IoTs Top-Fünf-Herausforderungen meistern: Kontinuität, Compliance, Koexistenz & Cybersicherheit – Teil 2

Sook Hua Wong von Keysight Technologies, Inc

In Teil 1 untersuchten wir eine der fünf kritischen IoT-Herausforderungen. In dieser zweiten Ausgabe behandeln wir Kontinuität, Compliance, Koexistenz und Cybersicherheit.

2. Kontinuität

Kontinuität fokussiert auf die Verlängerung der Batterielebensdauer eines IoT-Geräts. Für Konsumprodukte kann längere Batterielaufzeit ein entscheidender Wettbewerbsvorteil sein; für Industriesysteme wird oft eine 5- bis 10-Jahres-Lebensdauer erwartet; und für medizinische Implantate kann Batterieversagen lebensbedrohlich sein.

Um diese anspruchsvollen Anforderungen zu erfüllen, implementieren IC-Designer Deep-Sleep-Modi, die nur Mikroampere ziehen, drosseln Taktraten und unterstützen Low-Voltage-Betrieb. Normungsgremien definieren auch Ultra-Low-Power-Profile wie NB-IoT, LTE-M, LoRa und Sigfox, die aktive Zeit begrenzen und Stromverbrauch minimal halten.

Produktdesigner, die Sensing, Processing, Control und Wireless-Subsysteme integrieren, müssen den Stromverbrauch jedes Peripheriegeräts verstehen, dann Firmware und Software feinjustieren, um unnötige Wake-ups zu eliminieren. Robuste Messwerkzeuge, die Stromverbrauchsmuster aufdecken, sind essenziell, um diese Optimierungen zu validieren.

3. Compliance

Compliance garantiert, dass ein IoT-Gerät Funkstandards und globale regulatorische Anforderungen erfüllt, bevor es den Markt erreicht.

Zwei Hauptkategorien treiben den Testprozess: Funkstandard-Konformität und Carrier-Akzeptanztests, sowie regulatorische Compliance-Tests wie HF, EMV und SAR. Designteams stehen oft unter engen Produkt-Einführungsdeadlines, während sie sich ständig wandelnden Regulierungen stellen. Abbildung 3 illustriert die typische Konformitäts- und Compliance-Testmatrix.

Abbildung 3: Konformitäts- und Compliance-Testanforderungen für IoT-Geräte.

In-House Pre-Compliance-Testing kann Probleme früh erkennen, Risiko reduzieren und Messungen mit dem offiziellen Laborsystem abstimmen. Automatisierte Testrigs verkürzen Testzeiten von Tagen oder Wochen auf Stunden und beschleunigen Time-to-Market.

4. Koexistenz

Koexistenz ist die Fähigkeit eines Funkgeräts, zuverlässig zu funktionieren, wenn andere Signale dasselbe Spektrum teilen. Mit Milliarden Geräten im Umlauf ist Funküberlastung eine wachsende Herausforderung.

Normungsgremien haben Testmethoden entwickelt, um Geräteverhalten in überfüllten Umgebungen zu bewerten. Beispielsweise nutzt Bluetooth® Adaptive Frequency Hopping (AFH), um Kanäle mit hohen Kollisionsraten zu meiden (siehe Abbildung 4). Andere Techniken wie Listen-Before-Talk (LBT) und Cooperative Collision Avoidance (CCA) verbessern Durchsatz weiter.

Abbildung 4: Ein Bluetooth-Gerät umgeht Wi-Fi-Kanal 6, um Interferenzen zu vermeiden.

Für Consumer-Wearables sind kurze Verzögerungen tolerierbar, aber für Industriesensoren oder medizinische Infusionspumpen können verlorene Steuersignale katastrophale Folgen haben. Koexistenz-Testing, geleitet durch IEEE ANSI C63.27, hilft Herstellern, Risiken zu quantifizieren und Minderungsstrategien zu designen.

5. Cybersicherheit

Da IoT-Deployments in missionskritische Arenen vordringen, kann Cybersicherheit nicht länger nachträglich betrachtet werden. Angriffe können das Gerät selbst, den Funklink, die Cloud oder die Applikationsschicht targetieren.

Traditionelle Sicherheitstools fokussieren auf Netzwerk- und Cloud-Layer, lassen Endpunkt- und Over-the-Air (OTA)-Schwachstellen weitgehend unberücksichtigt. Selbst reife Protokolle wie Bluetooth und WLAN bergen subtile Implementierungsfehler, die Angreifer ausnutzen können.

IDC berichtet, dass 70 % der Sicherheitsverletzungen von Endpunkten ausgehen[1]. Der Schutz dieser Punkte erfordert proaktives OTA-Testing gegen eine kontinuierlich aktualisierte Threat-Datenbank, gekoppelt mit Anomalie-Monitoring, um Ausnutzungsversuche zu detektieren.

Durch Einbetten robuster Sicherheitstests früh im Designzyklus können Hersteller Geräte vor bekannten und aufkommenden Bedrohungen schützen.

Ein solides Fundament durch die 5Cs des IoT zu bauen, erschließt innovative Anwendungen across Industries, stellt aber auch beispiellose Herausforderungen, die frisches Denken erfordern. Erfolgreiche Deployments hängen von Designern tiefem Verständnis dieser technischen Hürden, sorgfältiger Beachtung von Design- und Testüberlegungen und der richtigen Suite an Mess-, Validierungs-, Compliance- und Fertigungswerkzeugen über den gesamten Produktlebenszyklus ab.

Die Autorin ist Sook Hua Wong, Industry Segment Manager für General Electronics Measurement Solutions bei Keysight Technologies, Inc.

Über die Autorin

Sook Hua ist Industry Segment Manager bei Keysight Technologies, basiert in Penang, Malaysia. Sie leitet strategische Planung und Marketing von Keysights IoT-Lösungsportfolio, treibt Wachstum im General Electronics Segment.

Zuvor war sie Product Planner für RF/Microwave Power Meter und Sensor Lines.

Sie erwarb einen Bachelor in Electrical Engineering von der University of Technology Malaysia (1999) und einen Master of Science in Electronic System Design Engineering von der University of Science Malaysia (2003). Mit 20 Jahren bei Keysight, davon 15 Jahre im General Electronics Measurement Solution Team, bringt sie umfassende Erfahrung across Manufacturing, Product Development, Sales Support und Marketing.