5つのCを通じてIoTの上位5つの課題を探る–パート1

Keysight Technologies、IncのSook Hua Wong

IoTの展開は急速に進んでいます。 IoT Analytics によると 、2019年の接続デバイス数は、当初の予測を14％超えて、95億に達すると予想されています。 Keysight Technologies、Inc。のSookHua Wong氏は、3つの主な推進要因は、消費者向けデバイスの爆発的な成長、予想よりもはるかに強力なセルラーIoT / M2M接続、および政府のイニシアチブによる中国でのデバイス接続の強力な成長です。

この指数関数的成長率は、2025年までに28億に接続されたデバイスに到達するために、今後数年間続くと予想されます。テクノロジーはすでにウェアラブルと衣服に統合されています。地球上のすべての人間のために26のスマートオブジェクトがあります。車の75％には、インターネットに接続するために必要なハードウェアが付属しています。ヘルスケア関連のIoT収益は、2025年までに1,350億ドル（1,190億ユーロ）を超えると予測されています。

IoTの導入は、スマートホームデバイスやウェアラブルなどの消費者ベースのアプリケーションから、公安、緊急対応、産業用自動化、自動運転車、モノのインターネット（IoMT）の分野におけるミッションクリティカルなアプリケーションへと多様化しています。

ミッションクリティカルなアプリケーションは、IoTデバイスの利便性、低コスト、長いバッテリ寿命、および広く利用可能なパブリックインフラストラクチャを利用して、デバイス間の相互運用性と相互接続性を向上させ、さまざまな重要なデバイスやシステムのリアルタイムの監視と制御を可能にします。

これらのミッションクリティカルなアプリケーションが急増するにつれて、IoTデバイスとシステムは、現実世界の過酷さに耐えるために堅牢である必要があります。

大きな可能性には大きな課題が伴います

IoTは消費者に利益をもたらし、商用アプリケーションに新しいビジネスチャンスを生み出します。ただし、これらには安定した信頼性の高いハードウェアとインフラストラクチャが必要です。

緊急対応システム ：以前の停電が原因で、リモートのガス管の圧力を監視するワイヤレスセンサーがクラッシュした場合、どうなるか想像してみてください。緊急時には、配管システムを封じ込めるためのタイムリーなアクションがないため、配管システムが爆発する可能性があります。

デジタルヘルス ：遠隔患者監視デバイスにより、従来の臨床設定以外での患者の監視が可能になり、患者のケアへのアクセスが向上し、医療提供コストが削減されます。ただし、デバイス自体は、混雑したスタジアムやアクセスしにくい地下倉庫など、あらゆる環境で機能する必要があります。コンクリート構造物を介した信号受信および周囲のデバイスからの干渉は、監視デバイスの通常の動作に影響を与えないようにする必要があります。

スマートメーター ：すべての遠隔地に数十万の小さなスマートメーターが配備されているため、これらのメーターは、ユーティリティデータを収集して送信するためにシームレスに機能する必要があります。スマートメーターに障害が発生すると、消費量の追跡にエラーが発生し、収益が失われ、公益事業会社の評判が損なわれる可能性があります。

コネクテッドカー ：図1のようなコネクテッドカーは、私たちに非常に便利です。しかし、それはまた、さまざまなリスクにさらされます。ワイヤレスシステムの実装におけるセキュリティ上の欠陥により、ハッカーはボタンを押すだけで気付かないうちに車を見つけてハイジャックする可能性があります。

図1：コネクテッドカーは、インターネットにアクセスして他の接続されたデバイスと通信できるインタラクティブなダッシュボードを備えた車です。

これらのミッションクリティカルなシステムまたはデバイスに取り組んでいるエンジニアや設計者は、技術的に大きな課題に直面しており、設計の初期段階から製造の終了まで、設計とテストに関する重要な考慮事項とトレードオフを行う必要があります。

5CのIoTを通じて技術的な課題に対処する

製品ライフサイクル全体を通じてIoTデバイスとシステムの多面的な技術的課題に対処するには、包括的なアプローチが必要です。図2に示すように、設計上の考慮事項は、IoTの5Cに基づいて要約できます。

接続性	IoTデバイスが他のIoTデバイス、クラウド、および私たちの周りの世界に接続することを保証します。
継続性	IoTデバイスがその仕事をするためにバッテリー寿命を延ばしている必要があります。
コンプライアンス	IoTデバイスが世界的な規制に準拠している必要があります。
共存	混雑したIoT環境でIoTデバイスが調和して機能することを保証します。
サイバーセキュリティ	サイバー脅威からデータを保護します。

図2：IoTの5Cにおける技術的な課題に対処するための重要な設計上の考慮事項。

1. 接続性

接続性とは、デバイス、インフラストラクチャ、クラウド、およびアプリケーションとの間でシームレスな情報の流れを可能にする機能です。ワイヤレス接続システムは非常に複雑であり、高密度のデバイス展開は運用をさらに複雑にするため、良好な接続を実現することはエンジニアが直面する最大の課題の1つです。

ミッションクリティカルなIoTデバイスは、最も過酷な環境でも障害なく確実に動作することが期待されています。急速に進化するワイヤレス標準は複雑さを増し、エンジニアは最新のテクノロジーに対応し、デバイスがエコシステム全体でシームレスに機能できるようにするという絶え間ない課題に直面しています。

接続の課題に対応するには、将来のニーズを満たすために、柔軟性が高く、構成可能で、アップグレード可能な設計およびテストソリューションを慎重に選択する必要があります。このソリューションは、多くの無線形式のデバイスをテストするための柔軟性が高く、実際の動作モードでデバイスのパフォーマンスにアクセスでき、チップセット固有のドライバを必要とせずにシグナリングモードでの無線テストをサポートする必要があります。

できれば、システムはシンプルで安価であり、コードを活用するための研究開発と製造の両方で使用でき、開発のさまざまなフェーズでの測定相関の問題を最小限に抑えることができます。 IoTデバイスの需要は、その急速な普及により指数関数的に増加します。製造業者は、デバイスの品質を確保しながら、増加するボリュームに簡単に対応できる、拡張性が高く、費用効果が高く、信頼性の高い製造テストシステムを用意する必要があります。

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Sook HuaWong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。

パート2は明日も続きます…。