Juan Nogueira

– För några år sedan talades det om upp till 50 miljarder uppkopplade enheter år 2020. Än ser vi inga miljarder, inte ens miljontals på Flex, säger Juan Nogueira, som ledare företagets Center of Excellence (CoE) i Stuttgart.

Haken är, menar företaget, att det inte finns ett självklart LPWAN-nätverk, därför saknas det enheter att koppla upp.

Just det vill Flex råda bot på med iENBL – en mycket flexibel utvecklingsplattform som täcker radionät från Lora och Sigfox till LTE-CatM och NB-IoT.

Idéen bakom konceptet har funnits en längre tid. Flex började titta på LPWAN-teknik för flera år sedan, men från slutet av förra året har dagens version av utvecklingsplattformen vuxit fram.

Johan Botvidzon

– Då tog vi steget från att göra en intern referensplattform till att börja ta fram ett utvecklingskit åt våra kunder, förklarar ­Johan Botvidzon, systemarkitekt på Flex i Linköping.

Uppdragsgivaren är Juan Nogu­ei­ras CoE, medan Linköpingsteamet utvecklat allt förutom industridesign som företagets designcenter i Milano varit ansvarigt för.

– I Sverige har vi stått för mekanik-, elektronik- och radiodesign och all mjukvaruutveckling, och tillverkningen av alla våra kommande enheter ska ske här, berättar Johan Botvidzon.

Plattformen är framtagen i två huvudvarianter, kallad iENBL Version 1 (V1) och iENBL Version 2 (V2) där den förstnämnda stödjer Lora och Sigfox som båda arbetar på licensfria ISM-band. Version 2 fokuserar istället på de licensierade LPWAN-teknikerna Cat-M och NB-IoT.

Kortet ovan visar EU-varianten av iENBL V1. Här används samma transceiver, rf-komponenter och antenn till både Lora och Sigfox. Antennen har optimerats för 868 MHz, för att passa Europa. Det finns även en USA-version optimerad för 915 MHz.

Det som skiljer V1 och V2 är egentligen bara radiodelen. I övrigt är komponenterna ombord desamma. Här finns sensorer för att mäta temperatur, tryck, ljus och fuktighet, men också accelerometer och gyro. Likaså ingår Bluetooth, wifi och GPS.

– Det gör det enkelt för en kund att flytta sin tillämpning. Den kan börja att testa med en radioteknik. Vill den sedan flytta över till en annan kan den behålla stora delar av sin mjukvara och ändå få en helt annan radioteknik.

Enheterna har även en expansionsport. Via den kan en programmerare koppla in sig för att skriva egen kod via Flex SDK, eller så kan porten användas för att koppla in ytterligare sensorer, exempelvis en gassensor.

Hela tanken är att servera en enhet som gör att det går snabbt att testa IoT-idéer utan att behöva låsa in sig. Under utvecklingsarbetet ska du som användare exempelvis få svar på hur ofta, hur mycket och vilket data du behöver samla in för att få ett bra beslutsunderlag, samt vilka sensorer du kan ha nytta av och vilken radioteknik som lämpar sig bäst i ditt fall.

– Vi har försökt att ta fram något som ska tillfredsställa både proof-of-concept-testande och utvecklingsarbete.

Utvecklingsplattformen iENBL är 97 × 65 × 26 mm. När steget till produkt tas, och programmeringskontakter och annat tas bort, minskar storleken direkt till en tredjedel utan att funktionen ändras.

Enligt Flex täcker plattformen i sin grundform 70 till 80 procent av alla användarfall som företaget just nu ser inom IoT-världen. Det gäller både enkla lösningar, som en temperatursensor som ska skicka data en gång om dagen, och mer avancerade, som att spåra gods i en lastbilstransport.

För att öka flexibiliteten – speciellt framåt i tiden – har en generell yta på 25 × 22 mm avsatts för rf-modulerna på kretskort.

I versionen som stödjer Lora och Sigfox har Linköpings-teamet tagit fram en speciallösning.

Initialt användes två transceivrar. En från Semtech, som ju Lora kräver då modulationstekniken tillhör företaget, och en för Sigfox. Den sistnämnda öppnar för en bunt tillverkare som exempelvis Silicon Labs, Atmel, ST Microelectronics och Texas Instruments.

– Men vi har lyckats implementerat båda radiotekniker med samma transceiver, rf-komponenter och antenn, säger Johan Botvidzon.

Idén kom upp att enbart använda Semtechs SX1276 även för Sigfox, och så blev det.

I Sverige är det en grupp på runt tio ingenjörer som arbetar med konstruktionen av iENBL. Utmaningarna att ta en idé till en fungerande arkitektur har varit många. Exemplet ovan är bara ett.

Mycket tid har gått till att skruva ner strömförbrukningen och att skapa god radioprestanda. På mjukvarusidan har en viktig del varit att ta fram ett flexibelt och användbart utvecklingsverktyg (SDK).

– Vi har brottats med hur man bygger en enhet där delar kan återanvändas. Vi har valt ut komponenter som vi ser är effektiva både ur ett användnings- och strömförbrukningsperspektiv, men också finns tillgängliga i stora volymer.

I skrivande stund pågår den slutliga certifieringen av iENBL Version 1, som hittills rullats ut till ett antal pilotkunder.

– Om vi ser på de pilotprojekt som kommit längst kan vi nog säga att vi har halverat tiden som behövs från att en kund börjar testa med iENBL till att vi kör kundanpassade prototyper, säger Johan Botvidzon, som konstaterar:

– För en kund som exempelvis vill göra asset-tracking av maskiner kan vi säkerligen korta utvecklingstiden från 12 till 6 månader.

Versionen som stöder de cellulära LPWAN-teknikerna ligger steget efter helt enkelt för att utbyggnaden av NB-IoT och CatM dröjt längre.

Planen är att iENBL Version 2 ska vara redo att släppas i början av nästa år.

Då kommer den att ha en antenn som tillgodoser de flesta LTE-band som finns idag inom 700 MHz till 2,7 GHz. I pipeline ligger även lösningar som inte stöds av dagens rf-moduler, som LTE-band under 600 MHz. För detta krävs en annan antennkonstruktion.

Denna artikel har tidigare publicerats i magasinet Elektronik­tidningen. För dig som jobbar i den svenska elektronik­branschen är Elektronik­tidningen gratis att prenumerera på – våra annonsörer betalar kostnaden. Här ansöker du om prenumeration (länk).

Version 2 kommer även att dyka upp i ett antal varianter, där den lilla ytan avsedd för radiomodulen bestyckas med krets­paket från olika tillverkare.

– Internt har vi ett antal designprojekt med olika rf-moduler på gång. Dels kommersiella moduler som vi kan montera, och dels sådana som är interna referensplattformar.

På sikt pekar allt, enligt Flex, på att det är de cellulära lösningarna som kapar åt sig den största delen av IoT-marknaden. Därmed spås V2 bli storsäljaren.

– Antagandet bygger på vår erfarenhet av LPWAN under de senaste tre åren vad gäller efterfrågan på de olika teknikerna och utvecklingen av dem, förklarar Juan Nogueira.

Lora och Sigfox har däremot absolut sin speciella plats i framtiden. Lora har exempelvis blivit populärt i privata sensornät, där kravet på fördröjning och tillförlitlighet är lågt.

– Sigfox fördel är täckningen. Idag finns nätet i stora delar av Europa vilket gör att tekniken passar tillämpningar som kräver mobilitet över landgränserna, säger Juan Nogueira, men konstaterar:

– Spårning av gods på global nivå är en av de mest krävande tillämpningarna inom IoT, och det är endast de licensierade lösningarna Cat-M och NB-IoT för LTE-näten som inom en snar framtid kan garantera en global täckning med tillräcklig kvalitet.

Samtidigt menar Flex att det tydligt märks att det är industrin och inte konsumenterna som kommer att få IoT och 5G att ta fart.

– Industri 4.0 kräver dessutom tillförlitlighet, vilket enbart de cellulära lösningarna kan ge. Det är vår åsikt, och den backas upp av flera marknadsundersökningar, säger Juan Nogueira.