本期內容：

挑戰 1：天氣條件、地點和測試

挑戰 2：AT命令、集成手冊和標準

挑戰 3：面積

挑戰 4：耗電量

SULPI遇到u-blox

現代社會非常依賴于能源、水和運輸，特別是它們的不間斷和可預測的流動。然而，當關鍵基礎設施遭到破壞時，后果可能會十分嚴重。恢復服務可能需要數天甚至數周的時間，這會影響到工業和民眾的日常生活，特別是在醫院受到影響的情況下，更是會危及到民眾的健康安全。

因此，對鐵路、天然氣和自來水管道以及電力電纜等重要基礎設施的物理攻擊一直令人擔憂。最近的一個例子發生在德國格呂內瓦爾德。目標是柏林附近特斯拉的電力供應，犯罪分子在那里放火燒毀了一根電線桿。盡管德國立法者已經實施了KRITIS保護傘法等防御機制，以保護國家基礎設施免遭破壞和攻擊者的破壞，但在實踐中還需要做更多的工作。

MoxyByte是一家主要在德國和奧地利運營的公司，其成立的目的是利用物聯網和云計算保護關鍵基礎設施（光纖電纜、淡水供應線和天然氣管道）。他們還提供創新人工智能算法方面的專業知識（其創始人贏得了AI-CUP,巴伐利亞-法國支持人工智能企業家的倡議）。

從一開始，創始人的想法就贏得了政府資助以及國家和地區的優秀項目競賽。這些想法還引起了大型天然氣和能源網絡運營商、安全和光纖公司等的關注，并最終成為了他們的客戶。其中一些客戶是德國最大的天然氣網絡運營商聯盟的成員。

關鍵基礎設施主要通過艙口和機柜進入，艙口與地面齊平，而機柜則高出地面。MoxyByte設計了一種解決方案來確保艙口的安全。

MoxyByte安全超低功耗物聯網設備（SULPI）通過放置在門禁艙口的傳感器（如蓋子上的磁鐵）與云端連接。它與操作控制中心集成，在出現異常活動時觸發警報。為提高效率和安全性，還可實施其他機制，包括智能數據分析和具有安全啟動和只執行內存的控制器。

讓我們來看看他們最初面臨的挑戰以及u-blox模塊是如何幫助他們克服這些挑戰的。

挑戰 1

天氣條件、地點和測試

大多數艙口都暴露在環境中，分散在數千公里的基礎設施中。為了檢測、記錄和報告這些艙口及其下方基礎設施的每一次漏洞，SULPI必須能夠抵御各種因素的影響。這些因素包括惡劣的天氣條件、孤立的室內和室外地點，以及可能破壞它的外部事件。

天氣條件

在德國這樣的國家，天氣條件變化很大。因此，SULPI必須在 -20 至 40 °C 的溫度范圍內保持可靠。雨水也是一個需要考慮的因素，因為它會干擾信號傳輸。此外，即使在洪水泛濫的水下，SULPI 也必須能夠可靠運行。

室內和室外地點

SULPI安裝在艙口內，低于地面，周圍是厚厚的混凝土和20至30厘米厚的金屬層。因此，信號接收成為主要挑戰之一。由于管道網絡遍布全國，這些艙口通常位于非常偏遠和難以進入的地區，因此信號接收能力較低。

測試

管道運營商會選擇多種地點對SULPI進行測試，以確定信號在農村和城市環境中受到的影響。例如，拖拉機經常駛過通道艙口，甚至在上面停車的區域，或者教堂前等城市地點。

挑戰 2

AT命令、集成手冊和標準

由于MoxyByte將一個軟件棧與另一個庫結合在一起，因此主要的挑戰是如何調整以下要素，以實現更為理想的解決方案：

控制調制解調器的AT命令。

集成手冊，便于將特定設備（或部件）集成到更大的系統或應用中。

通信標準，用于定義設備（包括系統）之間交換數據的協議、格式和指南。在設計階段，公司測試了不同的通信標準。

通信協議的最大數據傳輸率或波特率，以最大限度地提高速度。

SULPI處于 “睡眠 ”模式時的最低能耗。

挑戰 3

面積

MoxyByte需要測試不同的蜂窩模塊（包括尺寸），以實現靈活的設計堆棧和管腳兼容性。兼容性和模塊化是基本要求。因此，在設計階段對相同尺寸的不同模塊進行試驗至關重要。

挑戰 4

耗電量

MoxyByte致力于為客戶提供低維護成本的解決方案，因為每年更換電池既不方便，又需要承擔很高的成本。他們對電池壽命的最低要求是至少五年，這也是公司的首要目標。盡管如此，Moxybyte始終以十年為目標。

MoxyByte面臨的挑戰是功耗。由于所需硬件的特性，無法進行太多調整，以盡可能降低功耗，從而滿足上述要求。

SULPI遇到u-blox

SULPI的骨架結構建立在執行配置、安全通信、篡改檢測和安全更新等基本功能的基礎模塊之上。

除了這些功能外，該架構還能促進與不同云（包括微Azure、AWS、谷歌甚至內部云）的應用級通信。例如，通過集成其他人工智能算法，SULPI可以預測電池消耗。從硬件角度來看，還可以安裝不同的傳感器，并選擇適配器或PCP，以便在電路板上安裝更多傳感器。

為了讓SULPI順利運行，它需要一個蜂窩模塊將所有信息傳輸到云端。

MoxyByte的首席執行官Benedict Schwind于2020年在大學里接觸到u-blox的SARA-R5系列蜂窩模塊。最初的方法是使用標準開發套件進行測試。

他對u-blox模塊的質量、性能和可靠性非常滿意，并發現u-blox模塊的價格非常實惠，而且u-blox技術人員還提供了優質的服務和貼心的幫助。于是，他決定將這些模塊集成到SULPI中。后來，MoxyByte也發現u-blox的模塊具有體積小、種類多、適應性強和易于使用等優點。

值得一提的是，模塊的另一個優點與生產地域有關。模塊在瑞士設計，在奧地利制造（SARA-R5系列）。這一客戶特別要求的固有特性是MoxyByte的一大優勢。現在，市場正從中國設備為主轉向歐洲設備為主，u-blox的模塊已被證明是MoxyByte所采用的最佳模塊產品。

成果1

在u-blox SARA-R510S、SARA-R510M8S和SARA-R540S模塊的支持下，MoxyByte克服了天氣條件、地點和外部因素所帶來的挑戰。目前，MoxyByte已經部署了一個設備網絡，用于檢測德國關鍵基礎設施中的異常活動。

SULPI的恢復能力在今年就得到了體現。2024年的前幾周，德國的氣溫從零下 20 ℃ 到 0 ℃不等，路面上還有大量積雪。即使在這種極端條件下，數據仍顯示出滿負荷接收水平。

成果2

MoxyByte還發現ubxlib非常有用。這個來自u-blox的C主庫具有驅動程序庫的功能。MoxyByte將其移植到各種RTOS和微控制器中，用作蜂窩模塊驅動程序。所面臨的挑戰是將其與庫不支持的不同堆棧集成。這就需要編寫和移植文件，以確保兼容性和功能性。有了ubxlib，MoxyByte最大限度地利用了AT命令手冊中規定的時序率，從而避免了開發AT驅動程序的需要。

盡管這一過程充滿挑戰，但付出終有回報，現在系統運行順暢。有了ubxlib，MoxyByte原本需要三個月的開發時間在不到三周的時間內就完成了。

MoxyByte獲得的另一個好處是，u-blox的模塊（如SARA-R55040S）支持新的450 MHz頻段。

此外，u-blox模塊通過無線更新和自動配置提供的安全性也使MoxyByte受益匪淺。

成果3

u-blox模塊提供的引腳對引腳的兼容性是MoxyByte的主要優勢之一，特別是在電池消耗等設計測試中，可以輕松地更換模塊以獲得不同的結果。

“我們追求模塊的兼容性和模塊化，因為我們采用的自由設計堆棧要求-管腳兼容”。- MoxyByte首席執行官Benedict Schwind說。

成果4

要解決電池壽命問題，訣竅在于在不使用解決方案時盡量減少耗電量。通過將其置于休眠模式，SULPI 可以在數天、數周甚至數月內幾乎不消耗電池。

u-blox的模塊非常有助于實現公司的目標，因為它們能適應這種休眠模式，并在最需要的時候將功耗降至最低。

不斷前行

MoxyByte公司的未來非常有前景，因為其關鍵基礎設施應用可適用于其他環境，滿足不同的目標。迄今為止，已有兩家潛在客戶與他們進行了接洽，這兩家客戶都要求提高定位精度：一家用于跟蹤帆船比賽中的船只，另一家用于監控豪華車輛。

同樣，其他客戶也要求提供雙重應用解決方案，如檢測煤氣泄漏（使用傳感器驗證完美的配件、保持所需的壓力并檢測泄漏）或監測水位（使用傳感器進行檢測）。

/關于u-blox公司/

瑞士u-blox公司（SIX:UBXN）專注于為客戶提供豐富的芯片和模塊產品以及全面的物聯網服務，賦能客戶以實現精準定位與萬物互聯。我們憑借業界領先的解決方案持續推動未來汽車與物聯網行業的創新升級。u-blox公司總部設于瑞士蘇黎世塔爾維爾，目前全球員工約1,400名，可為客戶量身打造出兼具精準、智能和可持續性的解決方案。