Die fünf Kernherausforderungen des IoT: Deep Dive in die 5 Cs – Teil 1

Von Sook Hua Wong, Industry Segment Manager bei Keysight Technologies, Inc.

IoT-Adoption beschleunigt sich in beispiellosem Tempo. IoT Analytics projiziert, dass die globale Anzahl vernetzter Geräte 2019 9,5 Milliarden übersteigen wird – 14 % über initialen Prognosen – getrieben durch explosiven Anstieg von Consumer-Gadgets, weitreichenden zellularen IoT/M2M-Links und einem Schub in China durch staatlich unterstützte Initiativen.

Dieser Schwung wird anhalten, mit Prognosen von 28 Milliarden vernetzten Geräten bis 2025. Heutige Wearables und Smart Apparel sind erst der Anfang; jeder Mensch auf der Erde wird durchschnittlich 26 smarte Objekte besitzen, und 75 % der Neufahrzeuge werden mit internetverbundener Hardware ausgeliefert. Der Gesundheitssektor allein wird bis 2025 voraussichtlich über 135 Mrd. $ (119 Mrd. €) IoT-Umsatz generieren.

Während Consumer-Anwendungen wie Smart Homes und Wearables das frühe Wachstum dominieren, ist die nächste Welle missionskritische Deployments in öffentlicher Sicherheit, Notfallresponse, industrieller Automatisierung, autonomen Fahrzeugen und Internet of Medical Things (IoMT). Diese Use Cases nutzen IoTs niedrige Kosten, lange Batterielebensdauer und weitreichende Infrastruktur für Echtzeit-Monitoring und -Control über komplexe Systeme.

Doch je integraler IoT-Geräte für kritische Operationen werden, desto mehr müssen sie für Robustheit, Zuverlässigkeit und Resilienz in der realen Welt engineered sein.

Großes Potenzial, größere Herausforderungen

IoT bietet immensen Wert für Verbraucher und erschließt neue kommerzielle Chancen, aber Erfolg hängt von stabiler, verlässlicher Hardware und Infrastruktur ab.

Notfall-Response-Systeme: Stellen Sie sich einen drahtlosen Sensor vor, der eine entfernte Gaspipeline überwacht und nach einem Stromausfall ausfällt. Ohne zeitnahe Daten könnte die Pipeline brechen, Leben gefährden.

Digital Health: Remote-Patienten-Monitoring-Geräte müssen fehlerfrei performen, selbst in herausfordernden Umgebungen wie vollen Stadien oder tiefen Untergrundlagern, wo Signalabschwächung und Interferenz signifikant sind.

Smart Meter: Tausende winzige Zähler an entfernten Standorten müssen genaue Verbrauchsdaten übermitteln. Ein einzelner Ausfall kann zu Abrechnungsfehlern, Umsatzverlust und Reputationsschaden für Versorger führen.

Connected Cars: Während ein vernetztes Auto Komfort und neue Services bietet, können Sicherheitslücken in seinen Funksystemen Hackern ermöglichen, Fahrzeuge unbemerkt zu orten oder zu kapern.

Abbildung 1: Ein Connected Car mit interaktivem Dashboard, das mit dem Internet und anderen Geräten kommuniziert.

Ingenieure und Designer, die missionskritische Systeme angehen, stehen vor intensiven technischen Herausforderungen, die durchdachtes Design, Testen und Trade-offs vom frühen Konzept bis zur endgültigen Produktion erfordern.

Technische Herausforderungen durch die 5 Cs des IoT adressieren

Eine ganzheitliche Strategie ist essenziell, um die diversen technischen Hürden zu bewältigen, denen IoT-Geräte und -Systeme über ihren Lebenszyklus begegnen. Wie in Abbildung 2 illustriert, alignen die zentralen Designüberlegungen mit den 5 Cs des IoT.

Abbildung 2: Wichtige Designüberlegungen für die 5 Cs des IoT.

1. Connectivity

Connectivity fokussiert auf die Ermöglichung unterbrechungsfreien Informationsaustauschs zwischen Gerät, Infrastruktur, Cloud und Applikationen. Ingenieure stehen hier oft vor der komplexesten Herausforderung, da Funksysteme hochentwickelt sind und dichte Deployments operative Komplexität hinzufügen.

Missionskritische IoT-Geräte müssen in rauen Umgebungen fehlerfrei operieren. Rasch evolvierende Funkstandards verschärfen die Herausforderung und erfordern kontinuierliche Anpassung, um nahtlose Ökosystemintegration zu wahren.

Effektive Lösungen verlangen flexible, konfigurierbare und upgradefähige Design- und Testwerkzeuge, die mehrere Funkformate unterstützen, Real-World-Performance-Assessment und Over-the-Air-Testing ohne chipspezifische Treiber. Idealerweise sollten diese Tools einfach, kosteneffektiv und über R&D und Manufacturing hinweg nutzbar sein, um Messkorrelationsprobleme über Entwicklungsphasen zu minimieren.

Mit projiziert stark steigender IoT-Gerätenachfrage benötigen Hersteller skalierbare, zuverlässige und ökonomische Testsysteme, die wachsende Volumen bewältigen können, während Qualität gewahrt bleibt.

Autor: Sook Hua Wong, Industry Segment Manager, General Electronics Measurement Solutions, Keysight Technologies, Inc.

Über den Autor

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

Zuvor war sie Product Planner für RF/Microwave Power Meter und Sensoren. Sie erwarb einen Bachelor in Electrical Engineering von der University of Technology Malaysia (1999) und einen MSc in Electronic System Design Engineering von der University of Science Malaysia (2003). Mit 20 Jahren bei Keysight, davon die letzten 15 Jahre im General Electronics Measurement Solution (GEMS) Team, trug sie across Manufacturing, Product Development, Sales Support und Marketing bei.

Teil 2 folgt morgen…