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Interview mit Ian Smith, MIPI Alliance

So wird das Entwickeln fürs IoT deutlich einfacher

13. April 2021, 14:00 Uhr | Kathrin Veigel

Die Verwendung bestehender Connectivity-Standards erleichtert Entwicklern das Design von Geräten für IoT-Anwendungen.

Die vielfältigen Einsatzfelder für IoT-Anwendungen ist eine Herausforderung für Entwickler, denn die Geräte müssen hohen Anforderungen genügen. Ian Smith, IoT-Experte bei MIPI Alliance erklärt, wie der Einsatz standardisierter Mobilfunk-Schnittstellen dabei hilft, die Herausforderungen zu meistern.

DESIGN&ELEKTRONIK: Vernetzten IoT-Geräten wird von den Marktforschern der GSMA Intelligence ein rasantes Wachstum in den nächsten fünf Jahren vorausgesagt. Deren Anwendungsbereiche sind vielfältig – sie reichen von der Automobilbranche und dem Gesundheitswesen über die Unterhaltungselektronik und die Industrie bis hin zu Smart Buildings und Smart Cities. Sie sagen, dass das Design der IoT-Geräte ein Schlüsselfaktor für dieses Wachstum ist. Warum?

Ian Smith: Für viele IoT-Dienste müssen diese Geräte hohe technische Ansprüche erfüllen, die sich durch neue und zukünftige Einsatzoptionen ergeben. Ich sehe hier insgesamt fünf Hauptanforderungen, denen entsprochen werden muss (Bild 1).

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D&E: An welche Anforderungen denken Sie da?

Smith: Da sind zunächst einmal Kosteneffizienz und Skalierbarkeit sowie niedriger Stromverbrauch zu nennen. Aber auch eine geringe Größe, lange Lebenszyklen und Sicherheit sind wichtige Aspekte. Der Einsatz von standardisierten Protokollen und Schnittstellen aus der Mobilfunkindustrie, wie sie zum Beispiel von der MIPI Alliance und anderen Verbänden entwickelt werden, kann Entwicklern dabei helfen, diese Herausforderungen zu meistern.

D&E: Das müssen Sie näher erläutern. Fangen wir doch mit dem ersten Punkt an: dem kostengünstigen, skalierbaren Gerätedesign.

Smith: Eines der wesentlichen Ziele eines jeden Industriestandards ist es, Kosten zu senken und Marktwachstum zu ermöglichen. Dies ist möglich, weil die Verwendung standardisierter Schnittstellen die Interoperabilität fördert und die Marktfragmentierung reduziert. Im Bereich der Elektronikkomponenten führt das zu Skaleneffekten, da unnötige Implementierungskosten innerhalb der Anbietergemeinschaft entfallen, die Integrationskosten innerhalb der Entwicklergemeinschaft sinken und sich hohe Entwicklungskosten über große Mengen von Komponenten amortisieren. Auf Standards basierende Lösungen beschleunigen auch die Entwicklungszeiten, da Entwickler-Kits und Referenzdesign-Boards in der Regel von mehreren Anbietern zur Verfügung gestellt und durch software-basierte Entwicklungsressourcen wie Treiber, Open-Source-Beispielcode und Tutorials unterstützt werden. Ein letzter wichtiger kommerzieller Aspekt ist, dass Standards in der Regel einer klar definierten Richtlinie für geistige Eigentumsrechte folgen.

D&E: Das Minimieren des Stromverbrauchs schreiben Sie auch ins Pflichtenheft eines jeden Entwicklers. Wie können Standards aus der Mobilfunkindustrie hier nützlich sein?

Smith: Richtig, ein niedriger Stromverbrauch ist für viele IoT-Geräte von entscheidender Bedeutung, insbesondere für Geräte, die mit einer Batterie oder einer begrenzten Energiequelle wie Solar- oder Windkraft betrieben werden. Hier gibt es zwei Punkte, wie Standards dem Entwickler weiterhelfen: Zum einen sind standardisierte Schnittstellen, die für den Einsatz im Mobilfunk entwickelt wurden, von Anfang an so konzipiert, dass sie eine hohe Energieeffizienz ermöglichen und eine flexible Datenübertragung zwischen Gerätekomponenten bieten. Eine Schlüsseleigenschaft dieser physikalischen Schnittstellen ist ihr sehr geringer Stromverbrauch sowohl im aktiven Modus, in dem Daten gesendet und empfangen werden, im Active-Standby-Modus, wenn die Datenübertragung gering ist, als auch im Full-Standby-Modus, wenn keine Datenübertragung stattfindet.

D&E: Und was ist der zweite Punkt?

Smith: Die Bereitstellung von standardisierten Stromsparfunktionen auf Protokollebene ist ein weiterer wichtiger Punkt. Ein gutes Beispiel dafür ist die »Always On Sentinel Conduit«-Funktion (AOSC) der neuen Kameraspezifikation MIPI CSI-2 v4.0. Sie ermöglicht ein hochgradig energieeffizientes Edge Computing innerhalb von Sensorkomponenten und weckt den Hauptanwendungsprozessor eines Geräts nur dann auf, wenn signifikante Ereignisse auftreten. Industriestandards treiben auch eine Steigerung der Energieeffizienz voran: Indem jede Version einer Spezifikation in der Regel versucht, noch energieeffizienter zu sein als die vorherige. Damit wird auch jede Implementierung der Spezifikation effizienter, da die Komponentenhersteller immer effizientere Wege finden, sie zu implementieren.