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Módulos embebidos de SierraWireless para aplicaciones IoT...
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www.iot.diode.es Isabel Rodriguez Larumbe [email protected] www.iot.diode.es 18 de mayo 2016 Módulos embebidos de SierraWireless para aplicaciones IoT Minicard Series MC y EM
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Isabel Rodriguez Larumbe
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18 de mayo 2016
Módulos embebidos de SierraWireless para
aplicaciones IoT
Minicard Series MC y EM
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Agenda
• Soluciones Sierra Wireless para IoT
• Evolución LTE para IoT
• LTE Advanced, Carrier Aggregation, MIMO
• Series MC/EM
• Documentación, drivers , SDK y herramientas
de integración de las series MC/ EM
• Conectividad Sierra Wireless “IoT acceleration
plataform”
• Aplicaciones y casos de éxito
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Soluciones SierraWireles IoT
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LTE
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Evolución LTE para IoT
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Evolución de la tecnología
LPWAN, 4G, LTE-M
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LTE Advance
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Evolución de la tecnología
LPWAN- 4G -LTE M
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Antenas de diversity 3G y MIMO 4G3GPP Release 7 HSPA añade la antena de diversity que implica un aumento en la eficiencia
espectral en la señal de recepción. La antena principal y la de diversity se utilizan para recibir la
misma señal de recepción lo que mejora la relación SNR y el ancho de banda de bajada.
El uso de la segunda antena de diversity en 3G no mejora una buen enlace pero en
situaciones en la que las condiciones del enlace 3G son variables aumenta apreciablemente el
ancho de banda de bajada
LTE -4G usa 2 antenas “MIMO 2X2” . Dos diferentes canales de datos se reciben simultaneamente
duplicando el ancho de banda. El segundo canal no sólo se utiliza para mejorar la calidad de la señal
sino que también transmite datos por lo que duplica el ancho de banda.
La segunda antena de “ diversity” es obligatoria en 4G si no queremos reducir nuestro ancho de
banda a la mitad
MIMO (Multiple Input multiple output)
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Carrier Aggregation
Permite al operador incrementar en un 40% el uso de la
red y al terminal incrementar su velocidad un 80%
añadiendo tráfico a los canales adyacentes
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Carrier Aggregation
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4 generaciones de módulos LTE de SierraWireless
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Series MC/EM alta velocidad LTE
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Certificaciones de los Operadores
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LTE frecuencias soportadas
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Serie MC alta velocidad LTE
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Serie MC alta velocidad LTE
• Conector PCI Express Rev 1.2 MiniCard
Tamaño:
51 x 30 x 4.5 mm, modelo 3D disponible
• Peso 12g
• 3 conectores UFL de antena:
antena primaria , Diversity/MIMO y GPS
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Serie EM alta velocidad LTE
• Nueva generación con el conector M.2
• Módulo más fino y pequeño
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Serie EM alta velocidad LTE
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Serie EM alta velocidad LTE
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MC7455, CAT6 y carrier Agregation
versión EEUU y Europa
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MC7304 CAT 3 para Europa
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Drivers Windows, Android y Linux
• Drivers para Windows 7, 8/8.1, 10
• Skylight/watcher – Interfaz sencilla de test
• RIL drivers Android para MC73x
• Drivers para Linux
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Drivers Linux , herramientas, SDK
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Drivers, tipos de conexiones y protocolos
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Drivers, tipos de conexiones y protocolos
Las minicards MC soportan drivers para Linux, Android o
Windows
• Modo PPP: protocolo estándar de paquetes IP (driver
Sierra.c sobre la interfaz USB ACM estándar).
• Modo DirectIP mod: Protocolo de SierraWireless que
optimiza el ancho de banda y eficiencia de la CPU ya
que permite la comunicación directa con la minicard en
Linux, “sierra_net.c “
• QMI mode: Similar al Direct IP pero propietario de
Qualcom. Utiliza la interfaz de red NET para la
transmisión de USB sobre Ethernet. MC7710
• RMNET. Similar al DirectIP pero utiliza el protocolo QMI
de Qualcom. MC73xx y MC74xx
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Arquitectura drivers QMI
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Arquitectura drivers Direct IP – MC77xx
Hay que compilar e instalar dos drivers en la MC77xx (DirectIP PID)
• Sierra – Define los puertos tty USB disponibles
• Sierra_net – adaptador USB a Ethernet
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Arquitectura drivers QMI MC73xx/MC74xx
Hay que compilar e instalar dos drivers en las minicard MC73 xx/ MC74xx
Kernel 2.3.32
• GobiSerial tiene la misma función que el driver de Sierra
• GobiNet – Crea la Interfax de red qcqmi del protocol RMNet
Los drivers Gobi no están incluidos por defecto en las distribuciones de Linux. Hay que
compilarlos en el Kernel
Los drivers se descargan de la web de SierraWireless en la sección “source” una vez
registrados
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Comandos AT de establecimiento de conexión
1. Se abre la aplicación de terminal serie Minicom de
Linux.
2. Se configure el APN con el commando AT y se
inicia y se para la sesión.
3. Se verifica la dirección IP, IP config
4. Se verifica la conexión a internet de nuestro sistema
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Comandos AT de establecimiento de conexión
AT+CGDCONT=1,"IP",“ APN"
AT!SCACT=1,1 levanta la sesión 4G
AT!SCACT=0,1 Cierra la sesión
AT!SCPADDR=1 verifica que la sesión establecida es correcta y
muestra la dirección IP asignada a nuestro equipo
AT+CGACT=1,1 vs AT!SCACT=1,1
AT+CGACT=1,1 levanta la conexión PPP y dirige todo el tráfico de
datos al puerto “com port endpoint”
Las minicards MC77XX, MC73XX, MC74xx ya no soportan las
conexión PPP ! Hay que utilizar el comandoAT!SCACT=1,1
AT!SCACT=1,1 levanta la conexión Direct IP o su equivalente
RMNET y dirige todo el tráfico a la interfaz WAN
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LOG de comandos desde el Minicom
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Conexión WAN
Se envía el comando dhclient para asignar la dirección IP
Si nuestro host implementa el "Network Manager" al levantar la conexión con el
comando AT!SCACT=1,1 asigna la dirección IP automáticamente a la interfaz ETH
de lo contrario hay que enviar el comando DHCPClient para asignar la dirección IP
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QMI SDK
Se pueden levantar la conexión 4G enviando comandos básicos AT desde el puerto
AT ttyUSB2
La forma optima de gestionar la comunicación del MODEM 4G es con las API´s que
proporciona el SDK de SierraWireless
El SDK con ejemplos está disponible en la web de SierraWireless, en la sección
“source” una vez registrado
Existen SDK “open source” QMILIB disponibles que funcionarán con cualquier
MODEM basado en Qualcom pero no tendremos el soporte de SierraWireless ni las
API´s con las funcionalidades adicionales que añade SierraWireless.
http://source.sierrawireless.com/resources/airprime/software/linux-qmi-sdk-
application-developer-guide-1,-d-,23/
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Estructura QMI SDK
1. api – Describe las cabeceras de las API´s
2. build – Contiene versiones pre-compiladas para distintas
arquitecturas: i686, ARM, Power PC, MIPS y MIPSEL.
3. Docs – documentación de las API en formato HTML.
4. Pkgs –SDK source code.
5. SampleApps – Ejemplos que muestran el uso de las API´s
como el “Connection Manager” , actualización del firmware
6. Tools – Herramientas de depuración y test.
7. Hay un SDK equivalente para Windows con la librerias DLL
(Dynamic Link Library) pero sin soporte de SierraWireless
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Documentación y Drivers SierraWireless
• http://source.sierrawireless.com/resources/airpri
me/software/airprime-mc_em-series-windows-
drivers-build-4464/ç
• http://source.sierrawireless.com/resources/airpri
me/software/linux-qmi-sdk-application-
developer-guide-1,-d-,23/
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Audio CSFB
El Audio se soporta en las siguientes interfaces en la
MC73XX y en futuras versiones de firmware de las series
MC74xx/EM74xx
• Voz sobre USB a través de un endpoint USB. El End
point USB se mostrará como un dispositivo de audio i.e.
microfono. Lo mismo en Linux
• I2S – Audio sobre I2S
• PCM –los mismos pines que I2S pero configurados con
comandos AT
CSFB, Circuit Switched FallBack , soporte de voz sobre las
redes 2G/3G ya que la voz sobre LTE ,VoLTE, aún no está
soportada por los operadores.
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Plataforma de Nube y conectividad
“IoT acceleration platform”
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“IoT acceleration Platform”
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“IoT acceleration Platform”
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“IoT acceleration Platform”
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“IoT acceleration Platform”
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CONECTIVIDAD SierraWireless
Variedad de formatos de SIM M2M industriales
Global SIM
2G/3G Data, SMS, CSD, Voice
Multi- operador
eUICC flexibilidad para el cambio de operador
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CONECTIVIDAD Sierra Wireless
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Aplicaciones Minicard LTE- Advance- 4G
Los PC industriales tienen múltiples conectores de expansión PCIe/ PCI para añadir la conectividad 4G/LTE de SierraWireless y puertos GbE LAN para las cámaras con las certificaciones especificas para trenes, autobuses, automatización industrial
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4G para dar conexión WIFI a los usuarios y para el
sistema de control en autobuses urbanos
Objetivos:
1. Dar acceso internet vía Wifi al pasaje,
integrándose dentro de la plataforma Wifi del
ayuntamiento
2. Dar conectividad 3G/4G (LTE) a los sistemas
embarcados del autobús
3. Solución Minicard MC7304 cat 3
4. Evolución a la MC7455 cat 6
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Conexión 4G para las cámaras de los autobuses
Objetivos
• Dar conectividad 4G a las cámaras instaladas
en el autobús.
• Se instala la minicard MC7304 en un Router
industrial
• Se utiliza el GPS integrado en la minicard.
• Evolución a la minicard MC7455 cat 6 que
suma el máximo ancho de banda disponible
• Uso de la conectividad de SierraWireless y de
la plataforma “IOT Acceleration plataform”
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Icomera incorpora los módulos Airprime
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Icomera caso de éxito
Reto
Añadir conectividad 3G, 4G para mejorar la conectividad, ancho de
banda y fiabilidad
Solución
Sierra Wireless® AirPrime® LTE Embedded (MC7304 para Europea
y MC7354 para Norte America)
Ÿ Icomera Mobility Platform (IMP)
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Automatización industrial
Los PC industriales y Single boards computers tienen múltiples conectores de
expansión PCIe/ PCI expansión, COM RS-232/ 422/ 485, Entradas/salidas aisladas DIO, puertos GbE LAN port, EtherCAT.
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Single Board Computer, ConnectCore 6 de Digi con conector
miniPCI express para las minicards de SierraWireless
• Power
• 4V to 5.5V Supply
• Coin cell Connector
• Power & Reset button
• Boot Config Jumpers
• Debug
• JTAG & SWD
• Serial Console
• Storage
• SATA incl. Power
• MicroSD card
• Communication
• Gbit Ethernet
• USB OTG
• Two USB Host
• PCI express mini card
• XBee
• Multimedia
• 24-bit parallel display
• LVDS0
• HDMI
• MIPI display
• 8-bit parallel camera
• MIPI camera
• Audio headphone jack
• Expansion
• Two CAN interfaces
• I2C
• SPI
• 8-bit parallel camera
• Audio
• Line-in, out, mic
• GPIO and user LEDs
• USB Host
• LVDS1
• Two RS232
• One TTL UART
