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Mobilfunk Designüberlegungen für eine optimale IoT-Strategie

Es gab noch nie einen besseren Zeitpunkt, um in das Internet der Dinge einzutauchen. Heute haben IoT-Entwickler Zugang zu einer Vielzahl von Cloud-Plattformen, eingebetteten Geräten, Sensoren und Konnektivitätsoptionen - genug, um eine Analyse-Lähmung zu verursachen. Ganz gleich, ob Sie Ihre "digitale Transformation" beginnen, um die betriebliche Effizienz zu verbessern und die Betriebskosten zu senken, oder ob Sie ganz neue Geschäftsmodelle rund um den Service entwickeln, ein Eckpfeiler dieser Bemühungen wird die Entwicklung Ihrer IoT-Strategie sein. Eine Schlüsselkomponente für Ihren Erfolg wird die Konnektivität vom Rand aus sein. Eine der beliebtesten Methoden ist heute die Integration von Mobilfunk Konnektivität in Ihre IoT-Anwendung.
 
Um etwas Hintergrundwissen zu vermitteln, Digi Wireless Design Dienstleistungen hat in den letzten 15 Jahren Hunderten von Unternehmen geholfen, Mobilfunk Konnektivität erfolgreich in ihre IoT-Lösungen zu implementieren. Zusätzlich zu Architekturdefinition, Design und Build-Services bieten wir Schulungs-Workshops an, um Unternehmen dabei zu helfen, ihren Entwicklungsprozess in Gang zu bringen. Diese Dienstleistungen helfen Unternehmen, sich auf ihre Kernkompetenzen zu konzentrieren und ihre Geschäftsprobleme zu lösen, während WDS Ineffizienzen und Designherausforderungen beseitigt, was dem Unternehmen hilft, die Markteinführung zu beschleunigen.
 
In diesem Artikel gehen wir speziell auf einige Tipps zur Integration von Mobilfunk in Ihre Anwendung ein.


 

Warum sollte Mobilfunk in Ihr IoT-Design integriert werden?

 Hier sind einige der wichtigsten Gründe, die für Mobilfunk sprechen:
  • Mobilfunk Geräte können installiert werden, ohne dass sie im Wi-Fi-Netzwerk des Kunden eingerichtet werden müssen.
  • Keine Einrichtungszeit für Ihre Installateure oder die Installateure Ihrer Kunden. Sie müssen sich nicht um das Ändern von Passwörtern und die Signalstärke kümmern. Es "funktioniert" einfach nach dem Auspacken.
  • Mobilfunk Optionen gibt es im Überfluss. Verbindungen sind um eine Größenordnung günstiger als noch vor ein paar Jahren.
  • Mobilfunk legt Meilen zurück, im Gegensatz zu den Fußabständen typischer Wi-Fi-Netzwerke. Die Welt ist mit Mobilfunk überzogen.
Digi bietet mehrere ausgezeichnete Optionen, die eine schnelle und einfache Markteinführung ermöglichen, darunter Mobilfunk-aktiviert und vorzertifiziert Digi XBee-Module. Dennoch stellt die Entwicklung von Produkten mit Mobilfunk neue Herausforderungen an das Design, die berücksichtigt werden müssen. Es gibt einige Dinge, auf die Entwickler achten müssen, die einzigartig für Mobilfunk sind, insbesondere die neueren Technologien, die eine höhere Empfängerempfindlichkeit aufweisen. Wenn Sie dies bei Ihrem Design nicht berücksichtigen, riskieren Sie, Geräte zu entwickeln, bei denen die Verbindung abbricht oder, schlimmer noch, die überhaupt keine Verbindung herstellen können. Dies kann dazu führen, dass Ihr Gerät bei Zertifizierungen durchfällt, Ihre Produkteinführung verzögert und Ihre Geschäftspläne durchkreuzt werden.
 
Ihre Kunden verlangen ein nahtloses und einfaches Einrichtungserlebnis. Gewinne können durch das Aussenden von Servicewagen oder den Versand von Ersatzgeräten per Expressversand vernichtet werden, um problematische Geräte und Teile zu reparieren oder zu ersetzen. Unter den vielen Vorteilen von Mobilfunk können Sie eine einfache Einrichtung sowie Funktionen zur Fehlerbehebung und -beseitigung aus der Ferne integrieren, die die Servicequalität unterstützen.
 

Lehren aus der Mobilfunk Integration


Im Folgenden sind einige hart erarbeitete Lektionen aufgeführt, die die Mitglieder des Digi WDS-Teams gelernt haben und die sie empfehlen, wenn sie ein neues Mobilfunk-fähiges Gerät in Angriff nehmen.
 

1. Achten Sie auf EMI und mindern Sie diese in Ihrem Schaltplan und Layout

 
Die Entscheidungen, die Sie diesbezüglich treffen, wirken sich auf die Funkimplementierung und Rauschfilterung Ihrer Anwendung, die Prozessorkonfiguration/Strapping, die Taktgeber/Oszillatoren, die Speicherkonfiguration/Verbindungen, die Peripheriekonfiguration/Verbindungen und die Konfiguration des Stromversorgungssystems aus.
 
Einige "Do's" in Bezug auf den Schaltplanentwurf:
  • Trennen Sie die Antenne von der Stromversorgung, den Prozessoren und den Schaltreglern.
  • Erwägen Sie den Einsatz von LDOs anstelle von Schaltern, wenn möglich.
  • Planen Sie den Aufbau der Leiterplatte, den Stack-Up und die Routing-Strategie sorgfältig. Durchgängige Masse- oder Versorgungsebenen neben jeder Signallage.
  • Achten Sie bei jedem Kabel- oder Drahtanschluss darauf, alle Ein- und Austrittspunkte auf der Leiterplatte zu filtern.
  • Verwenden Sie eine einzige solide Massefläche. Schaffen Sie keine getrennten analogen/digitalen Erdungen, es sei denn, dies ist unbedingt erforderlich.
  • Besonders wichtig ist die Entkopplung von High-Speed-Prozessoren.
  • Sehen Sie vorsorglich Abschirmungen über Prozessoren, Reglern und Schaltgeräten vor. Eine Abschirmung kann jederzeit in der endgültigen Stückliste weggelassen werden, wenn die Prüfung ergibt, dass sie nicht erforderlich ist.
  • Erwägen Sie eine Überprüfung Ihres Schaltplans vor dem Layout und eine Überprüfung des Layouts vor dem Bau von Platinen.
Die Beauftragung von externem Fachwissen, um Ihr Design zu überprüfen, kann Zeit und Geld sparen, indem Probleme frühzeitig erkannt und entschärft werden, bevor wertvolle Arbeits- und Materialkosten entstehen. Digi hat Hunderte von solchen Prüfungen durchgeführt, sowohl als interner Entwicklungsprozess als auch als Hilfe für Kunden, die ihre eigenen Designs entwickeln.
 

2. Antennendesign sorgfältig prüfen

 
Es dreht sich alles um die Antenne. Fast alles in einem kleinen IoT-Gerät ist Teil des Antennensystems. Die Vorplanung des Standorts und die Berücksichtigung mechanischer Aspekte sind entscheidend. Metall und andere Materialien verfälschen die Antenne, beeinträchtigen das Muster, verschlechtern die Effizienz oder koppeln und strahlen ab, was dazu führt, dass Ihre Anwendung nicht zertifiziert wird.
 
Einige "Do's" im Zusammenhang mit dem Antennendesign:
  • Überprüfen Sie die Auswahl der Antenne und ihre Integration in die mechanische Baugruppe. Ausreichend Platz für eine geeignete Antenne im Vergleich zur Einpassung in den verfügbaren Platz kann die Systemleistung stark beeinflussen. Mit abnehmender Größe sinkt auch die Effizienz.
  • Wenn möglich, führen Sie eine Simulation der Antennenleistung durch. Simulationen können helfen, den mechanischen Konstruktionsprozess zu leiten und potenzielle Antennenkandidaten vor dem Bau zu bewerten.
  • Halten Sie die Antennen von Störquellen wie Schaltreglern und Mikroprozessoren fern, die eine Desensibilisierung des Empfängers verursachen können.
  • Halten Sie Antenne und HF-Übertragung von Stromnetzen fern.
  • Wenn Sie Keramikantennen verwenden, sorgen Sie für eine ausreichende Massefläche. Eine gute Referenz ist die Massefläche der Antenne auf der Auswertungsplatine.
  • Versuchen Sie, die Kabel so gerade wie möglich zu verlegen. Vermeiden Sie Knicke und scharfe Biegungen, die Reflektionen verursachen können.
  • Führen Sie in-situ-Abstimmungsmessungen durch, um die Leistung in jeder Phase des Prototypings und insbesondere in der endgültigen Konfiguration zu überprüfen. Stimmen Sie die Antenne so ab, dass die Sendefrequenzen gegenüber den Empfangsfrequenzen bevorzugt werden.
Für Fragen oder Unterstützung bei der Antennenauslegung, hinausreichen zu Digi WDS. Wir unterstützen unsere Kunden ständig bei der Lösung von Problemen im Zusammenhang mit Antennen und stellen sicher, dass ihre Designs die Zertifizierungen bestehen werden.
 

3. Fügen Sie Empfindlichkeitstests für Empfänger in Ihren Entwicklungszyklus ein

 
Führen Sie Empfindlichkeitstests des Empfängers (einschließlich Zwischenkanal) durch, um Störungen zu charakterisieren und mit den CTIA- und Betreiberanforderungen zu vergleichen. Wie bereits erwähnt, kann übermäßiges Rauschen den Empfänger desensibilisieren und seine Leistung stark verschlechtern. Dies gilt insbesondere für Cat-M- und NB-IoT-Funkgeräte, die eine höhere Empfindlichkeit als andere LTE-Funkgeräte aufweisen. Denken Sie zum Beispiel an stationäre Geräte, die innerhalb von Gebäuden oder in ländlichen Gebieten eingesetzt werden, wo die Funksignale schwächer sein können. Ein schlecht funktionierender Empfänger kann zu Verbindungsabbrüchen führen.
 
Einige "Do's" im Zusammenhang mit der Empfindlichkeit:
  • Entwerfen Sie mit Blick auf EMI wie oben beschrieben.
  • Führen Sie in jeder Prototyping-Phase Pre-Scan-Tests durch, um Ihre Leistung mit einer Mobilfunk Callbox zu messen. Führen Sie Ihre Tests in einer schalltoten Kammer durch.
  • Führen Sie bei Bedarf eine In-Situ-Spektralanalyse durch, um Quellen von Störemissionen zu identifizieren.
Digi hat in der Vergangenheit vielen Kunden geholfen, Probleme im Zusammenhang mit der Empfängerempfindlichkeit zu erkennen und zu beheben. Da wir selbst Hunderte von Mobilfunk Entwürfen durchgeführt haben, können wir Ihnen als vertrauenswürdiger Berater zur Seite stehen und Sie durch den Lösungsprozess begleiten.
 

4. Entwurf für optimale Sendeleistung

 
Die Sendeleistung steht in direktem Zusammenhang mit der Fähigkeit Ihres Geräts, vom Netzwerk gehört zu werden. Die Fähigkeit, zu antworten oder eine Verbindung herzustellen, kann bei geringer Sendeleistung beeinträchtigt werden oder bei hohem Rauschpegel während der Übertragung unleserlich sein. Wie bei der Empfängerempfindlichkeit hat jeder Netzbetreiber Anforderungen, die Ihr Gerät erfüllen muss, um für die Verwendung in seinem Netz zugelassen zu werden.
 
Einige "Do's" in Bezug auf die Sendeleistung:
  • Wie bereits erwähnt, stimmen Sie Ihre Antenne auf günstige Sendefrequenzen ab. Ein guter Empfang ist zwar wichtig, aber die Fähigkeit Ihres Geräts, gehört zu werden, wird durch eine unzureichende Sendeleistung direkt beeinträchtigt.
  • Führen Sie Sendeleistungstests durch, um zu überprüfen, ob der Entwurf den Spezifikationen entspricht.
  • Auch hier gilt: Führen Sie in jeder Prototyping-Phase Vorabtests durch, um Probleme frühzeitig ausfindig zu machen.

Zum Schluss

Bei der Entwicklung von Mobilfunk für Ihr IoT-Gerät müssen mehrere Aspekte berücksichtigt werden. Digi ist sich bewusst, dass Ihr Geschäft möglicherweise nicht ausschließlich auf die Entwicklung von Mobilfunk Geräten beschränkt ist. Deshalb ist Digi Wireless Design Services hier, um Ihnen zu helfen, Ihre Markteinführungszeit zu beschleunigen und gleichzeitig das Risiko zu reduzieren. Kontakt erhalten Sie noch heute Ihre Risikobewertung und unterstützen Ihren erfolgreichen IoT-Einsatz!
 
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