Explorer les cinq principaux défis de l'IoT à travers les 5 C – Partie 2

Sook Hua Wong de Keysight Technologies, Inc

Dans la partie 1 du blog, nous avons discuté de l'un des cinq principaux défis des 5C. Dans la deuxième partie du blog, nous discuterons de la continuité, de la conformité, de la coexistence et de la cybersécurité.

2. Continuité

La continuité consiste à assurer et à prolonger la durée de vie de la batterie de l'appareil. La durée de vie de la batterie est l'une des considérations les plus importantes pour les appareils IoT. La longue durée de vie de la batterie est un énorme avantage concurrentiel dans les appareils IoT grand public. Pour les appareils IoT industriels, une durée de vie de la batterie de cinq ou dix ans est l'attente commune. Pour les dispositifs médicaux, tels que les stimulateurs cardiaques, la durée de vie de l'appareil peut faire la différence entre la vie et la mort. La panne de batterie n'est pas une option.

Pour répondre à cette exigence de longue durée de vie de la batterie, les concepteurs de circuits intégrés (CI) doivent concevoir des circuits intégrés avec des modes de veille profonde qui consomment très peu de courant, réduisent la vitesse d'horloge et les jeux d'instructions, ainsi qu'implémentent de faibles tensions de batterie. Du point de vue de la communication sans fil, les groupes standard définissent également de nouveaux modes de fonctionnement à faible consommation d'énergie tels que NB-IoT, LTE-M, LoRa, Sigfox qui offrent un temps de fonctionnement actif limité tout en maintenant une faible consommation d'énergie. Les concepteurs de produits qui intègrent des composants de détection, de traitement, de contrôle et de communication dans le produit final, doivent savoir comment les périphériques se comportent et consomment de l'énergie, et optimiser le micrologiciel et le logiciel du produit pour simplifier le fonctionnement et réduire la consommation d'énergie. Toutes ces activités nécessitent des outils de mesure capables d'offrir des informations approfondies sur les comportements de consommation actuels de l'appareil.

3. Conformité

La conformité consiste à s'assurer que vos appareils IoT respectent les normes radio et les exigences réglementaires mondiales avant de pénétrer le marché. Il existe deux catégories principales de tests de conformité :les tests de conformité aux normes radio et d'acceptation de l'opérateur, et les tests de conformité réglementaire tels que les tests RF, EMC et SAR. Les ingénieurs de conception se démènent souvent pour respecter le calendrier serré de lancement des produits et assurer une pénétration en douceur du marché mondial tout en se conformant aux dernières réglementations. Les mises à jour fréquentes de la réglementation ajoutent également à la complexité. La figure 3 montre des exemples d'exigences de test de conformité et de conformité.

Figure 3 : exigences de test de conformité et de conformité des appareils IoT.

Pour réduire le risque d'échec lors des tests de conformité et pour respecter le calendrier de sortie du produit, les concepteurs peuvent envisager d'investir dans des solutions de test de pré-conformité internes afin que les tests puissent être effectués à chaque étape de la conception pour résoudre les problèmes dès le début de la phase de conception. Le choix d'un système de test de pré-conformité adapté du système de test de conformité du laboratoire de test peut également aider à assurer la corrélation des mesures et à réduire les risques de défaillance. Les tests de conformité sont complexes et longs. Cela peut prendre des jours ou des semaines à terminer s'il est effectué manuellement. Le choix d'un système de test automatisé peut aider à gagner du temps sur les tests et à accélérer la mise sur le marché.

4. Coexistence

La coexistence concerne la capacité de l'appareil sans fil à fonctionner de manière fiable en présence d'autres signaux perturbateurs. Avec des milliards d'appareils mis sur le marché, la congestion des canaux radio est un problème qui ne fera qu'empirer chaque jour. Pour remédier à la congestion sans fil, les organismes de normalisation ont développé des méthodologies de test pour évaluer le fonctionnement des appareils en présence d'autres signaux. Par exemple, en Bluetooth®, le saut de fréquence adaptatif (AFH) permet à un Bluetooth les canaux d'abandon de périphérique qui subissent des collisions de données élevées (figure 4). Il existe également d'autres techniques d'évitement des collisions telles que l'écoute avant de parler (LBT) et l'évitement des collisions coopératif (CCA) pour améliorer l'efficacité de la transmission. L'efficacité dans un environnement à signaux mixtes est inconnue. Lorsque les formats radio ne se détectent pas, des collisions et des pertes de données se produisent.

Figure 4 :l'appareil Bluetooth contourne le canal WiFi 6 pour éviter les interférences avec le signal WiFi.

Pour les applications grand public, les retards ou les pauses dans les casques sans fil ou les appareils portables sont ennuyeux, mais acceptables. Un capteur industriel qui perd le signal de contrôle ou une pompe à perfusion qui cesse de fonctionner en raison d'un signal d'interférence environnant peut avoir des conséquences désastreuses. Par conséquent, il est essentiel d'effectuer des tests de coexistence pour mesurer et évaluer comment votre appareil fonctionnera dans un environnement de signaux encombré et mixte. L'IEEE fournit des conseils dans ANSI C63.27 (norme nationale américaine pour l'évaluation de la coexistence sans fil) concernant les considérations clés pour les tests de coexistence qui incluent les processus d'évaluation, les configurations de test et les niveaux de test basés sur les risques. Il est fortement recommandé aux fabricants d'appareils d'évaluer le risque potentiel de maintenir les performances sans fil fonctionnelles de l'appareil en présence de signaux involontaires trouvés dans le même environnement d'exploitation.

5. Cybersécurité

Avec le déploiement croissant de l'IoT dans les applications critiques, le besoin de protection en matière de cybersécurité devient encore plus important. Alors que les cyberattaques peuvent se produire à de nombreuses couches - du niveau de l'appareil au réseau de communication, au cloud ou aux applications, la plupart des outils de protection de sécurité traditionnels se sont concentrés sur la sécurisation du réseau et du cloud. Les vulnérabilités des terminaux et des communications sans fil sont souvent négligées. Formats comme Bluetooth et WLAN sont des technologies matures et sont couramment utilisées dans de nombreuses applications. Cependant, peu a été fait pour remédier aux vulnérabilités en direct. La complexité de ces protocoles sans fil se traduit par des pièges potentiels inconnus dans les implémentations radio de l'appareil qui permettent aux pirates d'accéder ou de prendre le contrôle de l'appareil.

Selon IDC, 70 % des failles de sécurité proviennent des terminaux[1]. Des précautions supplémentaires doivent être prises pour protéger ces appareils IoT. Les vulnérabilités over-the-air et les points d'entrée potentiels dans les appareils IoT doivent être identifiés. L'appareil doit être testé à l'aide d'une base de données de menaces/attaques en direct connues pour surveiller la réponse de l'appareil et détecter les anomalies. La base de données doit être régulièrement mise à jour pour protéger l'appareil des dernières menaces.

Construire une base solide grâce aux 5C de l'IoT ouvre la porte à de nouvelles applications et opportunités passionnantes pour de nombreuses industries. Mais cela apporte également des défis sans précédent qui nécessitent de réfléchir à de nouvelles façons de répondre aux exigences essentielles à la mission. Pour réussir la mise en œuvre de l'IoT, les concepteurs et les ingénieurs doivent surmonter les défis techniques des 5C de l'IoT. Avoir une compréhension approfondie de ces défis techniques et savoir quelles sont les principales considérations de conception et de test constitueront une base solide pour la mise en œuvre et le déploiement dans l'écosystème IoT. Les bons outils de conception, de validation, de test de conformité et de fabrication tout au long du cycle de vie du produit contribueront à garantir que l'IoT tient ses promesses.

L'auteur est Sook Hua Wong, responsable du segment Industrie des solutions de mesure électroniques générales chez Keysight Technologies, Inc.

À propos de l'auteur

Sook Hua est un responsable de segment industriel chez Keysight Technologies résidant à Penang, en Malaisie. Elle est la planificatrice de solutions stratégiques responsable de l'expansion du portefeuille de solutions Keysight Internet des objets (IoT) et de la planification du programme marketing pour stimuler la croissance dans le segment électronique général de KeysightTechnologies.

Avant ce rôle, elle était la planificatrice de produits responsable de la planification stratégique et du développement du portefeuille de produits pour le wattmètre et le capteur RF/micro-ondes.

Elle est titulaire d'un baccalauréat en génie électrique de l'Université des technologies de Malaisie (1999) et d'une maîtrise ès sciences en ingénierie de conception de systèmes électroniques de l'Université des sciences de Malaisie (2003). Elle a passé 20 ans chez Keysight Technologies, dont les 15 dernières années au sein de l'équipe General Electronics Measurement Solution (GEMS) dans divers rôles, notamment la fabrication, le développement de produits, l'assistance aux ventes, le marketing produit et un planificateur de produits.