在公共安全、應(yīng)急響應(yīng)、工業(yè)自動(dòng)化、自動(dòng)駕駛汽車(chē)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(fèi)級(jí)應(yīng)用擴(kuò)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(jì)師必須解決重要的設(shè)計(jì)和測(cè)試注意事項(xiàng)，以及從早期設(shè)計(jì)階段到制造結(jié)果的權(quán)衡取舍。
物聯(lián)網(wǎng)的“5C”是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)面臨的五個(gè)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(wú)線(xiàn)連接非常復(fù)雜，而且密集的設(shè)備部署進(jìn)一步使操作復(fù)雜化，因此，實(shí)現(xiàn)往返于設(shè)備、基礎(chǔ)架構(gòu)、云和應(yīng)用之間的無(wú)縫信息流是一項(xiàng)最大的物聯(lián)網(wǎng)挑戰(zhàn)。然而，即使在最?lèi)毫拥沫h(huán)境中，關(guān)鍵任務(wù)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備也有望可靠運(yùn)行而不會(huì)失敗。迅速發(fā)展的無(wú)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)增加了復(fù)雜性，工程師們?cè)谂c最新技術(shù)保持同步方面面臨不斷的挑戰(zhàn)，同時(shí)要確保設(shè)備可以在整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中無(wú)縫運(yùn)行。
為了應(yīng)對(duì)連接性挑戰(zhàn)，需要設(shè)計(jì)和測(cè)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(jí)以滿(mǎn)足未來(lái)的需求。需要靈活性來(lái)測(cè)試具有多種無(wú)線(xiàn)電格式的設(shè)備，以評(píng)估實(shí)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(cè)試，而無(wú)需芯片組專(zhuān)用的驅(qū)動(dòng)器。該解決方案應(yīng)該簡(jiǎn)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(kāi)發(fā)的不同階段中的度量相關(guān)問(wèn)題最小化。
挑戰(zhàn)二：連續(xù)性
確保和延長(zhǎng)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(zhǎng)的電池壽命是消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的巨大競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。對(duì)于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，電池壽命通常為五到十年。對(duì)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(wèn)題。
為了滿(mǎn)足IoT電池壽命的要求，集成電路(IC)設(shè)計(jì)人員需要設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)低電池電壓。
對(duì)于無(wú)線(xiàn)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?cè)诒３值凸牡耐瑫r(shí)提供了有限的有效工作時(shí)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(jì)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(jiǎn)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(xiàn)電標(biāo)準(zhǔn)和全球法規(guī)要求。一致性測(cè)試包括無(wú)線(xiàn)電標(biāo)準(zhǔn)一致性和運(yùn)營(yíng)商驗(yàn)收測(cè)試，以及法規(guī)遵從性測(cè)試，例如RF、EMC和SAR測(cè)試。設(shè)計(jì)工程師經(jīng)常被迫遵守嚴(yán)格的產(chǎn)品推出時(shí)間表，并確保順暢地進(jìn)入全球市場(chǎng)，同時(shí)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(cè)試非常復(fù)雜且耗時(shí)，因此，如果手動(dòng)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(jìn)度，設(shè)計(jì)人員可以考慮投資內(nèi)部可在每個(gè)設(shè)計(jì)階段使用的預(yù)一致性測(cè)試解決方案，以及早解決問(wèn)題。選擇一個(gè)符合測(cè)試實(shí)驗(yàn)室法規(guī)遵從性要求的系統(tǒng)還可以幫助確保測(cè)量相關(guān)性并降低故障風(fēng)險(xiǎn)。
挑戰(zhàn)四：共存
對(duì)于數(shù)十億的設(shè)備，無(wú)線(xiàn)電信道的擁塞是一個(gè)只會(huì)變得更糟的問(wèn)題。為了解決無(wú)線(xiàn)擁塞問(wèn)題，標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)了測(cè)試方法，以評(píng)估在存在其他信號(hào)時(shí)設(shè)備的運(yùn)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(hào)環(huán)境中的有效性尚不清楚，并且當(dāng)無(wú)線(xiàn)電格式無(wú)法相互檢測(cè)時(shí)，將會(huì)發(fā)生沖突和數(shù)據(jù)丟失。
失去控制信號(hào)的工業(yè)傳感器，或由于周?chē)蓴_而停止工作的醫(yī)用輸液泵，可能會(huì)造成嚴(yán)重后果。因此，共存測(cè)試至關(guān)重要，它可以測(cè)量和評(píng)估設(shè)備在擁擠的混合信號(hào)環(huán)境中的運(yùn)行方式，并評(píng)估在相同操作環(huán)境中發(fā)現(xiàn)意外信號(hào)時(shí)保持無(wú)線(xiàn)性能的潛在風(fēng)險(xiǎn)。
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(hù)工具都集中在網(wǎng)絡(luò)和云上。端點(diǎn)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(lèi)的成熟技術(shù)，但為解決OTA漏洞所做的工作很少。這些無(wú)線(xiàn)協(xié)議的復(fù)雜性轉(zhuǎn)化為設(shè)備無(wú)線(xiàn)電實(shí)現(xiàn)中潛在的未知陷阱，這可能使黑客能夠訪(fǎng)問(wèn)或控制設(shè)備。
根據(jù)IDC的調(diào)查，70%的安全漏洞來(lái)自端點(diǎn)。應(yīng)格外小心，以保護(hù)這些物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。應(yīng)識(shí)別OTA漏洞和進(jìn)入端點(diǎn)設(shè)備的潛在入口點(diǎn)，并應(yīng)使用已知威脅/攻擊的定期更新數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，以監(jiān)視設(shè)備響應(yīng)并檢測(cè)異常。
通過(guò)“5C”建立堅(jiān)實(shí)的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)
物聯(lián)網(wǎng)為許多行業(yè)帶來(lái)了激動(dòng)人心的新應(yīng)用和機(jī)遇的大門(mén)。但這也帶來(lái)了前所未有的挑戰(zhàn)，需要以新的方式進(jìn)行思考以滿(mǎn)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(duì)這些挑戰(zhàn)有深刻的了解，并了解關(guān)鍵的設(shè)計(jì)和測(cè)試考慮因素，將為在整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中實(shí)施和部署奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在整個(gè)產(chǎn)品生命周期中使用正確的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、合規(guī)性測(cè)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。
