IoTのトップ5課題を克服する：継続性、コンプライアンス、共存、サイバーセキュリティ — パート2

Keysight TechnologiesのSook Hua Wong氏

パート1では、IoTの5つのクリティカルな課題の1つを検証しました。この第2弾では、継続性、コンプライアンス、共存、サイバーセキュリティに取り組みます。

2. 継続性

継続性は、IoTデバイスの電池寿命を延ばすことに焦点を当てます。消費者製品では長い電池寿命が決定的な競争優位になり得ます。産業システムでは5〜10年の寿命が期待され、医療用インプラントでは電池切れが生命に関わります。

これらの厳しい要件を満たすため、IC設計者はマイクロアンペアのみを消費するディープスリープモード、クロック速度のスロットリング、低電圧動作サポートを実装します。標準化団体も、NB-IoT、LTE-M、LoRa、Sigfoxなどの超低電力プロファイルを定義し、アクティブ時間を制限しながら消費電力を最小化しています。

センシング、処理、制御、無線サブシステムを統合する製品設計者は、各ペリフェラルの消費電力を理解し、ファームウェアとソフトウェアをチューニングして不要なウェイクアップを排除しなければなりません。消費電流パターンを明らかにする堅牢な測定ツールは、これらの最適化を検証する上で不可欠です。

3. コンプライアンス

コンプライアンスは、IoTデバイスが市場投入前に無線標準とグローバルな規制要件を満たすことを保証します。

テストプロセスを駆動する2つの主要カテゴリ：無線標準適合とキャリア受入テスト、およびRF、EMC、SARなどの規制コンプライアンステスト。設計チームは、常に進化する規制をナビゲートしながらタイトな製品投入期限に直面することがよくあります。図3は典型的な適合・コンプライアンステストマトリックスを示しています。

図3：IoTデバイスの適合およびコンプライアンステスト要件。

社内での事前コンプライアンステストは、問題を早期に発見し、リスクを低減し、公式ラボテストシステムと測定を整合させます。自動化テストリグはテスト時間を数日・数週間から数時間に短縮し、市場投入までの時間を加速します。

4. 共存

共存とは、他の信号が同じスペクトルを共有する中で、無線デバイスが確実に性能を発揮する能力です。数十億台のデバイスが流通する中、電波混雑は増大する課題です。

標準化団体は、混雑環境でのデバイス振る舞いを評価するテスト手法を策定しています。例えば、Bluetooth®は適応周波数ホッピング（AFH）を用い、高衝突率チャネルをドロップします（図4参照）。Listen-before-talk（LBT）や協調的衝突回避（CCA）などの他技術もスループットをさらに改善します。

図4：BluetoothデバイスがWi-Fiチャネル6をバイパスして干渉を回避。

消費者向けウェアラブルでは短い遅延は許容されますが、産業用センサーや医療用輸液ポンプでは、制御信号の喪失が壊滅的な結果を招きます。IEEE ANSI C63.27に基づく共存テストは、メーカーがリスクを定量化し、緩和戦略を設計するのを助けます。

5. サイバーセキュリティ

IoT導入がミッションクリティカルな領域へ広がるにつれ、サイバーセキュリティを事後対応に留めることはできません。攻撃はデバイス自体、無線リンク、クラウド、アプリケーション層のいずれを標的にする可能性があります。

従来のセキュリティツールはネットワークとクラウド層に焦点を当て、エンドポイントとOver-the-Air（OTA）の脆弱性をほとんどチェックしません。BluetoothやWLANのような成熟プロトコルでさえ、攻撃者が悪用できる微妙な実装上の欠陥を抱えています。

IDCによると、セキュリティ侵害の70%はエンドポイントに起因します[1]。これらのポイントを守るには、継続的に更新される脅威データベースに対するプロアクティブなOTAテストと、悪用試行を検知する異常監視の組み合わせが必要です。

設計サイクルの早期に堅牢なセキュリティテストを組み込むことで、メーカーは既知および新たな脅威の両方からデバイスを守ることができます。

IoTの5Cを通じて堅固な基盤を築くことは、業界横断的な革新的アプリケーションを解き放ちますが、同時に新たな思考を要求する前例のない課題も提示します。成功する導入は、設計者がこれらの技術的ハードルを深く理解し、設計とテストの考慮事項に細心の注意を払い、製品ライフサイクル全体を通じて適切な測定、検証、コンプライアンス、製造ツール一式を備えることにかかっています。

著者：Sook Hua Wong、Keysight Technologies, Inc. 汎用電子測定ソリューション担当インダストリーセグメントマネージャー。

著者について

Sook Hua氏はマレーシア・ペナン拠点のKeysight Technologiesインダストリーセグメントマネージャー。KeysightのIoTソリューションポートフォリオの戦略的計画とマーケティングを主導し、汎用電子セグメントの成長を牽引しています。

以前はRF/マイクロ波パワーメーターとセンサーラインの製品プランナーを務めました。

マレーシア工科大学で電気工学学士（1999年）、マレーシア科学大学で電子システム設計工学修士（2003年）を取得。Keysightでの20年間、うち15年間を汎用電子測定ソリューション（GEMS）チームで過ごし、製造、製品開発、セールスサポート、マーケティングにわたる幅広い経験を持っています。