通過物聯(lián)網(wǎng)5C應(yīng)對技術(shù)挑戰(zhàn)

在公共安全、應(yīng)急響應(yīng)、工業(yè)自動化、自動駕駛汽車和醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)（IoMT）領(lǐng)域，IoT部署已從基于智能家居設(shè)備和可穿戴設(shè)備等基于消費級應(yīng)用擴展到關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用。

隨著這些關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用的激增，工程師和設(shè)計師必須解決重要的設(shè)計和測試注意事項，以及從早期設(shè)計階段到制造結(jié)果的權(quán)衡取舍。

通過物聯(lián)網(wǎng)5C應(yīng)對技術(shù)挑戰(zhàn)

物聯(lián)網(wǎng)的“ 5C”是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計面臨的五個主要挑戰(zhàn)，即連通性、連續(xù)性、合規(guī)性、共存性和網(wǎng)絡(luò)安全性。

挑戰(zhàn)一：連接性

由于無線連接非常復(fù)雜，而且密集的設(shè)備部署進一步使操作復(fù)雜化，因此，實現(xiàn)往返于設(shè)備、基礎(chǔ)架構(gòu)、云和應(yīng)用之間的無縫信息流是一項最大的物聯(lián)網(wǎng)挑戰(zhàn)。然而，即使在最惡劣的環(huán)境中，關(guān)鍵任務(wù)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備也有望可靠運行而不會失敗。迅速發(fā)展的無線標(biāo)準(zhǔn)增加了復(fù)雜性，工程師們在與最新技術(shù)保持同步方面面臨不斷的挑戰(zhàn)，同時要確保設(shè)備可以在整個生態(tài)系統(tǒng)中無縫運行。

為了應(yīng)對連接性挑戰(zhàn)，需要設(shè)計和測試解決方案，這些解決方案必須高度靈活，可配置，并且可以升級以滿足未來的需求。需要靈活性來測試具有多種無線電格式的設(shè)備，以評估實際操作模式下的設(shè)備性能，并支持信令模式下的空中（OTA）測試，而無需芯片組專用的驅(qū)動器。該解決方案應(yīng)該簡單、便宜，并且能夠在研發(fā)和制造中使用，以利用代碼并使開發(fā)的不同階段中的度量相關(guān)問題最小化。

挑戰(zhàn)二：連續(xù)性

確保和延長電池壽命，這是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備最重要的考慮因素之一。較長的電池壽命是消費物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的巨大競爭優(yōu)勢。對于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，電池壽命通常為五到十年。對于起搏器等醫(yī)療設(shè)備，設(shè)備壽命可能意味著生與死之間的差異。當(dāng)然，電池故障也是問題。

為了滿足IoT電池壽命的要求，集成電路（IC）設(shè)計人員需要設(shè)計具有深度睡眠模式的IC，這些模式消耗很少的電流并降低速度和指令集，并實現(xiàn)低電池電壓。

對于無線通信，標(biāo)準(zhǔn)組織正在定義新的低功耗工作模式，例如NB-IoT、LTE-M，LoRa、Sigfox，它們在保持低功耗的同時提供了有限的有效工作時間。將傳感、處理、控制和通信組件集成到最終產(chǎn)品中的設(shè)計人員必須知道外圍設(shè)備的性能和功耗，并優(yōu)化產(chǎn)品的固件和軟件以簡化操作并減少功耗。

挑戰(zhàn)三：合規(guī)性

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備必須遵守?zé)o線電標(biāo)準(zhǔn)和全球法規(guī)要求。一致性測試包括無線電標(biāo)準(zhǔn)一致性和運營商驗收測試，以及法規(guī)遵從性測試，例如RF、EMC和SAR測試。設(shè)計工程師經(jīng)常被迫遵守嚴(yán)格的產(chǎn)品推出時間表，并確保順暢地進入全球市場，同時遵守最新法規(guī)（而且這些法規(guī)經(jīng)常更新）

由于合規(guī)性測試非常復(fù)雜且耗時，因此，如果手動執(zhí)行，則可能需要幾天或幾周才能完成。為了保持產(chǎn)品發(fā)布進度，設(shè)計人員可以考慮投資內(nèi)部可在每個設(shè)計階段使用的預(yù)一致性測試解決方案，以及早解決問題。選擇一個符合測試實驗室法規(guī)遵從性要求的系統(tǒng)還可以幫助確保測量相關(guān)性并降低故障風(fēng)險。

挑戰(zhàn)四：共存

對于數(shù)十億的設(shè)備，無線電信道的擁塞是一個只會變得更糟的問題。為了解決無線擁塞問題，標(biāo)準(zhǔn)機構(gòu)開發(fā)了測試方法，以評估在存在其他信號時設(shè)備的運行情況。

例如，在藍(lán)牙中，自適應(yīng)跳頻（AFH）可使藍(lán)牙設(shè)備放棄遇到高數(shù)據(jù)沖突的信道。其他防撞技術(shù)，例如LBT和CCA，也可以提高傳輸效率。但是在混合信號環(huán)境中的有效性尚不清楚，并且當(dāng)無線電格式無法相互檢測時，將會發(fā)生沖突和數(shù)據(jù)丟失。

失去控制信號的工業(yè)傳感器，或由于周圍干擾而停止工作的醫(yī)用輸液泵，可能會造成嚴(yán)重后果。因此，共存測試至關(guān)重要，它可以測量和評估設(shè)備在擁擠的混合信號環(huán)境中的運行方式，并評估在相同操作環(huán)境中發(fā)現(xiàn)意外信號時保持無線性能的潛在風(fēng)險。

挑戰(zhàn)五：網(wǎng)絡(luò)安全

大多數(shù)傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全保護工具都集中在網(wǎng)絡(luò)和云上。端點和空中（OTA）漏洞經(jīng)常被忽略。盡管在許多應(yīng)用中使用了諸如藍(lán)牙和WLAN之類的成熟技術(shù)，但為解決OTA漏洞所做的工作很少。這些無線協(xié)議的復(fù)雜性轉(zhuǎn)化為設(shè)備無線電實現(xiàn)中潛在的未知陷阱，這可能使黑客能夠訪問或控制設(shè)備。

根據(jù)IDC的調(diào)查，70%的安全漏洞來自端點。應(yīng)格外小心，以保護這些物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。應(yīng)識別OTA漏洞和進入端點設(shè)備的潛在入口點，并應(yīng)使用已知威脅/攻擊的定期更新數(shù)據(jù)庫對設(shè)備進行測試，以監(jiān)視設(shè)備響應(yīng)并檢測異常。

通過“5C”建立堅實的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)

物聯(lián)網(wǎng)為許多行業(yè)帶來了激動人心的新應(yīng)用和機遇的大門。但這也帶來了前所未有的挑戰(zhàn)，需要以新的方式進行思考以滿足關(guān)鍵任務(wù)的要求。交付成功的物聯(lián)網(wǎng)意味著克服物聯(lián)網(wǎng)的5C技術(shù)挑戰(zhàn)。對這些挑戰(zhàn)有深刻的了解，并了解關(guān)鍵的設(shè)計和測試考慮因素，將為在整個生態(tài)系統(tǒng)中實施和部署奠定堅實的基礎(chǔ)。在整個產(chǎn)品生命周期中使用正確的設(shè)計、驗證、合規(guī)性測試，制造和安全工具將有助于確保物聯(lián)網(wǎng)兌現(xiàn)其承諾。