Современная электроника №7/2020

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 27 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2020 Пять основных принципов решения технических проблем IoT Коммуникация IoT-устройства должны подключаться к другим IoT- устройствам, облачным средам и оборудованию по всему миру. Бесперебойность Для успешной работы устройства должны иметь батареи с длительным сроком службы. Соответствие IoT-устройства должны соответствовать международным нормативным документам. Совместимость IoT-устройства должны стабильно взаимодействовать в переполненной среде IoT. Кибербезопасность Данные должны быть защищены от киберугроз. Инженеры и конструкторы, работа- ющие над этими критически важными системами или устройствами, сталки- ваются с серьёзными техническими проблемами. Они должны принимать важные решения по проектированию и испытаниям, а также идти на компро- миссы, начиная с ранней стадии разра- ботки и заканчивая окончанием про- изводства. Решение технических проблем с помощью пяти основных принципов IoT Решение многосторонних техниче- ских проблем в устройствах и системах IoT на протяжении всего жизненного цикла продукта требует комплексно- го подхода. Проблемы, которые необ- ходимо учитывать при проектирова- нии, можно обобщить с помощью пяти принципов IoT (см. табл.). 1. Коммуникация Коммуникация – это возможность обеспечить бесперебойный двуна- правленный поток информации для устройств, инфраструктуры, облака и приложений. Достижение качествен- ной системы обмена сообщениями является одной из главных проблем, с которой сталкиваются инженеры, потому что система беспроводной связи очень сложна, а высокая загруз- ка спектра ещё больше усложняет рабо- ту. Ожидается, что критически важные устройства IoT будут надёжно работать без сбоев даже в самых сложных усло- виях. Быстрое развитие стандартов беспроводной связи усугубляет ситуа- цию, и поэтому инженеры вынуждены постоянно решать возникающие про- блемы, чтобы идти в ногу с новейши- ми технологиями и обеспечивать бес- перебойную работу устройств по всей экосистеме IoT. Решение проблем взаимной комму- никации требует тщательного выбо- ра конструкторских и испытательных решений, которые должны быть очень гибкими, легко конфигурируемыми и модернизируемыми для удовлетворе- ния будущих потребностей. Решение должно быть достаточно гибким, чтобы тестировать устройства с поддержкой большого числа радиоформатов, иметь доступ к характеристикам устройства в реальных рабочих режимах, а также поддерживать тестирование по радио- эфиру в режиме сигнализации без необходимости использования специ- ального драйвера чипсета тестируемо- го устройства. Предпочтительно, чтобы система была также простой, недоро- гой и могла использоваться как в иссле- дованиях и разработках, так и на произ- водстве для повышения эффективности и сведения к минимуму проблем корре- ляции измерений на различных этапах проектирования. Спрос на устройства IoT будет расти в геометрической про- грессии. Производителям необходимо иметь хорошо масштабируемую, эко- номичную и надёжную производствен- ную испытательную систему, которая легко справляется с растущими объё- мами выпуска, обеспечивая при этом высокое качество продукции. 2.Бесперебойность Бесперебойность связана с надёж- ностью работы и увеличением сро- ка службы батареи устройства. Время работы от батареи – один из наибо- лее важных факторов для устройств IoT. Длительный срок службы батареи является гигантским преимуществом бытовых устройств IoT. От промыш- ленных устройств обычно ожидают срока службы в 5 или 10 лет. Для меди- цинских устройств, таких как кардио- стимулятор, срок службы может стать вопросом жизни и смерти пациента. Об отказе батареи не может быть речи. Для удовлетворения требования к длительному сроку службы батареи конструкторам интегральных схем (ИС) необходимо разработать ИС с режимом глубокого сна, в котором потребляется очень малый ток, пони- жается тактовая частота и сокращает- ся набор команд. Также следует реа- лизовать возможность работы при низком напряжении батареи. Груп- пы стандартов беспроводной связи, такие как NB-IoT, LTE-M, LoRa и Sigfox, определяют новые режимы работы с низким энергопотреблением. Эти режимы предлагают ограниченное время активной работы при сохране- нии низкого энергопотребления. Раз- работчики, интегрирующие в конеч- ный продукт компоненты измерения, обработки, управления и связи, долж- ны знать, как ведут себя периферий- ные устройства, как они потребляют энергию. Обладая этими знаниями, можно оптимизировать микропро- граммное и программное обеспече- ние продукта, упростить эксплуата- цию и снизить потребляемый ток. Все эти действия требуют эффек- тивных измерительных инструмен- тов, которые предоставят данные для глубокого анализа энергопотребле- ния устройства. 3.Соответствие Понятие «соответствия» заключает- ся в том, чтобы устройства IoT отвеча- ли требованиям стандартов радиосвязи и другим международным норматив- ным документам перед тем, как будут представлены на рынке. Есть две основ- ные категории испытаний на соответ- ствие: испытания на соответствие стан- дартам радиосвязи и совместимости несущих, а также испытания на соот- ветствие нормативным требованиям. В последнюю категорию входят изме- рения радиочастотных характеристик, проверка электромагнитной совмести- мости и измерение удельного коэффи- циента поглощения электромагнитной энергии (SAR). Инженеры-проекти- ровщики часто пытаются соблюсти жёсткие сроки вывода продукции на рынок и обеспечить беспрепятствен- ный выход на мировой рынок, соблю- дая при этом новейшие нормативные требования. Частые обновления норма- тивных документов усложняют ситуа- цию ещё больше. Примеры требований соответствия нормативным докумен- там приведены на рисунке 2. Снизить риск непрохождения тести- рования на соответствие и не срывать график выпуска продукции проекти- ровщики могут с помощью вложения средств в собственные решения по тестированию. Таким образом можно будет проверять устройство на каж- дом этапе проектирования и исправ- лять проблемы на ранних стадиях. При выборе системы предварительного тестирования необходимо учитывать, какое оборудование будет использо- ваться в испытательной лаборатории в процессе финальных испытаний на соответствие. Это поможет обеспечить корреляцию измерений и снизить риск непрохождения тестов. Испытания на