在公共安全、应急响应、工业自动化等领域，自主消费级应用扩展到关键任务应用。随着这些关键任务应用程序的激增，工程师和设计师必须解决重要的设计和测试注意事项，以及从早期设计阶段到制造结果的权衡。用物联网的5C应对技术挑战物联网的“5C”是物联网设计中的五个主要挑战，即连接性、连续性、合规性、共存性和网络安全。挑战一：连接实现无缝信息流进出设备、基础设施、云和应用程序是一个相对较大的物联网挑战，因为无线连接很复杂，密集的设备部署进一步使操作挑战复杂化。然而，即使在最恶劣的环境中，任务关键型物联网设备也有望可靠运行而不会出现故障。快速发展的无线标准增加了复杂性，工程师不断面临挑战，既要跟上新技术的步伐，又要确保设备能够在整个生态系统中无缝运行。应对连接性挑战需要设计和测试高度灵活、可配置和可扩展的解决方案以满足未来的需求。需要灵活性来测试具有多种无线电格式的设备，评估设备在真实世界操作模式下的性能，以及在没有芯片组特定驱动程序的情况下支持信号模式下的无线(OTA)测试。该解决方案应该简单、便宜，并且能够用于研发和制造，以利用代码并最大限度地减少不同开发阶段的测量相关问题。挑战二：连续性确保和延长电池寿命是物联网设备最重要的考虑因素之一。电池寿命长是消费物联网设备的巨大竞争优势。对于工业物联网设备，电池寿命通常为五到十年。对于起搏器等医疗设备，设备寿命可能意味着生与死的区别。当然，电池故障也是一个问题。为满足IoT电池寿命要求，集成电路(IC)设计人员需要设计具有深度睡眠模式的IC，这种模式消耗的电流少，速度和指令集减少，并支持低电池电压。对于无线通信，标准组织正在定义新的低功耗工作模式，例如NB-IoT、LTE-M、LoRa、Sigfox，这些模式提供有限的活动工作时间，同时保持低功耗。将传感、处理、控制和通信组件集成到终端产品中的设计人员必须了解外围设备的性能和功耗，并优化产品的固件和软件以简化操作并降低功耗。挑战三：合规性物联网设备必须符合无线电标准和全球监管要求。一致性测试包括无线电标准一致性和运营商验收测试，以及法规一致性测试，例如RF、EMC和SAR测试。设计工程师经常被迫遵守严格的产品发布时间表，确保顺利进入全球市场，同时遵守最新法规（这些法规经常更新）。由于合规性测试复杂且耗时，如果手动执行，可能需要数天或数周才能完成。为了跟上产品发布的步伐，设计人员可以考虑投资内部预一致性测试解决方案，该解决方案可用于每个设计阶段以尽早解决问题。选择满足测试实验室法规遵从性要求的系统还有助于确保测量相关性并降低故障风险。挑战四：共存有数十亿台设备，无线电信道拥塞是一个只会变得更糟的问题。为了解决无线拥塞问题，标准机构开发了测试来评估设备在存在其他信号的情况下的性能。例如，在蓝牙中，自适应跳频(AFH)会导致蓝牙设备丢弃经历高数据冲突的信道。其他碰撞避免技术，例如LBT和CCA，也可以提高传输效率。但在混合信号环境中的有效性尚不清楚，当无线电格式无法相互检测时，就会发生冲突和数据丢失。失去控制信号的工业传感器，或因周围干扰而停止工作的医用输液泵，都可能造成严重后果。因此，共存测试对于测量和评估设备在拥挤的混合信号环境中的性能以及评估在同一操作环境中发现意外信号时保持无线性能的潜在风险至关重要。挑战五：网络安全传统的网络安全防护工具大多侧重于网络和云端。端点和无线(OTA)漏洞经常被忽视。尽管在许多应用中使用了蓝牙和WLAN等成熟技术，但解决OTA漏洞的工作却很少。这些无线协议的复杂性转化为设备无线电实施中潜在的未知陷阱，这可能允许黑客获得访问权限或控制设备。据IDC称，70%的安全漏洞来自端点。应格外小心以保护这些物联网设备。应确定OTA漏洞和端点设备的潜在入口点，并应使用定期更新的已知威胁/攻击数据库对设备进行测试，以监控设备响应并检测异常情况。通过“5Cs”物联网建立坚实的物联网基础，为许多行业的激动人心的新应用和机遇打开了大门。但它也带来了前所未有的挑战，需要新的思维方式来满足关键任务的要求。交付成功的物联网意味着克服物联网的5C技术挑战。对这些挑战的深刻理解以及对关键设计和测试注意事项的理解将为整个生态系统的实施和部署提供坚实的基础。在整个产品生命周期中使用正确的设计、验证、合规性测试、制造和安全工具将有助于确保物联网兑现其承诺。
