De vijf belangrijkste uitdagingen van IoT verkennen via de 5 C's – Deel 1

IoT-implementatie gaat snel. Volgens IoT Analytics , zal het aantal aangesloten apparaten in 2019 naar verwachting de eerste voorspellingen met 14% overtreffen tot 9,5 miljard. De drie belangrijkste drijfveren zijn de explosieve groei van consumentenapparaten, veel sterker dan verwachte mobiele IoT/M2M-verbindingen en een sterke groei van de apparaatconnectiviteit in China dankzij overheidsinitiatieven, zegt Sook Hua Wong van Keysight Technologies, Inc.

Deze exponentiële groei zal naar verwachting de komende jaren aanhouden tot 28 miljard verbonden apparaten in 2025. Technologie is al geïntegreerd in onze wearables en kleding. Er zullen 26 slimme objecten zijn voor elk mens op aarde. 75% van de auto's wordt geleverd met de benodigde hardware om verbinding te maken met internet. Verwacht wordt dat de inkomsten uit IoT in de gezondheidszorg tegen 2025 zullen stijgen tot meer dan $ 135 miljard (€ 119 miljard).

De inzet van IoT diversifieert van consumententoepassingen zoals smart home-apparaten en wearables tot missiekritieke toepassingen op het gebied van openbare veiligheid, noodhulp, industriële automatisering, autonome voertuigen en Internet of Medical Things (IoMT).

Missiekritieke applicaties maken gebruik van het gemak, de lage kosten en de lange batterijduur van IoT-apparaten, evenals van de algemeen beschikbare openbare infrastructuur om de interoperabiliteit en interconnectiviteit tussen apparaten te verbeteren en realtime monitoring en controle van verschillende kritieke apparaten en systemen mogelijk te maken.

Naarmate deze bedrijfskritieke toepassingen zich snel verspreiden, moeten de IoT-apparaten en -systemen robuust zijn om de ontberingen van de echte wereld te weerstaan.

Groot potentieel brengt grote uitdagingen met zich mee

IoT biedt voordelen voor consumenten en creëert nieuwe zakelijke kansen voor commerciële toepassingen. Deze vereisen echter stabiele en betrouwbare hardware en infrastructuur.

Noodhulpsysteem :Stel je voor wat er zal gebeuren als de draadloze sensor die de druk van een afgelegen gasleiding bewaakt, crasht als gevolg van eerdere stroomuitval? Tijdens een noodgeval kan het leidingsysteem exploderen door gebrek aan tijdige actie om het in te dammen.

Digitale gezondheid :Apparaten voor patiëntbewaking op afstand maken bewaking van de patiënt mogelijk buiten de conventionele klinische instellingen, wat de toegang van de patiënt tot zorg verbetert en de kosten van de gezondheidszorg verlaagt. Het apparaat zelf moet echter in elke omgeving werken, zoals in een druk stadion of in een moeilijk te bereiken ondergronds magazijn. Signaalontvangst door betonnen constructies en interferentie van omringende apparaten mogen de normale werking van het bewakingsapparaat niet beïnvloeden.

Slimme meter :Met honderdduizenden kleine slimme meters die op elke afgelegen locatie zijn ingezet, moeten deze meters naadloos samenwerken om nutsvoorzieningen te verzamelen en te verzenden. Elke storing aan de slimme meter leidt tot fouten bij het volgen van het verbruik, waardoor inkomsten verloren gaan en mogelijk de reputatie van de nutsbedrijven wordt geschaad.

Verbonden auto :Een connected car, zoals in figuur 1, brengt ons enorm veel gemak. Maar het stelt ons ook bloot aan verschillende risico's. Beveiligingsfouten in de implementatie van draadloze systemen kunnen een hacker in staat stellen onze auto te lokaliseren en te kapen met slechts een druk op de knop zonder dat we het merken.

Figuur 1:Connected car is een auto met een interactief dashboard dat toegang heeft tot internet en kan communiceren met andere verbonden apparaten.

Ingenieurs en ontwerpers die aan deze bedrijfskritische systemen of apparaten werken, worden geconfronteerd met intense technische uitdagingen en moeten belangrijke ontwerp- en testoverwegingen en afwegingen maken vanaf de vroege ontwerpfase tot het einde van de productie.

Technische uitdagingen aanpakken via de 5C's van IoT

Er is een alomvattende aanpak nodig om de veelzijdige technische uitdagingen in IoT-apparaten en -systemen aan te pakken gedurende de gehele levenscyclus van een product. Zoals weergegeven in afbeelding 2, kunnen de ontwerpoverwegingen worden samengevat op basis van de 5C's van IoT.

Figuur 2: Belangrijke ontwerpoverwegingen om de technische uitdagingen in de 5C's van IoT aan te pakken.

1. Connectiviteit

Connectiviteit gaat over het vermogen om een ​​naadloze informatiestroom van en naar het apparaat, de infrastructuur, de cloud en applicaties mogelijk te maken. Het bereiken van goede connectiviteit is een van de grootste uitdagingen voor ingenieurs, omdat het draadloze connectiviteitssysteem zeer complex is en de implementatie van dichte apparaten de operaties verder compliceert.

Van missiekritieke IoT-apparaten wordt verwacht dat ze betrouwbaar werken zonder storingen, zelfs in de zwaarste omgevingen. De snel evoluerende draadloze standaarden vergroten de complexiteit en ingenieurs staan ​​voor constante uitdagingen om gelijke tred te houden met de nieuwste technologieën en ervoor te zorgen dat apparaten naadloos kunnen werken in het hele ecosysteem.

Reageren op connectiviteitsuitdagingen vereist de zorgvuldige selectie van ontwerp- en testoplossingen die zeer flexibel, configureerbaar en opwaardeerbaar zijn om aan toekomstige behoeften te voldoen. De oplossing moet zeer flexibel zijn om apparaten met veel radioformaten te testen, in staat zijn om toegang te krijgen tot de apparaatprestaties in werkelijke bedrijfsmodi, en over-the-air testen in signaleringsmodus ondersteunen zonder dat een chipsetspecifieke driver nodig is.

Het systeem moet bij voorkeur ook eenvoudig en goedkoop zijn en kan worden gebruikt in zowel R&D als productie voor code-hefbomen en om correlatieproblemen met metingen in de verschillende ontwikkelingsfasen te minimaliseren. De vraag naar IoT-apparaten zal exponentieel toenemen vanwege hun snelle verspreiding. Fabrikanten hebben een zeer schaalbaar, kosteneffectief en betrouwbaar productietestsysteem nodig dat gemakkelijk aan het toenemende volume kan voldoen en tegelijkertijd de apparaatkwaliteit kan garanderen.

De auteur is Sook Hua Wong, Industry Segment Manager General Electronics Measurement Solutions bij Keysight Technologies, Inc.

Over de auteur

Sook Hua is een Industry Segment Manager bij Keysight Technologies, woonachtig in Penang, Maleisië. Zij is de strategische oplossingsplanner die verantwoordelijk is voor de uitbreiding van de KeysightInternet-of-things (IoT)-oplossingenportfolio en de planning van marketingprogramma's om de groei in het algemene elektronische segment van KeysightTechnologies te stimuleren.

Voorafgaand aan deze functie was ze de productplanner die verantwoordelijk was voor strategische planning en productportfolio-ontwikkeling voor de RF/Magnetron-vermogensmeter en -sensor.

Ze behaalde haar Bachelor of Electrical Engineering aan de University of Technologies Malaysia (1999) en een Master of Science Degree in Electronic System Design Engineering aan de University of Science Malaysia (2003). Ze heeft 20 jaar bij Keysight Technologies gewerkt, waarvan de laatste 15 jaar in het General Electronics Measurement Solution (GEMS)-team in verschillende rollen, waaronder productie, productontwikkeling, verkoopondersteuning, productmarketing en een productplanner.

Deel 2 gaat morgen verder….