Erkunden der fünf wichtigsten Herausforderungen des IoT durch die 5 Cs – Teil 1

Sook Hua Wong von Keysight Technologies, Inc

Die IoT-Bereitstellung erfolgt schnell. Gemäß IoT Analytics , wird die Zahl der vernetzten Geräte im Jahr 2019 voraussichtlich um 14% übertreffen und 9,5 Milliarden erreichen. Die drei Haupttreiber sind ein explosives Wachstum von Verbrauchergeräten, viel stärker als erwartete zellulare IoT/M2M-Verbindungen und ein starkes Wachstum der Gerätekonnektivität in China aufgrund von Regierungsinitiativen, sagt Sook Hua Wong von Keysight Technologies, Inc.

Diese exponentielle Wachstumsrate wird sich voraussichtlich in den nächsten Jahren fortsetzen und bis 2025 28 Milliarden vernetzte Geräte erreichen. Technologie ist bereits in unseren Wearables und unserer Kleidung integriert. Für jeden Menschen auf der Erde wird es 26 Smart Objects geben. 75% der Autos werden mit der notwendigen Hardware ausgeliefert, um eine Verbindung zum Internet herzustellen. Bis 2025 soll der IoT-Umsatz im Gesundheitswesen auf über 135 Mrd. $ (119 Milliarden €) steigen.

Die IoT-Bereitstellung diversifiziert sich von verbraucherbasierten Anwendungen wie Smart Home-Geräten und Wearables bis hin zu geschäftskritischen Anwendungen in den Bereichen öffentliche Sicherheit, Notfallhilfe, industrielle Automatisierung, autonome Fahrzeuge und Internet of Medical Things (IoMT).

Missionskritische Anwendungen nutzen den Komfort, die niedrigen Kosten und die lange Batterielebensdauer von IoT-Geräten sowie die weit verbreitete öffentliche Infrastruktur, um die Interoperabilität und Interkonnektivität zwischen Geräten zu verbessern und eine Echtzeitüberwachung und -steuerung verschiedener kritischer Geräte und Systeme zu ermöglichen.

Da sich diese geschäftskritischen Anwendungen vermehren, müssen die IoT-Geräte und -Systeme robust sein, um den Strapazen der realen Welt standzuhalten.

Großes Potenzial bringt große Herausforderungen mit sich

Das IoT bringt Verbrauchern Vorteile und schafft neue Geschäftsmöglichkeiten für kommerzielle Anwendungen. Diese erfordern jedoch eine stabile und zuverlässige Hardware und Infrastruktur.

Notfallsystem :Stellen Sie sich vor, was passiert, wenn der drahtlose Sensor, der den Druck einer entfernten Gasleitung überwacht, aufgrund früherer Stromausfälle abstürzt? Während eines Notfalls kann das Rohrleitungssystem explodieren, da nicht rechtzeitig Maßnahmen zur Eindämmung getroffen werden.

Digitale Gesundheit :Fernüberwachungsgeräte für Patienten ermöglichen die Überwachung des Patienten außerhalb konventioneller klinischer Umgebungen, wodurch der Zugang der Patienten zur Pflege verbessert und die Kosten für die Gesundheitsversorgung gesenkt werden. Das Gerät selbst muss jedoch in jeder Umgebung funktionieren, beispielsweise in einem überfüllten Stadion oder in einem schwer zugänglichen unterirdischen Lagerhaus. Der Signalempfang durch Betonkonstruktionen und Störungen durch umgebende Geräte sollten den normalen Betrieb des Überwachungsgeräts nicht beeinträchtigen.

Smartmeter :Da Hunderttausende winziger Smartmeter an jedem entfernten Standort installiert sind, müssen diese Zähler nahtlos funktionieren, um Versorgungsdaten zu sammeln und zu übertragen. Jeder Ausfall des Smart Meters führt zu Fehlern bei der Verbrauchsverfolgung, was zu Umsatzeinbußen und potenziell zu einem Ruin des Rufs der Versorgungsunternehmen führt.

Vernetztes Auto :Ein vernetztes Auto wie in Abbildung 1 bringt uns enorme Annehmlichkeiten. Aber es setzt uns auch verschiedenen Risiken aus. Sicherheitsmängel bei der Implementierung von drahtlosen Systemen könnten es einem Hacker ermöglichen, unser Auto mit nur einem Knopfdruck zu lokalisieren und zu entführen, ohne dass wir es bemerken.

Abbildung 1:Connected Car ist ein Auto mit einem interaktiven Dashboard, das auf das Internet zugreifen und mit anderen verbundenen Geräten kommunizieren kann.

Ingenieure und Designer, die an diesen geschäftskritischen Systemen oder Geräten arbeiten, stehen vor intensiven technischen Herausforderungen und müssen von der frühen Entwurfsphase bis zum Ende der Fertigung wichtige Design- und Testüberlegungen und Kompromisse anstellen.

Bewältigung technischer Herausforderungen durch die 5Cs des IoT

Um die vielschichtigen technischen Herausforderungen bei IoT-Geräten und -Systemen über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg zu bewältigen, ist ein umfassender Ansatz erforderlich. Wie in Abbildung 2 gezeigt, können die Designüberlegungen basierend auf den 5Cs des IoT zusammengefasst werden.

Abbildung 2: Wichtige Designüberlegungen zur Bewältigung der technischen Herausforderungen in den 5Cs des IoT.

1. Konnektivität

Bei der Konnektivität geht es um die Fähigkeit, einen nahtlosen Informationsfluss zu und von dem Gerät, der Infrastruktur, der Cloud und den Anwendungen zu ermöglichen. Das Erreichen einer guten Konnektivität ist eine der größten Herausforderungen für Ingenieure, da das drahtlose Konnektivitätssystem sehr komplex ist und dichte Gerätebereitstellungen den Betrieb zusätzlich erschweren.

Von geschäftskritischen IoT-Geräten wird erwartet, dass sie selbst in den härtesten Umgebungen zuverlässig und fehlerfrei funktionieren. Die sich schnell entwickelnden Wireless-Standards erhöhen die Komplexität und Ingenieure stehen vor ständigen Herausforderungen, um mit den neuesten Technologien Schritt zu halten und sicherzustellen, dass Geräte im gesamten Ökosystem nahtlos funktionieren können.

Um auf die Herausforderungen der Konnektivität zu reagieren, ist eine sorgfältige Auswahl von Design- und Testlösungen erforderlich, die hochflexibel, konfigurierbar und aufrüstbar sind, um zukünftige Anforderungen zu erfüllen. Die Lösung muss hochflexibel sein, um Geräte mit vielen Funkformaten zu testen, in der Lage sein, auf die Geräteleistung in den tatsächlichen Betriebsmodi zuzugreifen und Over-the-Air-Tests im Signalisierungsmodus zu unterstützen, ohne dass chipsatzspezifische Treiber erforderlich sind.

Vorzugsweise sollte das System auch einfach und kostengünstig sein und kann sowohl in Forschung und Entwicklung als auch in der Fertigung für Code-Leverages und zur Minimierung von Messkorrelationsproblemen in den verschiedenen Phasen der Entwicklung verwendet werden. Die Nachfrage nach IoT-Geräten wird aufgrund ihrer schnellen Verbreitung exponentiell zunehmen. Hersteller benötigen ein hochgradig skalierbares, kosteneffektives und zuverlässiges Fertigungstestsystem, das das steigende Volumen problemlos bewältigen und gleichzeitig die Gerätequalität sicherstellen kann.

Der Autor ist Sook Hua Wong, Industry Segment Manager General Electronic Measurement Solutions bei Keysight Technologies, Inc.

Über den Autor

Sook Hua ist ein Industry Segment Manager bei Keysight Technologies mit Wohnsitz in Penang, Malaysia. Sie ist die strategische Lösungsplanerin, die für die Erweiterung des Keysight Internet-of-Things (IoT)-Lösungsportfolios und die Planung von Marketingprogrammen verantwortlich ist, um das Wachstum im allgemeinen elektronischen Segment von KeysightTechnologies voranzutreiben.

Zuvor war sie als Produktplanerin für die strategische Planung und die Entwicklung des Produktportfolios für den HF-/Mikrowellen-Leistungsmesser und -sensor verantwortlich.

Sie erhielt ihren Bachelor in Elektrotechnik von der University of Technologies Malaysia (1999) und ihren Master of Science in Electronic System Design Engineering von der University of Science Malaysia (2003). Sie hat 20 Jahre bei Keysight Technologies verbracht, die letzten 15 Jahre im Team von General Electronics Measurement Solution (GEMS) in verschiedenen Funktionen, darunter Fertigung, Produktentwicklung, Vertriebsunterstützung, Produktmarketing und Produktplaner.

Teil 2 geht morgen weiter….