Das weltweit erste 5G Smart Module für geschützte Mobilfunkanwendungen

Unter der Marke  Atlantik 5G Haus bündelt die Atlantik Elektronik die eigenen Kompetenzen mit denen seiner Partner mit dem Ziel, Kunden dabei zu unterstützen, so z.B. 5G Realität werden zu lassen. Der komplexen Thematik 5G wird hierfür die langjährige Erfahrung im Design drahtloser eingebetteter Systeme entgegengesetzt. Die in München sitzenden Projektmanager, FAEs und Antennen- / HF-Spezialisten sorgen dabei für die zielgerichtete Umsetzung, arbeiten gemeinsam mit Kunden und den Herstellern passende Lösungen aus  und  koordinieren die  Zusammenarbeit weltweiter Partner für die unterschiedlichen benötigten Bereiche, um eine Gesamtlösung anbieten zu können. Dies beinhaltet Hardware und Software, inklusive Entwicklungsdienstleistungen, sowie darüber hinaus  alles, was für die erfolgreiche Entwicklung von 5G Produkten notwendig ist. Die Partnerschaft mit Qualcomm steht dabei im Fokus sowie Dienstleistungen insbesondere im Bereich 5G Module & Lösungen, Antennendesigns, Host-CPUs, Sensoren und Kameras (inklusive Time of Flight (ToF)) sowie Displays.

Um dies umzusetzen besteht eine Partnerschaft mit Thundercomm. Das Unternehmen wurde von Thunder Software Co., Ltd. und Qualcomm® Technologies, Inc. im Jahr 2016 gegründet. Basierend auf der Qualcomm Snapdragon Technologie widmet sich Thundercomm IoT-Produkten wie Smart Kameras, Robotern, VR/AR-Geräten, tragbaren Geräten, Drohnen, PoS Systemen,  medizinischen Geräten sowie industriellem IoT, um Partnern und Kunden zu helfen, den Prozess von IoT-Produkten, vom Prototyp bis zur Serienproduktion, zu beschleunigen.

Bisher gab es für die Integration von 5G in Embedded Designs nur eine wirkliche Möglichkeit – die Verwendung von 5G Frontend-Modulen. Diese werden in Kombination mit einem Applikationsprozessor auf einer Leiterplatte verbaut, um die Konnektivität herzustellen. Typischerweise werden diese Module als LGA oder M.2 Steckvariante verbaut. Dies hat allerdings für viele Produkte entscheidende Nachteile, denn diese Kombination benötigt zusätzlichen Platz und ist ziemlich teuer in der Umsetzung. Außerdem muss das Zusammenspiel dieser Komponenten gewährleistet und in ein funktionierendes Sicherheitskonzept integriert werden.

Für 4G/LTE sind bereits viele erfolgreiche Module auf dem Markt, die Applikationsprozessor, Mobilfunk und Software vereinen. Mit den neuen 5G Smart Modulen, basierend auf den Qualcomm Snapdragon 480 und 690 Chipsätzen, sind nun auch die ersten 5G all-in-one Module erhältlich.

Das weltweit erste 5G Smart Module

Die Thundercomm TurboX System On Modules  integrieren die Qualcomm® Snapdragon™ 480 5G bzw. 690 5G Mobile Plattform, die neben dem Applikationsprozessor bereits das Snapdragon X51 5G Modem-RF System enthalten, das mehrere 5G Sub-6GHz Spektren unterstützt und auch abwärtskompatibel mit 4G/LTE Netzwerken ist. Außerdem ist eine Qualcomm® Adreno™ 619 GPU integriert, die Videodekodierung/-encodierung mit H.265 unterstützt. Reichhaltige Peripherieschnittstellen GPIO/UART/I2C/I3C/SPI/USB 3.1 sorgen für eine ausreichende Flexibilität in Embedded Designs. Beide Module unterstützen außerdem mehrere simultane Kameras und Displays.

Atlantik Elektronik wird diese Module im Laufe des Jahres 2021 in Europa einführen. Vorbestellungen für das CT4350 (Snapdragon 480)  Entwicklungskit können bereits an Atlantik Elektronik gestellt werden und sind für Q2/2021 geplant. Das CT6350 (Snapdragon 690) Entwicklungskit ist für Q3/2021 geplant.

Designed für drahtlose Geräte

5G ermöglicht neue Erfahrungen an Upload und Download Geschwindigkeiten. Die neuen Module basieren auf dem Qualcomm® Snapdragon™ X51 5G Modem-RF System mit Unterstützung für sub-6GHz Frequenzen. Aktuell wird in Deutschland der 3,6 GHz Bereich für 5G genutzt. Telekom, Vodafone, Telefonica und 1&1 haben die Frequenzen bei der Auktion 2019 ersteigert. Dieser Frequenzbereich wird auch als C-Band oder Band 78 bezeichnet und wird von den Modulen neben den  Bändern n1, n3, n28, n41, n77 & n79 unterstützt. Außerdem können die 5G Modi SA und NSA mit TDD, FDD, und Dynamic Spectrum Sharing (DSS) verwendet werden. Für die Datenübertragung in Innenräumen wird zusätzlich Wi-Fi 6 (ready) durch das FastConnect 6200 System angeboten. Dies unterstützt die Wi-Fi Standards: Wi-Fi 6-ready (802.11axready mit WPA3 Support), 802.11ac Wave 2, 802.11a/b/g, 802.11n in den 2.4GHz und 5GHz Bändern in der 2x2 MU-MIMO Konfiguration.

Außerdem wird Bluetooth 5.1 unterstützt, inklusive den herausragenden Qualcomm  Bluetooth Audio Funktionen Qualcomm TrueWireless™ Technology und aptX Adaptive.

Designed für Leistung und künstliche Intelligenz

Diese Plattform ist intelligenter, schneller und beeindruckender als ihr Vorgänger und bietet bemerkenswerte Künstliche Intelligenz auf dem Gerät und lebendige Unterhaltungserlebnisse, unterstützt durch effiziente Leistung.

Artificial Intelligence / Edge Computing erfordert die Ausführung großer, rechenintensiver Aufgaben und komplizierter neuronaler Netzwerkmodelle in einer eingeschränkten Umgebung. Einschränkungen sind z.B. Platz, Batterie, thermische Bedingungen oder Speicherlimitierungen.

Diese Herausforderungen werden durch die Verwendung einer Reihe von spezialisierten Prozessoren, CPU, GPU, DSP und NPU, die sich mit jeder Generation weiterentwickeln, bewältigt. Die Verwendung einer solchen heterogenen Computerarchitektur für die Ausführung anspruchsvoller neuronaler Netzwerke ermöglicht einen stromsparenden Betrieb innerhalb thermischer Grenzen, indem der richtige Prozessortyp  für die richtige Aufgabe ausgewählt wird. Die Softwareentwicklung zur Verteilung der Aufgaben an diese Prozessoren wird von der Qualcomm Snapdragon Neural Processing Engine übernommen.

Beide Module unterstützen die zur Ausführung benötigte leistungsstarke Qualcomm® Artificial Intelligence (AI) Engine der 5. Generation. Das CT6350 verfügt zusätzlich über den Qualcomm® Hexagon™ Tensor Accelerator (HTA) zur zusätzlichen Beschleunigung von KI Anwendungen. Gemeinsam sorgen sie für intelligentere Anwendungen in den Bereichen Sicherheit, Sprache und Kamera - einschließlich intuitiver Social Media Filter und nahtlosem Wechsel zwischen den Objektiven. Dies ermöglicht es,  mit maximaler Effizienz komplexe KI- und Deep-Learning-Workloads am Edge auszuführen. Dank der Unterstützung für 5G-Konnektivitätsgeschwindigkeiten schafft dies einen Rahmen zur Entwicklung einer breiten Palette von Anwendungen der nächsten Generation.

Sicherheit

Eine vernetzte Welt hat immer damit zu kämpfen, eine Sichere zu bleiben. Sicherheit ist eines der wichtigsten Themen, die bei der Entwicklung von Produkten und der Installation von Netzwerken berücksichtigt werden müssen. Die Kombination von Künstlicher Intelligenz, Edge Computing und den Security Features unterstützt dies, da zum einen nicht alle Daten über das Netzwerk gesendet werden müssen und zum anderem spezielle Sicherheitsmechanismen dafür sorgen, dass die Daten verschlüsselt und auf dem neuesten Stand der Technik geschützt werden.

Neben klassischen Security Features wie Wireless Connection Security (Cellular & Wi-Fi) oder Secure Boot, FIPS certified Hardware Crypto Cores und einem Trusted UI Framework unterstützt die Platform die Qualcomm Mobile Security Umgebung.

Die Qualcomm® Mobile Security Suite, wurde entwickelt, um das gesamte Gerät vor mobilen Sicherheitsbedrohungen zu schützen. Dies wird durch eine mehrstufige Sicherheit erreicht,  indem eine Lösung auf Hardware-Ebene mit Software für robuste biometrische Sicherheit kombiniert wird. Zu den neuesten mobilen  Sicherheitskomponenten gehören Secure Camera, Secure Token und Qualcomm® Snapdragon™ Smart Protect.

Secure Camera ist eine hardwarebasierte Authentifizierungsfunktion für Kamera-basierte Biometrie, die Bilddaten vor Malware-Angriffen schützt. Die Kamera Sicherheit wurde entwickelt, um die von der Kamera empfangenen Daten zu isolieren und sicher zu speichern, in HW, um sie vor nicht vertrauenswürdigen Anwendungen und Prozessen zu schützen. Sie ist so konzipiert, dass nur die richtige Person auf die sicheren Informationen des Geräts zugreifen kann, und hilft dabei, eine geschützte Authentifizierungsmethode für Zahlungen und sichere Transaktionen bereitzustellen.

In Fortführung unserer Tradition von sicherheitsrelevanten Lösungen wurde Secure Token entwickelt, um eine Authentifizierung für einen sicherheitsorientierten, hardwarebasierten Validierungsprozess zu ermöglichen. Dieser Prozess kann eine Authentifizierung der nächsten Generation für Bankgeschäfte, Zahlungen und Unternehmen bieten, mit Verschlüsselung für umfassende Vertraulichkeit.

Herkömmliche Anti-Malware-Software kann nur Angriffe erkennen, bei denen es sich um bekannte Angreifer handelt. Qualcomm® Snapdragon™ Smart Protect hingegen unterstützt eine robuste Echtzeit-Erkennung von bisher unbekannten - "Zero-Day"-Malware-Bedrohungen. Mit einer Kombination aus Malware-Erkennung auf Basis von maschinellem Lernen und systemweiter Optimierung bietet Malware Protection eine überragende Effizienz und Leistung, mit der selbst die härtesten Malware Angriffe überlistet werden können.

Der Malware Schutz ist so konzipiert, dass er optimale Leistung bietet, indem er die Malware-Erkennung und die Verarbeitung kritischer Daten auf dem Gerät und nicht in der Cloud unterstützt. Die Durchführung der Malware-Erkennung auf dem Gerät ermöglicht es dem Snapdragon Smart Protect, neue Sicherheitsangriffe schnell und effizient zu erkennen und zu klassifizieren. Die Software auf dem Gerät kann eine intelligente Bedrohungserkennung in Echtzeit bieten, damit die Benutzer wissen, dass ihre Geräte, Daten und Informationen in unserer zunehmend vernetzten, komplexen Welt sicher sind.

Atlantik Elektronik bietet gemeinsam mit Thundercomm die volle Unterstützung für Designs rund um die neuen Module. Dies beginnt bei der Unterstützung mit Entwicklungskits, weiter über den  FAE Support für die Eigenentwicklung, über Anpassungsmöglichkeiten und Teilprojekte und endet bei der Entwicklung und Serienfertigung von schlüsselfertigen Produkten.