5C를 통한 IoT의 5대 과제 탐색 – 파트 2

Keysight Technologies, Inc의 Sook Hua Wong

블로그의 1부에서는 5C를 통해 상위 5가지 과제 중 하나에 대해 논의했습니다. 블로그의 두 번째 부분에서는 연속성, 규정 준수, 공존 및 사이버 보안에 대해 논의할 것입니다.

2. 연속성

연속성은 장치의 배터리 수명을 보장하고 연장하는 것입니다. 배터리 수명은 IoT 장치에서 가장 중요한 고려 사항 중 하나입니다. 긴 배터리 수명은 소비자 IoT 장치에서 큰 경쟁 우위입니다. 산업용 IoT 장치의 경우 배터리 수명은 일반적으로 5년 또는 10년입니다. 심장 박동기와 같은 의료 기기의 경우 기기 수명은 삶과 죽음의 차이를 의미합니다. 배터리 고장은 선택사항이 아닙니다.

이러한 긴 배터리 수명 요구 사항을 충족하기 위해 집적 회로(IC) 설계자는 낮은 배터리 전압을 구현하는 것은 물론 매우 적은 전류를 소비하는 딥 슬립 모드로 IC를 설계해야 합니다. 무선 통신 관점에서 표준 그룹은 또한 낮은 전력 소비를 유지하면서 제한된 활성 작동 시간을 제공하는 NB-IoT, LTE-M, LoRa, Sigfox와 같은 새로운 저전력 소비 작동 모드를 정의하고 있습니다. 최종 제품에 감지, 처리, 제어 및 통신 구성 요소를 통합하는 제품 설계자는 주변 장치가 어떻게 작동하고 전력을 소비하는지 알아야 하며 제품의 펌웨어와 소프트웨어를 최적화하여 작동을 단순화하고 전력 소비를 줄여야 합니다. 이러한 모든 활동에는 장치의 전류 소비 행동에 대한 깊은 통찰력을 제공할 수 있는 유능한 측정 도구가 필요합니다.

3. 규정 준수

규정 준수는 시장 진입 전에 IoT 장치가 무선 표준 및 글로벌 규제 요구 사항을 준수하는지 확인하는 것입니다. 적합성 테스트에는 무선 표준 적합성 및 캐리어 승인 테스트와 RF, EMC 및 SAR 테스트와 같은 규정 준수 테스트의 두 가지 주요 범주가 있습니다. 설계 엔지니어는 촉박한 제품 출시 일정을 충족하고 최신 규정을 준수하면서 원활한 글로벌 시장 침투를 보장하기 위해 서두르는 경우가 많습니다. 규정에 대한 빈번한 업데이트는 복잡성을 더욱 가중시킵니다. 그림 3은 적합성 및 적합성 테스트 요구 사항의 예를 보여줍니다.

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그림 3:IoT 장치의 적합성 및 규정 준수 테스트 요구 사항.

적합성 테스트 중 실패 위험을 줄이고 제품 출시 일정을 유지하기 위해 설계자는 사내 사전 적합성 테스트 솔루션에 투자하여 설계 단계의 초기에 문제를 수정하기 위해 설계의 모든 단계에서 테스트를 수행할 수 있습니다. 테스트 랩의 컴플라이언스 테스트 시스템에서 채택된 사전 컴플라이언스 테스트 시스템을 선택하면 측정 상관 관계를 확인하고 오류 위험을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 규정 준수 테스트는 복잡하고 시간이 많이 걸립니다. 수동으로 수행할 경우 완료하는 데 오늘 또는 몇 주가 소요될 수 있습니다. 자동화된 테스트 시스템을 선택하면 테스트 시간을 절약하고 출시 시간을 단축할 수 있습니다.

4. 공존

공존은 다른 간섭 신호가 있을 때 무선 장치가 안정적으로 작동하는 능력에 관한 것입니다. 수십억 개의 장치가 시장에 출시되면서 라디오 채널의 혼잡은 날로 악화될 문제입니다. 무선 혼잡을 해결하기 위해 표준 기관은 다른 신호가 있는 상태에서 장치 작동을 평가하는 테스트 방법을 개발했습니다. 예를 들어 Bluetooth®에서 적응형 주파수 도약(AFH)을 통해 Bluetooth 높은 데이터 충돌을 경험하는 장치 드롭 채널(그림 4). LBT(Listen Before Talk) 및 CCA(협력 충돌 방지)와 같은 다른 충돌 방지 기술도 전송 효율성을 향상시킵니다. 혼합 신호 환경에서의 효과는 알려져 있지 않습니다. 라디오 형식이 서로를 감지하지 못하면 충돌 및 데이터 손실이 발생합니다.

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그림 4:Bluetooth 장치는 WiFi 신호 간섭을 피하기 위해 WiFi 채널 6을 우회합니다.

소비자 애플리케이션의 경우 무선 헤드셋 또는 웨어러블의 지연 또는 일시 중지는 성가신 일이지만 수용할 수 있습니다. 제어 신호를 잃는 산업용 센서 또는 주변 간섭 신호로 인해 작동을 멈춘 주입 펌프는 심각한 결과를 초래할 수 있습니다. 따라서 복잡하고 혼합된 신호 환경에서 장치가 어떻게 작동하는지 측정하고 평가하기 위해 공존 테스트를 수행하는 것이 중요합니다. IEEE는 평가 프로세스, 테스트 설정 및 위험 기반 테스트 계층을 포함하는 공존 테스트에 대한 주요 고려 사항과 관련하여 ANSI C63.27(무선 공존 평가를 위한 미국 표준)의 지침을 제공합니다. 장치 제조업체는 동일한 작동 환경에서 발견된 의도하지 않은 신호가 있는 경우 장치의 기능적 무선 성능을 유지하기 위한 잠재적 위험을 평가할 것을 적극 권장합니다.

5. 사이버 보안

미션 크리티컬 애플리케이션에서 IoT의 배포가 증가함에 따라 사이버 보안 보호의 필요성이 더욱 중요해지고 있습니다. 사이버 공격은 장치 수준에서 통신 네트워크, 클라우드 또는 애플리케이션에 이르기까지 여러 계층에서 발생할 수 있지만 대부분의 기존 보안 보호 도구는 네트워크와 클라우드를 보호하는 데 중점을 두었습니다. 엔드포인트 및 무선 취약점은 자주 간과됩니다. 블루투스와 같은 형식 및 WLAN은 성숙한 기술이며 많은 애플리케이션에서 일반적으로 사용됩니다. 그러나 오버 에어 취약점을 해결하기 위해 수행된 작업은 거의 없습니다. 이러한 무선 프로토콜의 복잡성은 해커가 장치에 액세스하거나 장치를 제어할 수 있도록 하는 장치 무선 구현에서 알 수 없는 잠재적인 함정으로 변환됩니다.

IDC에 따르면 보안 침해의 70%는 엔드포인트[1]에서 발생합니다. 이러한 IoT 장치를 보호하려면 각별한 주의가 필요합니다. 무선 취약점과 IoT 장치에 대한 잠재적인 진입 지점을 식별해야 합니다. 장치 응답을 모니터링하고 이상 징후를 감지하기 위해 알려진 무선 위협/공격 데이터베이스를 사용하여 장치를 테스트해야 합니다. 최신 위협으로부터 장치를 보호하려면 데이터베이스를 정기적으로 업데이트해야 합니다.

IoT의 5C를 통한 강력한 기반 구축은 많은 산업 분야에 흥미진진한 새로운 애플리케이션과 기회를 제공합니다. 그러나 이는 또한 미션 크리티컬 요구 사항을 충족하기 위해 새로운 방식으로 생각해야 하는 전례 없는 문제를 야기합니다. 성공적인 IoT 구현을 위해서는 설계자와 엔지니어가 IoT의 5C에서 기술적인 문제를 극복해야 합니다. 이러한 기술적 문제를 깊이 이해하고 주요 설계 및 테스트 고려 사항이 IoT 에코시스템 전반에 걸쳐 구현 및 배포를 위한 강력한 기반을 구축할 것임을 아는 것입니다. 제품 라이프사이클 전반에 걸친 올바른 설계, 검증, 규정 준수 테스트 및 제조 도구는 IoT가 약속을 이행하도록 하는 데 도움이 됩니다.

저자는 Keysight Technologies, Inc. 의 일반 전자 측정 솔루션 산업 부문 관리자인 Sook Hua Wong입니다.

저자 소개

Sook Hua는 말레이시아 페낭에 거주하는 Keysight Technologies의 산업 부문 관리자입니다. 그녀는 KeysightInternet-of-things(IoT) 솔루션 포트폴리오 확장 및 KeysightTechnologies의 일반 전자 부문에서 성장을 주도하기 위한 마케팅 프로그램 계획을 담당하는 전략적 솔루션 플래너입니다.

이 역할을 하기 전에는 RF/마이크로웨이브 전력계 및 센서에 대한 전략 계획 및 제품 포트폴리오 개발을 담당하는 제품 기획자였습니다.

그녀는 University of Technologies Malaysia에서 전기 공학 학사 학위(1999)를, University of Science Malaysia(2003)에서 전자 시스템 설계 공학 석사 학위를 받았습니다. 그녀는 제조, 제품 개발, 영업 지원, 제품 마케팅, 제품 기획자를 포함한 다양한 역할을 맡은 일반 전자 측정 솔루션(GEMS) 팀에서 지난 15년 동안 Keysight Technologies에서 20년을 보냈습니다.