物联网产品设计怎样避免出现失败

没有人打算制造一款会失败的物联网产品，但这种情况确实发生了。从可以在很短时间内被黑客入侵的智能锁到召回44万个智能烟雾和一氧化碳探测器，物联网设备失败的故事比比皆是。

当设备故障可以通过更换有缺陷的产品来轻松解决时，对公司品牌和利润的影响可能是最小的。但是，当这些物联网产品被安装在难以到达的地方或恶劣的环境中时，所有的希望都落空了。

随着物联网的传播加速，物联网设备在难以到达的地方找到了一些极具吸引力的应用途径，而且在今天已经成为现实。智慧农业提供了一个完美例子，物联网传感器现已部署在一系列农业应用中，旨在提高农业生产效率和可持续性。它们用来监测土壤、作物中的水份含量、帮助鸡蛋孵化，甚至是监控奶牛的健康状况。

在这种监控奶牛的智应用中，物联网传感器植入到奶牛身体内多个位置，这个植入过程需要一个轻微的麻醉手术。而一旦投入使用，传感器至少需要连续运行3年。在此期间，它们跟踪一系列事情，例如牛的行为，甚至体温，这是疾病发生的主要指标。

这听起来很简单，但由于传感器位于牛的体内，如果出现问题，则无法轻松取出。同时，奶牛的绝对重量和它们不断摩擦坚硬物体的习惯也带来了另一个问题，当一头体重超过1800磅的成年母牛决定摩擦它体内传感器所在部位时会发生什么？传感器会损坏吗？

这些都是必须面对的问题，成功的物联网产品在设计时必须考虑所有因素。

以下是在现实世界中可能导致物联网设备发生故障的五个关键因素，以及一些应对提示：

一、拥塞和负载问题

自从一台新的物联网设备启动的那一刻起，其附近可能有数百个其他物联网设备。仅在一个智慧农场，就可能有一群牛，而且每一头牛都有多个植入的传感器；测量土壤、植物和环境变量的传感器；用于远程监测动物的传感器；农场机器人和农场无人机——更不用说农民可能自己携带的任何物联网设备了。拥塞会妨碍设备正常运行，网络流量的急剧增加也有类似影响，并迫使物联网设备不断重新传输数据。而且它的电池消耗速度可能快于预期，或者使它完全失效。

为了避免这些故障，产品制造商应测试其物联网设备正常运行的能力，其流量负载要与目标环境中的预期相当。这种测试也应该在模拟不同流量类型时进行，比如流媒体视频或语音。

二、干扰

密集的物联网设备部署，致使许多设备在相同的拥挤频段运行——比如在大型农场运营中可能出现的情况，极大地增加了设备之间发生干扰的可能性。许多这样的设备无法彼此检测，更不用说共同分享无线电波，迫使一些设备以意想不到的方式运行。

为了避免这些问题，共存测试是必不可少的。它可以帮助产品制造商确定设备对其他无线电信号的容忍度，并确保在其他无线电协议存在情况下，可以进行一定程度的操作。

三、漫游困难

无线物联网设备经常从一个位置移动到另一个位置。如果它们没有设计强大的漫游算法来最大限度地减少漫游延迟并避免停机，那么这可能会出现问题。只需几秒钟中断就可能导致有价值数据的丢失。拥塞和干扰对漫游算法的工作效果产生了巨大影响，使得在真实网络条件下进行测试对于防止设备故障至关重要。在智慧农场中，将物联网设备植入奶牛体内也只有在该设备能够持续提供农民可以访问的数据时才有意义。

在各种挑战性条件下的测试物联网设备以实现漫游切换是防止这种故障的一种方法，模拟设备的天线以确保它能够处理漫游。

四、与网络基础设施的互操作性

有一天，物联网设备可能会像预期的那样工作，第二天，它可能会运行不正常或者完全停止工作。问题可能不在于设备，而是用户在无线接入点上更新固件的结果。网络基础设施的微小变化将一个完美工作的物联网设备，如植入奶牛体内的传感器，变成一个目标环境无法识别的设备。幸运的是，协议一致性测试套件可以针对这种类型故障提供有效的防御。

五、安全漏洞

任何物联网设备都容易受到攻击，即使在奶牛身上。有时是在黑客收集数据之后，其他时候，是黑客正在寻找一种方法来利用设备的宽松安全性来获得网络后门。当设备漫游并受到干扰时，就会发生这种情况。这种干扰会使设备不堪重负，导致设备进入故障状态，从而导致连接延迟时间过长并使其暂时容易受到黑客攻击。使用能够在混乱RF环境中模拟漫游行为的测试套件是阻止这种情况发生的一种方法。

总结

随着越来越多消费者开始依赖物联网的强大功能，产品制造商将面临越来越大的压力，以确保他们的产品安全、可靠。对于那些希望构建不会失败的物联网产品公司来说，诀窍在于彻底了解产品的部署环境，并执行正确的测试类型，以确保它能够承受使其故障的各种因素。无论这些设备将用于智能奶牛、医疗监控设备还是其他任何设备，选择将可靠性作为重中之重的企业肯定会在不断增长的物联网市场中抓住机遇。