Nå som IoT gjør sitt inntog i flere ulike industrier, er det svært viktig for innovatører å forstå hva som kjennetegner god IoT-utvikling i dagens tilkoblede verden.
Hva er økosystemet for IoT?
Et IoT-produkt er ikke en frittstående enhet, den er en del av et økosystem av maskinvare, programvare, konnektivitetsløsninger og datainfrastruktur. Dette økosystemet legger til rette for sømløs kommunikasjon, effektiv datainnsamling og informative analyser, og danner ryggraden i en vellykket IoT-løsning.
Selv om Com4 hovedsakelig er en leverandør av IoT-konnektivitet, samarbeider vi med en lang rekke aktører, blant annet leverandører av maskinvare, programvare og skyløsninger, i tillegg til myndighetsorganer. Dette nettverket gjør at vi kan levere helhetlige IoT-løsninger som tar hensyn til alle lag i økosystemet, og sikrer at våre kunder har tilgang til markedets beste ressurser for å oppfylle sine IoT-behov.
Maskinvaredesign for IoT: Grunnlaget for suksess
Maskinvaren er bærebjelken i en IoT-løsning, der integrering av sensorer, konnektivitetsmoduler, antenner og sikkerhetsfunksjoner sørger for pålitelig innsamling, overføring og beskyttelse av data. Enten det er snakk om en kompakt sensornode eller en smartmodul, spiller alle elementer en kritisk rolle i en IoT-enhets ytelse.
Viktige designhensyn:
- Brukersentrert design: Brukeropplevelsen forbedres ved å prioritere intuitive grensesnitt og robust funksjonalitet. Fokuser på kompakt design med små formfaktorer, og enkle konstruksjoner med lav profil og høy integrasjon for å støtte et mangfold av IoT-applikasjoner.
- Valg av komponenter: Første skritt er å velge komponenter som gir et robust grunnlag for IoT-enheten din. Aktive komponenter som halvledere, moduler og optoelektronikk er avgjørende. Passive komponenter som kondensatorer, induktorer og EMI-filtre vil sikre signalintegritet og stabil strømforsyning.
- Sensor and Radio Integration: Vær nøye med å velge sensorer (f.eks. for temperatur, luftfuktighet og bevegelse) for å fange opp nøyaktige data og integrere antenne- og RF-løsninger for å optimalisere konnektiviteten. Vurder muligheter som sokkelmoduler, smarte moduler og terminaler med funksjoner som LTE (global), Wi-Fi, Bluetooth, GNSS, grensesnitt for skjerm og kamera, lydfunksjoner og innebygde operativsystemer som Android for allsidig funksjonalitet.
- Sikkerhetsfunksjoner: Bruk inngrepssikkert design og kryptoprosessorer for effektiv beskyttelse av dataene. Dette er spesielt viktig i applikasjoner der man overfører sensitive data.
- Sammenkobling og kjøleløsninger: Sørg for lang levetid og pålitelighet med koblinger, terminalblokker, innkapsling og kjøleteknologi for effektiv temperaturstyring. Elektroakoustikk og motorløsninger kan legges til for spesielle applikasjoner.
- Produksjonsbegrensninger: Ønsket design må balanseres med produksjonsmuligheter for å sikre skalerbarhet og kostnadseffektivitet, med hensyn til begrensningene i produksjon av integrerte komponenter og kompakt design.
Hvis du har alle disse elementene i mente når du designer IoT-maskinvare, er det større sjanse for at du lykkes med å lage effektive, sikre og skalerbare løsninger.
Programvareutvikling for IoT: Enhetens hjerne
Programvaren er hjernen i IoT-enheten, og styrer alt fra grunnleggende funksjoner til komplisert samhandling. Den integrerer funksjonalitet for sømløs enhetsstyring, kommunikasjon og brukergrensesnitt.
Kritiske programvarekomponenter:
- Fastvare: Håndterer grunnleggende funksjoner som oppstartsprosesser og inn-/utdataoppgaver.
- Innebygd programvare: Håndterer avanserte funksjoner som OTA-oppdateringer, diagnostikk og kommunikasjon mellom enheter.
- Brukerapplikasjoner: Legger til rette for fjernstyring og datatilgang via grensesnitt på mobil og på nett.
Valg av IoT-konnektivitet: En kort gjennomgang
Beslutningen her avhenger av IoT-enhetens databehov, hvor enhetene befinner seg, strømbegrensninger og ønsket dekning. Når det gjelder globale applikasjoner med høy ytelse, gir mobile IoT-teknologier — særlig 4G, LTE-M, NB-IoT og i stadig større grad 5G — robuste løsninger med fleksibilitet og tekniske funksjoner som sikrer skalerbarhet, sikkerhet og effektivitet.
Konnektivitet er det som gjør at enheter kan sende og motta data på en pålitelig måte. En IoT-løsnings skalerbarhet og robusthet står og faller på at man velger riktig konnektivitetsløsning, og man kan velge alt fra teknologier med kort rekkevidde til globale mobilnettverk.
Mobilteknologi for IoT-løsninger: Viktige tekniske detaljer
Forskjellige typer mobilteknologi for IoT og tilhørende båndbredde
Mobilteknologi omfatter en lang rekke nettverkstyper, som alle har sine egne tekniske egenskaper og ideelle bruksområder, blant annet:
- 2G og 3G: Brukes ofte som reservenettverk på grunn av bred tilgjengelighet. 2G og 3G-teknologien blir nå aktivt faset ut over hele verden, og 2G er allerede faset ut helt i deler av Asia og Nord-Amerika, mens 3G står for tur. Selv om 2G gir lav datahastighet (opptil 100 kbps), som er ideelt for enkle applikasjoner som stedssporing, må 2G i nye design kun vurderes som reserveløsning der det er absolutt nødvendig. I motsetning til 2G, gir 3G høyere båndbredde (opptil 42 Mbps) og støtter mer dataintensive oppgaver, men bruker mer strøm enn nyere teknologi.
- 4G LTE: Gir høy datahastighet (opptil 300 Mbps), og er derfor et godt valg for videostrømming, sanntidsovervåkning og applikasjoner som trenger kontinuerlig konnektivitet. Den bruker mer strøm enn nyere nettverk utviklet spesifikt for IoT, men er fortsatt mye brukt der man trenger mye datakapasitet.
- LTE-M (Cat-M1) og NB-IoT: Disse nettverkene er optimalisert for IoT, og tilbyr forlenget rekkevidde og bedre dekning innendørs med lavt strømforbruk, som er ideelt for batteridrevne applikasjoner. LTE-M gir deg en datahastighet på rundt 500 kbps, mens NB-IoT gir en datahastighet på opptil 60 kbps og det høyeste linkbudsjettet.
Datakapasitet og forsinkelse
Datakapasiteten, som er nettverkets dataoverføringshastighet, varier mellom de ulike teknologitypene. Mens 4G LTE og 5G støtter høy hastighet for applikasjoner med behov for sanntidsdata, er LTE-M og NB-IoT utviklet for lavere datahastighet ved å bytte hastighet mot bedre ytelse. Dette gir enhetene bedre batterilevetid. Forsinkelse er viktig i applikasjoner som autonome kjøretøy, der hvert millisekund teller.
Strømforbruk
Forskjellige typer mobilnettverk har forskjellig strømforbruk, og dette påvirker IoT-enhetenes batterilevetid. NB-IoT og LTE-M er kjent for sin strømsparemodus, som utvider batterilevetiden ved å la enheter gå i standby-modus når de ikke overfører data. Disse modusene, bl.a. Power Saving Mode (PSM) og extended Discontinuous Reception (eDRX), gir enhetene flere års oppetid før batteriene må lades, og passer derfor perfekt for batteridrevne IoT-applikasjoner i fjerntliggende strøk.
Dekning og mobilitet
Én av de største fordelene med mobil IoT-teknologi er nettopp mobiliteten. Globale mobilnettverk gjør det mulig å bruke IoT-enheter på tvers av landegrenser og kontinenter, og dette er avgjørende for applikasjoner som flåtesporing. LTE-M og NB-IoT gir særlig god dekning i bygg og byområder, mens nye 5G-nettverk har kapasitet til å støtte sømløs mobilitet og ultrapålitelig kommunikasjon med kort forsinkelse, og dette er en god løsning for applikasjoner som autonome kjøretøy og infrastruktur for smarte byer.
Sikkerhet og redundans
Modne sikkerhetsprotokoller er en fordel for alle mobilteknologier, siden de er utviklet for å beskytte mot cybertrusler. Teknologier som LTE og 5G støtter sikre krypteringsstandarder (f.eks. 3GPP-baserte protokoller). Man kan også oppnå redundans med roaming-avtaler og nettverk som støtter flere operatører, og dermed sikrer pålitelig konnektivitet selv når nettverket svikter.
Kort oversikt over andre valgmuligheter for IoT-konnektivitet
Selv om mobilteknologier tilbyr omfattende funksjoner, er det også andre muligheter som kan fungere for spesifikke IoT-behov:
- WiFi: Dette er vanlig i IoT for forbrukere og gir høy datahastighet, men begrenset rekkevidde og strømeffektivitet. Den er sårbar for forstyrrelser og utgjør en sikkerhetsrisiko i delte miljøer, og bør derfor generelt begrenses til enheter som brukes innendørs og i hjemmet.
- Bluetooth: Bluetooth Low Energy (BLE) bruker lite strøm og passer bra for IoT-løsninger over korte avstander. Derfor brukes den ofte i teknologi man bærer på kroppen og enheter som overvåker helsen. Bluetooth har en rekkevidde på kun 100-300 meter, men enheter kan kobles sammen i mesh-nettverk for utvidet dekning.
- LoRaWAN: Denne teknologien er utviklet for applikasjoner som dekker store avstander med lavt strømforbruk, og er derfor et godt valg for fjerntliggende IoT-løsninger, med en rekkevidde på opptil 15 km. Datahastigheten er lav, og alle løsninger krever at man setter opp privat infrastruktur. Derfor passer den bra for smart landbruk og miljøovervåking.
- Ethernet: Denne teknologien brukes i stasjonære applikasjoner som krever høy båndbredde, siden den gir pålitelig og sikker konnektivitet via kablet forbindelse. Den mangler mobilitet, men er et godt valg for industriell automasjon og systemer for smarte bygg der strøm er tilgjengelig døgnet rundt.
Slik kan valget av mobil SIM-teknologi være oppskriften på å lykkes med IoT
Å velge riktig SIM-teknologi — enten det er SIM, eSIM eller iSIM — er avgjørende for en IoT-løsnings skalerbarhet og sikkerhet.
- Tradisjonelle SIM-kort: Kostnadseffektivt for grunnleggende behov, men mangler fleksibiliteten man får med fjernstyring.
- eSIM (eUICC): Støtter OTA-oppdateringer og profilstyring, og passer derfor bra for fjerntliggende IoT-løsninger.
- iSIM (integrerte SIM-kort): Disse er integrert i brikkesettet for å krympe størrelsen og gi bedre sikkerhet, og egner seg for sikre og kompakte IoT-enheter.
Fjernstyrt fordeling av SIM-kort (RSP)
RSP gjør det enklere å styre IoT-løsninger, og gir mulighet til å bytte profiler og foreta OTA-oppdateringer for enheter verden rundt. RSP-løsninger kan hjelpe kundene med å sikre samsvar med regionale lover og regler og gir lokal konnektivitet etter behov.
Sikkerhet, etterlevelse og myndighetskrav for IoT
Når man utvikler et IoT-produkt må man ta hensyn til både myndighetskrav og robuste sikkerhetskrav for å sikre at enheten får tilstrekkelig levetid og pålitelighet, og også oppfyller markedets behov.
Sertifisering og testing i henhold til myndighetskrav
Alle IoT-produkter må være i samsvar med myndighetskrav og sertifiseringer, noe man må ta hensyn til helt fra starten av designprosessen. For mobilenheter inkluderer dette vanligvis testing som sikrer at utstyret ligger innenfor grensene for tillatt elektromagnetisk stråling. Mobiloperatører krever ofte etterprøvbar sertifisering for å garantere at produktet er kompatibelt med infrastrukturen deres, og avhengig av hvilken mobilteknologi som brukes, kan dette være en lang og kostbar prosess.
Man kan spare både tid og penger ved å velge forhåndssertifiserte komponenter. Disse komponentene er kanskje litt dyrere, men de forenkler sertifiseringsprosessen og reduser risikoen for forsinkelser. Størrelsen på de forhåndssertifiserte modulene kan imidlertid være en utfordring for enheter der det er viktig med kompakt design, og dette kan muligens medføre en mer kompleks designsyklus og høyere sertifiseringskostnad.
Strategisk markedsplanlegging
Det er viktig å vurdere markedene der enheten skal selges, og dette er spesielt viktig for oppstartsbedrifter. Det er kanskje ikke mulig å oppnå globale salg i en tidlig fase, ettersom det kan være både komplisert og kostbart å oppnå alle de påkrevde sertifiseringene. Mens mange land har de samme standardene for sikkerhet, kommunikasjon og mobilteknologi, er det visse land som har sine egne myndighetskrav. Man kan planlegge en internasjonalt utrulling med en trinnvis prosess for å oppnå bedre kostnadsstyring og satse på regioner med like standarder.
Samsvar med sikkerhetsstandarder: Robuste sikkerhetsstandarder vil være alfa og omega for å beskytte enhver IoT-løsning. Følgende standarder vil være viktige:
- GSMAs retningslinjer for effektiv IoT-kommunikasjon: Sørger for at IoT-
løsningene er effektive og pålitelige på tvers av nettverk. - EU-forordningen for cybersikkerhet (Cybersecurity Resilience Act): Krever ende-til-ende-sikkerhet gjennom hele levetiden til IoT-produktene, og inneholder også krav til motstandsdyktighet i sammenkoblede enheter.
- ETSI EN 303 645: Etablerer grunnleggende sikkerhetskrav til IoT-enheter for forbrukere, som beskytter mot mulige sårbarheter.
- Sertifisering av enheter (PTRCB, CE, RED): Disse sertifiseringene er påkrevd i
Nord-Amerika og EU, og verifiserer at enhetene oppfyller både kvalitetskrav og andre
myndighetskrav.
Fra data til innsikt: slik bygger man datainfrastruktur
Den egentlige verdien av IoT ligger i dataene den produserer. Ved å bygge en robust datainfrastruktur kan man også få til effektiv innsamling, behandling og analyse av disse dataene.
Viktige komponenter i slik infrastruktur:
- Databasesystemer: Håndterer og lagrer store mengder IoT-data.
- Skyplattformer: Gir skalerbarhet, fleksibilitet og datakraft for analyser.
- Maskinlæring og KI: Bruker KI for å oppdage mønstre, forutse vedlikeholdsbehov
og gi støtte i beslutningsprosesser.
Distribusjon av IoT-løsninger: Fra konsept til marked
Vellykkede IoT-løsninger går gjennom flere kritiske faser på veien fra prototype til produkter som er klare for lansering på markedet.
Trinnvis prosess:
- Testing under realistiske forhold: Bekreftelse på enhetens ytelse, sikkerhet og
pålitelighet. - Samsvar og sertifisering: Oppfyllelse av industristandarder for datasikkerhet,
trygghet og konnektivitet. - Overvåkning etter utplassering: Kontinuerlig overvåkning av enhetens ytelse, og
OTA-oppdateringer ved behov.
Konklusjon
Man trenger inngående kjennskap til både maskinvare, programvare, konnektivitet og dataforvaltning for å utvikle et IoT-produkt. Ved å fokusere på disse områdene og integrere dem sømløst, kan bedrifter skape innovative og effektive IoT-løsninger som er klare for salg. For å lykkes innen IoT må man ha en helhetlig tilnærming, og prioritere sikkerhet, strømeffektivitet og brukeropplevelse. Enten man skal forbedre eksisterende produkter eller utvikle nye, banebrytende løsninger, vil nøkkelen til varig suksess alltid være å sette sammen det rette laget og ta i bruk en helhetlig strategi.
Com4 tilbyr helhetlige løsninger for IoT-konnektivitet, alt fra allsidige SIM-kort til avansert iSIM-teknologi, og kan gi sikker og skalerbar kommunikasjon i samsvar med lover og regler, på tvers av mer enn 750 globale nettverk. Med Com4s løsninger kan du få pålitelig og kostnadseffektiv IoT-konnektivitet med topp moderne sikkerhetsfunksjoner, fjernstyrt fordeling og samsvar med standarder og regler.
