콘 풋프린트는 개발자에게 실질적인 이점을 주며, 견고한 보안 기능은 모든 IoT 도메인에서 점점 더 필수적입니다."

블루투스의 단순성과 보편성은 특히 디바이스가 간헐적으로만 통신하는 애플리케이션(예: 재생 에너지 구동 센서)에서 근거리 연결의 사실상 표준으로 계속 만듭니다.

그림 1: BGM220P 블록 다이어그램. 에너지-프렌들리 MCU와 고도로 통합된 라디오 트랜시버를 PCB 모듈에 결합.

IoT 디바이스의 확산은 견고한 사이버보안의 필요성을 증폭시킵니다. 마이크로소프트의 '스트라이드(STRIDE)' 모델은 스푸핑, 변조, 부인, 정보 유출, DoS 공격, 멀웨어 악용을 포함한 일반적인 위협을 열거하며, 처음부터 안전한 설계의 중요성을 강조합니다.

블루투스 모듈 옵션

SoC는 맞춤형 RF와 소프트웨어 솔루션을 필요로 하는 개발자에게 최대 유연성을 제공하는 반면, SiP 모듈은 최소한의 RF 설계 노력으로 가장 작은 사전 인증된 BLE 풋프린트를 제공합니다. PCB 모듈은 비용과 능력 사이의 균형을 맞추며, SiP의 많은 이점을 더 낮은 가격대로 제공합니다.

보안 표준이 전 세계적으로 의무화됨에 따라 IoT 제품이 입증된 보호 장치를 통합하는 것이 필수적입니다. 실리콘 랩스는 BGM220을 포함한 포트폴리오에 시큐어 디버그(Secure Debug), 신뢰 루트 기반 시큐어 부트(Secure Boot with Root of Trust), 시큐어 부트 로더(Secure Boot Loader) 같은 기능을 제공합니다.

"우리는 보안 커뮤니티와 서드파티 전문가와 협력하여 최첨단 보호 장치를 제공합니다."라고 손더스는 말합니다. "우리의 시큐어 볼트(Secure Vault) 스위트는 오늘날 디바이스를 안전하게 유지하고 내일을 위한 OTA 업데이트를 가능하게 하는 하드웨어 및 소프트웨어 보호 장치를 추가합니다."

BGM220의 보안 하드웨어에는 AES-128/256, SHA-1, SHA-2, ECC, ECDSA, ECDH, NIST 준수 진성 난수 생성기가 포함되며, 모두 ARM Cortex-M33 코어와 2.4GHz 고성능 라디오에 의해 지원됩니다.

BGM220S와 BGM220P는 방향 찾기(Direction Finding)를 지원하며 단일 코인 셀로 최대 10년의 배터리 수명을 달성할 수 있습니다. 실리콘 랩스는 업계 리더들과 협력하여 정밀한 방향 찾기 기능을 통한 실내 자산 추적을 개선하고 있습니다.

Wi-Fi 같은 다른 2.4GHz 라디오와의 공존은 패킷 전달과 배터리 효율을 저하시킬 수 있는 과제를 제기합니다. 관리된 공존 전략은 이러한 문제를 완화하여 저전력과 고전력 라디오 모두에 최적의 성능을 보장합니다.

그림 2: BGM220S 블록 다이어그램. 에너지-프렌들리 MCU와 고도로 통합된 라디오 트랜시버 및 통합 안테나를 SiP 모듈에 결합.

연결성은 IoT의 초석이며, BLE의 유연성, 전력 효율성, 보안은 독점 프로토콜보다 선호되는 선택입니다. IoT 환경이 진화함에 따라 이러한 모듈은 현대 애플리케이션이 요구하는 신뢰성과 안전성을 제공합니다.

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