5つのCを通じてIoTの上位5つの課題を探る–パート2

Keysight Technologies、IncのSook Hua Wong

ブログのパート1では、5Cを通じた上位5つの課題の1つについて説明しました。ブログの第2部では、継続性、コンプライアンス、共存、サイバーセキュリティについて説明します。

2。継続性

継続性とは、デバイスのバッテリー寿命を確保して延長することです。バッテリーの寿命は、IoTデバイスにとって最も重要な考慮事項の1つです。長いバッテリ寿命は、消費者向けIoTデバイスにおける大きな競争上の利点です。産業用IoTデバイスの場合、5年または10年のバッテリー寿命が一般的な予想です。ペースメーカーなどの医療機器の場合、機器の寿命は生と死の違いを意味します。バッテリーの故障はオプションではありません。

この長いバッテリ寿命の要件を満たすために、集積回路（IC）の設計者は、電流をほとんど消費せず、クロック速度と命令セットを減らし、低バッテリ電圧を実装するディープスリープモードのICを設計する必要があります。ワイヤレス通信の観点から、標準グループは、低消費電力を維持しながらアクティブな動作時間を制限するNB-IoT、LTE-M、LoRa、Sigfoxなどの新しい低消費電力動作モードも定義しています。センシング、処理、制御、通信コンポーネントを最終製品に統合する製品設計者は、周辺機器の動作と電力消費を理解し、製品のファームウェアとソフトウェアを最適化して操作を簡素化し、電力消費を削減する必要があります。これらすべてのアクティビティには、デバイスの消費電流動作に関する深い洞察を提供できる有能な測定ツールが必要です。

3。コンプライアンス

コンプライアンスとは、市場に参入する前に、IoTデバイスが無線規格と世界的な規制要件に準拠していることを確認することです。コンプライアンステストには、主に2つのカテゴリがあります。無線規格の適合性とキャリア受け入れテスト、およびRF、EMC、SARテストなどの規制コンプライアンステストです。設計エンジニアは、最新の規制を遵守しながら、厳しい製品導入スケジュールを満たし、世界市場へのスムーズな浸透を確保するためにスクランブルをかけることがよくあります。規制を頻繁に更新することも、複雑さをさらに増します。図3は、適合性およびコンプライアンステスト要件の例を示しています。

図3：IoTデバイスのコンプライアンスおよびコンプライアンステストの要件。

コンプライアンステスト中の失敗のリスクを減らし、製品のリリーススケジュールを守るために、設計者は社内のコンプライアンス前テストソリューションへの投資を検討して、設計のすべての段階でテストを実行し、設計段階の早い段階で問題を修正できるようにすることができます。テストラボのコンプライアンステストシステムを採用した事前コンプライアンステストシステムを選択することも、測定の相関関係を確保し、障害のリスクを軽減するのに役立ちます。コンプライアンステストは複雑で時間がかかります。手動で実行した場合、完了するまでに数日または数週間かかる場合があります。自動テストシステムを選択すると、テスト時間を節約し、市場投入までの時間を短縮できます。

4。共存

共存とは、他の干渉信号が存在する場合にワイヤレスデバイスが確実に動作する能力のことです。何十億ものデバイスが市場にリリースされているため、無線チャネルの混雑は毎日悪化するだけの問題です。ワイヤレス輻輳に対処するために、標準機関は、他の信号が存在する場合のデバイスの動作を評価するためのテスト方法を開発しました。たとえば、Bluetooth® アダプティブ周波数ホッピング（AFH）により、 Bluetooth データの衝突が多いデバイスドロップチャネル（図4）。伝送効率を向上させるために、リッスンビフォアトーク（LBT）や協調衝突回避（CCA）などの他の衝突回避技術もあります。ミックスドシグナル環境での有効性は不明です。ラジオ形式がお互いを検出しない場合、衝突やデータの損失が発生します。

図4：BluetoothデバイスはWiFiチャネル6をバイパスして、WiFi信号との干渉を回避します。

民生用アプリケーションの場合、ワイヤレスヘッドセットまたはウェアラブルの遅延または一時停止は煩わしいですが、許容範囲内です。制御信号を失う産業用センサー、または周囲の干渉信号のために動作を停止する輸液ポンプは、悲惨な結果をもたらす可能性があります。したがって、混雑した混合信号環境でデバイスがどのように動作するかを測定および評価するために、共存テストを実行することが重要です。 IEEEは、ANSI C63.27（米国規格のWirelessCoexistenceの評価）で、評価プロセス、テストセットアップ、およびリスクベースのテスト層を含む共存テストの重要な考慮事項に関するガイダンスを提供しています。デバイスメーカーは、同じ動作環境で意図しない信号が検出された場合に、デバイスの機能的なワイヤレスパフォーマンスを維持するための潜在的なリスクを評価することを強くお勧めします。

5。サイバーセキュリティ

ミッションクリティカルなアプリケーションでのIoTの展開が増えるにつれ、サイバーセキュリティ保護の必要性はさらに重要になっています。サイバー攻撃は、デバイスレベルから通信ネットワーク、クラウド、アプリケーションに至るまで、さまざまな層で発生する可能性がありますが、従来のセキュリティ保護ツールのほとんどは、ネットワークとクラウドの保護に重点を置いてきました。エンドポイントと無線の脆弱性は見過ごされがちです。 Bluetooth のようなフォーマット およびWLANは成熟したテクノロジーであり、多くのアプリケーションで一般的に使用されています。ただし、空気中の脆弱性に対処するために行われたことはほとんどありません。これらのワイヤレスプロトコルの複雑さは、ハッカーがデバイスにアクセスしたり、デバイスを制御したりできるようにする、デバイスの無線実装における潜在的な未知の落とし穴につながります。

IDCによると、セキュリティ侵害の70％はエンドポイントから発生しています[1]。これらのIoTデバイスを保護するために特別な注意を払う必要があります。無線の脆弱性とIoTデバイスへの潜在的なエントリポイントを特定する必要があります。デバイスは、既知の空中脅威/攻撃のデータベースを使用してテストし、デバイスの応答を監視し、異常を検出する必要があります。最新の脅威からデバイスを保護するには、データベースを定期的に更新する必要があります。

IoTの5Cを通じて強力な基盤を構築することで、多くの業界に刺激的な新しいアプリケーションと機会への扉が開かれます。しかし、それはまた、ミッションクリティカルな要件を満たすために新しい方法で考えることを必要とする前例のない課題をもたらします。 IoTの実装を成功させるには、設計者とエンジニアがIoTの5Cにおける技術的な課題を克服する必要があります。これらの技術的な課題を深く理解し、主要な設計とテストの考慮事項を理解することで、IoTエコシステム全体に実装と展開するための強力な基盤が構築されます。製品ライフサイクル全体にわたる適切な設計、検証、コンプライアンステスト、および製造ツールは、IoTがその約束を確実に果たすのに役立ちます。

著者は、 Keysight Technologies、Inc。の一般的な電子機器測定ソリューションの業界セグメントマネージャーであるSookHuaWongです。

作者について

Sook Hua isanは、マレーシアのペナンにあるKeysightTechnologiesの業界セグメントマネージャーです。彼女は、Keysightモノのインターネット（IoT）ソリューションポートフォリオの拡張と、KeysightTechnologiesの一般的な電子セグメントの成長を促進するためのマーケティングプログラム計画を担当する戦略的ソリューションプランナーです。

この役職に就く前は、RF /マイクロ波パワーメーターとセンサーの戦略的計画と製品ポートフォリオ開発を担当する製品プランナーでした。

彼女は、マレーシア工科大学で電気工学の学士号を取得し（1999年）、マレーシア科学大学で電子システム設計工学の理学修士号を取得しました（2003年）。彼女はKeysightTechnologiesで20年間過ごし、過去15年間はGeneral Electronics Measurement Solution（GEMS）チームで、製造、製品開発、販売サポート、製品マーケティング、製品プランナーなどのさまざまな役割を担ってきました。