IoT-netværk med muligheder og udfordringer Der er flere økonomiske, tekniske og miljømæssige årsager til, at IoT-evolutionen på nogle områder går langsommere end tidligere estimeret. Energy-harvesting baserede IoT-løsninger der kan eliminere brugen af batterier adresserer en række af de væsentligste problemstillinger. Af Shohei Kawanaka, Product Manager, Europe, Connectivity Module, Murata For omkring et årti siden forudsagde brancheeksperter, at udbredelsen af IoT-konceptet eller tingenes internet nu ville være nået et punkt, hvor IoT var stort set allestedsnærværende. Hvis de tidlige prognoser om udbredelsen af IoT havde holdt stik, ville antallet af IoT-nodes på nuværende tidspunkt ligge i området fra 50 til 65 milliarder enheder på verdensplan. Men det aktuelle tal er kun en brøkdel af de tidligere estimerede, og de fleste brancheeksperter (bl.a. fra IoT Analytics og Statista) opererer med aktuelle tal på omkring 12 til 13 milliarder IoT-nodes. Selvom der ikke er tvivl om, at IoT-teknologierne allerede spiller en altafgørende rolle i den digitale transformation, er der stadig problemer, der skal overvindes, før man vil se en egentlig masseadoption i alle mulige sammenhænge. Styrende faktorer for IoT-udbredelsen Der er primært fire faktorer, der har sænket IoT adoptionshastigheden, når målestokken er antallet af installerede IoT-nodes: 1. Hver IoT-node vil typisk inkludere et relativt stort antal komponenter, hvilket kan vise sig problematisk i applikations- 12 ED1122_3-24.indd 12 Shohei Kawanaka, Murata. sammenhænge, hvor der er pladsbegrænsninger, hvilket er tilfældet i de fleste IoT-applikationer. Det er typisk et krav, at en IoT-node skal være kompakt, uden at det vel at mærke sker på bekostning af ydelse, funktionalitet eller den operative levetid. 2. Der er naturligvis også nogle kapitaludgifter (CAPEX), der skal tages højde for. Selvom de samlede komponent- og materialeomkostninger, BoM (Bill-of- Materials), for de enkelte IoT-nodes måske på papiret ikke er høj, så kan billedet være anderledes, når der skal udrulles et netværk bestående af mange måske tusindvis af IoT-nodes. Derfor skal et IoT-design være så strømlinet og kostoptimeret som muligt med hensyn til antallet af komponenter og prisstrukturen af disse komponenter. 3. Udover kapitaludgifterne skal der også tages højde for driftsudgifterne (OPEX). Når de enkelte IoT-nodes er installeret og IoT-netværket etableret, kan der stadig være signifikante driftsudgifter, hvis teknikere skal hentes ind til vedligeholdsarbejde (herunder bl.a. batteriskift). 4. Elektronikaffald (e-affald) er for længst blevet identificeret som et område med stor fokus, og tanken om at have milliarder af IoT-nodes placeret i alle mulige lokationer (også remote-placerede), som der skal tages hånd om, er bekymrende ud fra et miljømæssigt synspunkt. Forsyningen af IoT-nodes påvirker alle fire skitserede faktorer. Der skal allokeres en betydelig mængde plads på boardet til de Li-Ion battericeller, som typisk benyttes. Derudover repræsenterer batterierne både en kapital- og driftsudgift, hvor specielt driftsudgiften vægter tungt. Batterilevetiden i en IoT-sensornode vil være afhængig af, hvor mange gange i løbet af dagen sensoren indsamler data, og hvor NYHEDSMAGASINET ELEKTRONIK & DATA - Nr. 11 - 2022 30/11/2022 11.08 Nr. 11 13. december 2022 IoT kræver omtanke Foto: He Yujun Dreamstime.com Design af IoT-nodes kan være en kompleks opgave. Der skal tages velovervejede teknologivalg og fokuseres på parametre som kostpris, vedligeholdsomkostninger samt miljøaftrykket for IoT-noden. Læs mere i IoT-temaartiklerne Hvad skal der til? Digi-Key rykker endnu tættere på kunderne Læs side 4 Flere radioer i én IoT-enhed Læs side 8 IoT-netværk med muligheder og udfordringer Læs side 12 Industrivirksomheder skal cybersikres Læs side 15 Sådan forbedres batterilevetiden i IoT-enheder Læs side 16 Embedded udvikling ED1122_3-24.indd 221118_SELCirc_ELEKDA_DK.indd 221118 SELCi ELEKDA 3 DK i dd 1 30/11/2022 11/16/22 3 3:11 11 11.07 PM Digi-Key rykker endnu tættere på kunderne 2022 har været et begivenhedsrigt år for Digi-Key. Der er gennemført en markant udvidelse af lager- og forsendelseskapaciteten og 500 nye leverandører er kommet til. Der fokuseres samtidig på at gøre samhandlen med kunderne endnu mere smidig gennem en udbygn nok også en del kunder, som har opbygget interne lager, som de skal have nedbragt. Men vi forventer helt klart, at væksten vil fortsætte ind i 2023, pointerer Tim Carroll. Vigtig rolle som design-in motor Som leverandør af komponenter i mindre volumenstørrelse til brug i forbindelse med opbygning a FORTSAT FRA SIDE 5: ter. Målet kan være at erstatte komponenter, der er svære at få fat i, eller er for dyre, eller som måske mere eller mindre ubemærket er gået ud eller er på vej ud af produktion. Et redesign kan samtidig ofte bane vej for et teknologispring i de produkter, man ønsker at redesi ED1122_3-24.indd 7 30/11/2022 11.08 Flere radioer i én IoT-enhed Stadig flere IoT-enheder understøtter to eller flere trådløse kommunikationsprotokoller. Det betyder, at der skal integreres flere radioer, hvilket på flere måder kan være en kompleks designudfordring. Af Chris Barratt, CTO og Dr. Nick Wood, Director of Sales & Marketing tooth naturligvis specielt i Bluetooth Low Energy (BLE) varianten udmærker sig med ekstrem lavt effektforbrug og meget lettere ad-hoc konnektivitet. En løsning kan således f.eks. være en BLE Radio-Active funktion til at detektere en forbindelse og måske nogle indledende udvekslinger og i nogle sam betydeligt tab i følsomhed og dermed rækkevidden for Bluetooth-forbindelsen. Et sådant system baner vejen for, at WiFi og Bluetooth kan sameksistere, men der er ikke tale om en robust løsning, fordi de kanaler, der er optaget, kan ændre sig over tid. Det er i en sådan implementering også nødvendigt Èn antenne til to radioer Hvis det er målet at designe en meget kompakt enhed, vil det selvfølgelig være en stor fordel, hvis man kan bruge én antenne til begge radioer. Det introducerer imidlertid to primære tekniske udfordringer: Hvordan designes en dualband antenne, og hvordan isolerer man på pas IoT-netværk med muligheder og udfordringer Der er flere økonomiske, tekniske og miljømæssige årsager til, at IoT-evolutionen på nogle områder går langsommere end tidligere estimeret. Energy-harvesting baserede IoT-løsninger der kan eliminere brugen af batterier adresserer en række af de væsentligs ofte den trådløse transceiver skal kommunikere med dens tildelte hub. I typiske brugsscenarier vil batterilevetiden sandsynligvis ligge på et sted mellem 18 måneder og 2 år. De enkelte IoT-nodes vil dog typisk forblive i drift i 10 eller muligvis 15 år. Det betyder naturligvis, at batteriet skal ski FORTSAT FRA SIDE 13: platform, der har potentialet til at transformere udviklingen af IoT-nodes. Platformen vil lette udviklingen af energiautonome low-power IoT-nodes, der udmærker sig ved ikke at have ydelsesmæssige begrænsninger eller høje BoM-omkostninger. Det vil med afsæt i platformen være mu Industrivirksomheder skal cybersikres Industriens Fond vil i nyt projekt hjælpe danske produktionsvirksomheder med at blive mere cybersikre. Danske virksomheder digitaliserer i høj grad deres produkter og produktion. Men den øgede digitalisering åbner også døren for hackere med onde hensigter og de Sådan forbedres batterilevetiden i IoT-enheder Effektiv power management er et vigtigt fokusområde i bestræbelserne på at forøge effektiviteten i batteridrevne sensor-nodes, der indgår som en del af en IoT-applikation. Af Suryash Rai, Product Applications Engineer, Analog Devices I de fleste IoT-app der måler jordfugtigheden, kun indsamler data f.eks. én gang i timen. Hvilken rolle spiller ship-mode og sleep-mode? Sleep-mode og ship-mode er almindeligt anvendte begreber, der bruges til at beskrive vigtige aspekter i forbindelse med power management i IoT-applikationer. Ship-mode dækker som na FORTSAT FRA SIDE 17: tiden, og gennem en optimering af strømforbruget i deep sleep-mode kan man opnå en forbedring af den samlede batterilevetid. Duty-cycling baner vejen for deep sleep-mode Duty-cycling i et IoT modul er som nævnt en af de populære teknikker til enabling af deep sleep mode. Når e Specification Discrete Solution Using MAX31342, MAX16150 and TPS22916 Integrated Solution MAX16163 Coin Cell Capacity 250mAh 250mAh Shutdown Current 146nA 30nA Sleep Current 170nA 10nA Number of ICs 3 (RTC + load switch + battery freshness) 1 (MAX16163) Crystal Oscillator Required N Embedded udvikling undergår store forandringer Udvikling af embedded systemer, produkter og applikationer har på mange måder undergået store forandringer både teknisk og organisatorisk. Mark Patrick fra Mouser giver her sin vurdering af udviklingen og udfordringerne. Af Mark Patrick, Mouser Electron De mange avancerede DC/DC konvertere, der findes på markedet, demonstrerer også de kolossale fremskridt, man i gennem de seneste år har set inden for board-level integration. Der er tale om ofte særdeles kompakte moduler med høj power-densitet, som kan honorere de strenge krav med hensyn til pladsfo FORTSAT FRA SIDE 21: et design herunder naturligvis kravene til grundlæggende parametre som datahastigheder, rækkevidde og kompatibilitet. Det er først efter, at disse er blevet identificeret, at den mest passende trådløse protokol og topologi kan identificeres. Antallet og mangfoldigheden af anve E L E K T R O N I K - K O N TA K T E N Software Hardware Mekanik Projektledelse $ZCFS4FDVSJUZ XXXQSFWBTEL We bring fresh perspectives to engineering challenges Hør mere på 7020 3470 (OHNWURQLNNRPSRQHQWHU WLOVWRUHRJVPnSURGXNWLRQHU Product Development Electronics Embedded Software Wireless Communi Husk at tilmelde dig nyhedsbrevet på: www.elek-data.dk/nyhedsbrev ED1122_3-24.indd ED1122_bagside.indd ED1122 b id i dd 24 24 30/11/2022 11 11.08 11.05 05