Lors de la conception d'une carte de circuit imprimé intégrant un SoC sans fil miniature haute performance, chaque détail compte, de l'intégrité du signal sur le bus d'E/S numériques haut débit acheminant les données vers l'émetteur-récepteur, à l'adaptation d'impédance entre la broche de sortie RF et l'antenne. Une expertise RF pointue est indispensable pour détecter les problèmes en amont et éviter les difficultés ultérieures. Par ailleurs, le développement Wi-Fi requiert un équipement de test coûteux. À l'inverse, la conception radio est déjà optimisée au sein d'un module, ce qui contribue également à éliminer les problèmes dès les premières étapes du développement. Il en résulte des économies substantielles.

La certification est coûteuse.
Les produits livrés avec un émetteur doivent garantir leur compatibilité avec les autres appareils au sein d'un même environnement. Cette compatibilité est assurée par la certification du produit, suite à des tests radio rigoureux menés conformément à la réglementation locale en vigueur. Ceci s'applique également aux produits intégrant un émetteur-récepteur Wi-Fi. De fait, le coût d'une certification complète est généralement plus élevé pour le Wi-Fi, compte tenu de la nature de cette technologie. Un produit Wi-Fi doit présenter des performances radio optimales lorsqu'il est placé à proximité d'autres produits sur le même réseau Wi-Fi ou sur des réseaux Wi-Fi différents mais situés au même endroit. De plus, l'appareil Wi-Fi doit garantir l'absence d'interférences avec d'autres technologies de la bande ISM, telles que Bluetooth, Zigbee, Thread ou d'autres protocoles sans fil propriétaires. Enfin, un appareil Wi-Fi mal conçu est très susceptible d'être perturbé par les radios mobiles LTE ou les radars fonctionnant dans la bande des 5 GHz, utilisés dans des applications civiles ou militaires, ou d'être perturbé par ces derniers.

La situation est encore compliquée par les désaccords internationaux concernant l'utilisation de la bande 6 GHz pour les technologies ISM telles que le Wi-Fi et le Bluetooth. Par exemple, alors que les États-Unis autorisent l'utilisation de la totalité de la bande passante de 1 200 MHz pour les applications ISM, l'Union européenne n'a ouvert que 480 MHz dans la bande inférieure des 6 GHz. Le franchissement des obstacles réglementaires internationaux représente souvent le principal coût caché de la conception matérielle. La collaboration avec les laboratoires d'essais pour satisfaire aux exigences réglementaires alourdit encore la charge de travail. Tous ces éléments contribuent au coût global de développement. L'utilisation de modules sans fil pré-certifiés simplifie considérablement ces difficultés. Les concepteurs de systèmes n'ont qu'à réutiliser la licence délivrée au fabricant du module pour intégrer en toute sécurité la fonctionnalité sans fil.
Choisir le bon module Wi-Fi :
Le choix d'un module Wi-Fi peut être guidé par de nombreux facteurs, notamment :
Architecture :
Un module peut être doté d'un processeur d'application ouvert hébergeant la pile réseau ainsi que l'application IoT embarquée, le tout fonctionnant dans le contexte d'un système d'exploitation temps réel (RTOS) restreint. Le module peut également servir de coprocesseur réseau (NCP) gérant la communication Wi-Fi, mais nécessite un processeur hôte pour la gestion du réseau. Ce dernier requiert généralement un système d'exploitation complet (Windows ou Linux). Cependant, de plus en plus de fabricants d'appareils parviennent également à interfacer le NCP avec une pile TCP/IP exécutée sur un système d'exploitation temps réel (par exemple, FreeRTOS).
Protocoles sans fil multiples :
un projet peut nécessiter diverses options de connectivité. Selon le rôle à jouer, vous pouvez opter pour un module monoprotocole (Wi-Fi uniquement) ou une solution multiprotocole prenant en charge la connectivité mesh basée sur Bluetooth et 802.15.4. Moyennant un léger surcoût, la solution multiprotocole offre une intégration plus poussée et une meilleure gestion de la coexistence qu'une solution multi-SoC/modules discrète.


Interfaces de communication :
chaque appareil et application possède ses propres capacités et exigences en matière de connectivité sans fil. Alors qu'un appareil peut nécessiter la transmission de plusieurs gigabits via une liaison sans fil pour la diffusion de vidéos 4K, un autre peut se contenter de quelques kilobits pour transmettre des données de capteurs ou contrôler un actionneur à distance. Les options disponibles reflètent cette diversité d'applications. Ainsi, certains modules sans fil prennent en charge des interfaces de communication haut débit telles que SDIO et PCIe, adaptées aux applications de transmission de données à très hautes performances, tandis que d'autres solutions sont optimisées pour les applications à faible consommation d'énergie, utilisant des interfaces comme SPI, I2C et UART pour la connexion des capteurs.
Options d'antenne :
L'antenne est un élément crucial d'une conception sans fil. Elle agit comme un transducteur, convertissant les courants et tensions reçus de l'émetteur-récepteur en énergie électromagnétique rayonnée par la technologie sans fil, et inversement. Une antenne sous-optimale peut rendre un produit inutilisable. Par conséquent, le choix de l'antenne est souvent dicté par la conception finale du produit. Certains concepteurs privilégient des antennes compactes intégrées au circuit imprimé, tandis que d'autres utilisent des antennes externes pour améliorer la couverture. Il est important de se rappeler que l'antenne fait partie intégrante de la configuration de l'émetteur et est donc explicitement liée à la certification réglementaire du module sans fil. Leçon : soyez attentif aux détails lors du choix d'une antenne ! Les modules peuvent être fournis avec une antenne intégrée ou avec une conception de référence certifiée permettant aux utilisateurs de copier la conception exacte et de réutiliser la certification. L'objectif final est toujours d'obtenir une couverture radio optimale pour une conception donnée, ce qui peut nécessiter la modification des antennes et de la certification associée.
Ce que l'on peut attendre d'un fournisseur de modules Wi-Fi :
dans l'IoT, la mise en œuvre du Wi-Fi est souvent cruciale. Par conséquent, un fournisseur de modules doit offrir certaines valeurs fondamentales :
assistance à la conception matérielle.
Les conceptions RF peuvent souvent réserver de mauvaises surprises, au moment où on s'y attend le moins. C'est à ce stade que le soutien d'ingénieurs possédant une solide expérience en conception de modules Wi-Fi est essentiel pour un cycle de conception rapide. Un fournisseur de modules peut apporter son aide de plusieurs manières : examen de la conception du circuit imprimé, adaptation de l'impédance d'entrée de l'antenne, recommandations sur le placement du module ou de l'antenne pour une meilleure couverture, etc.
Ajout de nouveaux domaines réglementaires et d'antennes :
Comme mentionné précédemment, l'un des principaux avantages de l'utilisation de modules Wi-Fi réside dans la facilité d'obtention de la certification réglementaire pour les fonctionnalités radio. Par conséquent, les fournisseurs doivent disposer d'une stratégie réglementaire complète afin de garantir la flexibilité de conception, incluant plusieurs domaines pour couvrir davantage de marchés et différents types d'antennes.
Dans certains cas, une antenne certifiée sur le module peut s'avérer insuffisante pour les performances radio requises, nécessitant l'utilisation d'une antenne différente. Dans d'autres cas, un produit peut cibler un nouveau marché pour lequel le fournisseur du module ne dispose pas de licence et/ou de rapports de test. Dans de tels cas, l'assistance d'un fournisseur de modules est nécessaire pour ajouter un nouveau périmètre réglementaire à la liste des certifications existantes ou pour certifier un type d'antenne entièrement nouveau. Les fournisseurs de modules peuvent apporter leur soutien en effectuant des tests de conformité aux nouvelles réglementations et en émettant une notification de modification autorisée pour la certification initiale.
Dépannage logiciel :
L'intégration du pilote Wi-Fi dans une plateforme embarquée est l'un des enjeux majeurs du cycle de vie logiciel d'un projet. Prenons l'exemple d'un protocole de communication réseau (NCP) pour un système embarqué sous Linux. Il est courant que les fournisseurs de semi-conducteurs sans fil publient régulièrement des versions de pilotes testées avec la dernière version stable du noyau Linux. De plus, les pilotes sans fil nécessitent des correctifs pour remédier aux failles de sécurité. La mise à jour vers une nouvelle version, notamment pour les périphériques sans fil dotés de pilotes non officiels, peut parfois entraîner un comportement inattendu du produit. C'est là que le soutien du fournisseur du module, qu'il s'agisse de la communication sur les vulnérabilités découvertes et la disponibilité des correctifs de sécurité, ou du dépannage proactif et de l'analyse des causes profondes lors de l'intégration du contrôleur, peut grandement contribuer au bon déroulement du projet. Il en va de même pour un module sans fil conçu autour d'un microcontrôleur sans fil embarqué.

Garantir un soutien complet de la chaîne d'approvisionnement :
Une évaluation insuffisante de la chaîne d'approvisionnement peut compromettre la conception d'un circuit imprimé exceptionnel. L'absence d'un composant, même petit et apparemment insignifiant, comme une résistance, peut retarder la production, mais une solution de remplacement doit être disponible. Or, un module radio certifié est l'un des composants les plus critiques, car il est intrinsèquement lié aux déclarations finales du produit faites par le fabricant aux organismes de réglementation. Par conséquent, une refonte du produit peut s'avérer impossible, ce qui serait sans aucun doute très coûteux. C'est là que le soutien complet d'un fournisseur de modules compétent et engagé apporte une valeur ajoutée concrète. Les sujets abordés peuvent inclure : le conseil technologique pour comprendre la conception optimale de la plateforme ; la gestion du cycle de vie du produit ; et les prévisions de production. Des audits d'usine peuvent être nécessaires pour garantir la transparence de la chaîne d'approvisionnement.
Panasonic Industry Europe :
Panasonic Industry Europe est un fournisseur reconnu de solutions de connectivité sans fil à courte portée, avec un portefeuille comprenant le Wi-Fi, le Bluetooth et d'autres technologies de réseau. Ses modules sans fil et ses cartes réseau sont certifiés pour de nombreux domaines réglementaires, notamment les États-Unis, l'Europe, le Canada, le Japon et d'autres pays d'Asie-Pacifique. De plus, ces certifications réglementaires couvrent de nombreux types d'antennes, avec des antennes de référence certifiées provenant de plusieurs fournisseurs d'antennes renommés. L'entreprise facilite également les projets IoT grâce à un écosystème de partenaires qui gèrent les antennes, les micrologiciels embarqués et les piles de protocoles sans fil propriétaires.
La gamme de modules sans fil de Panasonic Industry couvre plusieurs générations de Wi-Fi, des solutions Wi-Fi 4 aux solutions Wi-Fi 6/6E. Les modules Wi-Fi 7 font partie de sa feuille de route future. Ses modules sont conçus et fabriqués en Europe dans une usine détenue à 100 % par Panasonic. 

* À déterminer
Tableau 1 : Modules Wi-Fi industriels Panasonic les plus récents pour les nouvelles conceptions
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