Systemdesign Designtipps für die Softwareentwicklung von Wearables

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Entwickler stehen beim Design von tragbaren Geräten für das Internet der Dinge vor komplexen Anforderungen. Der Beitrag beschreibt welche das sind und wie sich diese Aufgaben lösen lassen.

Bevor wir die Anforderungen von Wearables im IoT näher betrachten, ist es hilfreich, die Terminologie zu definieren. Ein „Wearable“ ist ein Produkt, das lokale Daten sammelt, speichert, verarbeitet und hilft, Entscheidungen zu treffen.

Wearables sind für die Datenaggregation, Datenanalyse, das Remote-Management und die Entscheidungsfindung mit einem Gateway, der Cloud oder mit beiden verbunden. Wearables können auch für eine bestimmte Anwendung, zum Beispiel einen Herzmonitor, entwickelt werden. Diese Endprodukte konsolidieren Funktionen und können voll funktionsfähige Anwendungsplattformen sein.

Für das „Internet der Dinge“ gibt es viele Definitionen. Für diesen Artikel bedeutet IoT im Großen und Ganzen ein über das Internet verbundenes Netzwerk physikalischer Geräte, die Daten oder Informationen an mit dem Internet verbundene Server zur Datenaggregation, Speicherung, Business-Intelligence, Entscheidungsfindung sowie Verwaltung der verbundenen Geräte übertragen.

Momentan erleben wir einen explosionsartigen Anstieg bei anspruchsvollen vernetzten Gegenständen. Das Wearable-Segment allein umfasst intelligente Uhren, Fitness- und Aktivitäten-Tracker, Zuckermessgeräte, implantierte Herzmonitore, Augmented-Reality-Brillen, intelligente Helme und Einlegsohlen, Produkte zur persönlichen Standortbestimmung und vieles mehr (Bild 1).

Die Zukunft dieser zunehmend leistungsfähigeren und vernetzten Wearables ist grenzenlos. Der Trend ist eindeutig: Bei Wearables werden nicht nur die Funktionalität und die Erwartungen der Endanwender steigen, sondern auch die Leistungsfähigkeit, Batterielebensdauer und Zuverlässigkeit.

Konnektivität verlangt hohe Sicherheit

Da vernetzte Wearables immer komplexer werden, fließen private Informationen zunehmend in sie hinein und durch sie hindurch. Tragbare Systeme müssen in einen vertrauenswürdigen Zustand booten, Daten sicher gesammelt und gespeichert werden und die Datenkommunikationspfade zu den Gateways und in die Cloud ebenfalls gesichert sein.

Um die Codegröße zu verringern und die Leistungsfähigkeit zu steigern, sollte die Lösung die Vorteile sicherer Boot-Techniken nutzen und hardwareunterstützte Sicherheitsmechanismen wie Trusted Execution Environments (TEEs) und Crypto-Security-Engines verwenden.

Um die Versprechen von komplexen vernetzten Wearables zu realisieren, muss die Hardware die Power- und Leistungsanforderungen erfüllen. Glücklicherweise liefern Halbleiterhersteller spezielle Hardware, mit der sich derzeitige und zukünftige Generationen von Wearables realisieren lassen.

Beispiele für diese Art von Engagement sind Freescales Wearables Reference Platform (WaRP) und Inedas Dhanush Wearable Processing Unit (WPU). Heutige Wearables werden so konzipiert und mit immer kleineren Prozess-Geometrien gefertigt, dass sie minimale Abmessungen und geringe Leistungsaufnahme erzielen.

Sie enthalten homogene und heterogene Multicore-Anwendungsprozessoren und Mikrocontroller für maximale Flexibilität und bieten Support für Grafiken und Displays zusammen mit zahlreichen Optionen für Konnektivität, Speichermanagement, Sicherheit und vieles mehr.

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