Kundenspezifische Gateways und Router: Wann, Warum und Wie

Unternehmen verändern ihre Geschäftsabläufe mit Hilfe von Drahtlostechnologien und IoT Implementierungen. Sie benötigen schnelle, effektive Konnektivitätslösungen, die es ihnen ermöglichen, ihre Projekte schnell abzuschließen, schneller als die Konkurrenz auf den Markt zu kommen und gleichzeitig die Langlebigkeit ihrer Produkte zu gewährleisten. Es gibt mehrere Möglichkeiten, diese Ziele zu erreichen.

Ein Router oder Gateway von der Stange kann die perfekte Lösung sein, wenn Sie Standardkonnektivitätsanforderungen haben. Wenn Sie jedoch ein Produkt für einen Nischenmarkt entwickeln, eine größere Kontrolle über Ihre Produktspezifikationen benötigen oder hochspezialisierte Anforderungen haben, benötigen Sie möglicherweise eine kundenspezifische Lösung. Und Sie brauchen sie vielleicht schnell, um Ihr Ziel der Markteinführung zu erreichen. 

Die Zusammenarbeit mit einem erfahrenen, professionellen Ingenieurteam für die Architektur und Entwicklung eines benutzerdefinierten Produkts - z. B. eines benutzerdefinierten Gateways oder Routers - ist eine hervorragende Möglichkeit, dieses Ziel zu erreichen. Das bedeutet, dass Ihr Team fokussiert bleiben kann und Sie Ihre Zeitvorgaben einhalten können.

In diesem Blog-Beitrag gehen wir auf die Überlegungen ein, wann, warum und wie Sie ein benutzerdefiniertes Gateway oder einen Router evaluieren sollten, einschließlich der Kostenfaktoren und anderer wichtiger Überlegungen, und wann Sie in Betracht ziehen sollten, ein Digi Wireless Design Dienstleistungen (WDS) in Ihren Design- und Entwicklungsprozess zu integrieren.

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Wann und warum sind kundenspezifische Produkte sinnvoll?

Unternehmen ziehen die Entwicklung eines kundenspezifischen Produkts in Betracht, wenn sie bestimmte Anforderungen haben, wie z. B. gesetzliche Vorschriften oder eine bestimmte Kombination von Funktionen, wie z. B. einzigartige Sensorschnittstellen, serielle Busschnittstellen oder Edge-Computing-Bedürfnisse, die in handelsüblichen Gateways nicht zu finden sind.

Es wird sehr schnell sehr interessant, denn selbst wenn Unternehmen auf hohem Niveau die gleichen Anforderungen haben, kann die Entwicklung der benötigten Funktionalität sehr unterschiedlich sein.

Zum Beispiel müssen zwei Unternehmen, die kritische Daten in die Cloud senden müssen, dies höchstwahrscheinlich unter sehr unterschiedlichen Umständen tun. Ein medizinisches Unternehmen muss vielleicht Elektrokardiogrammsignale direkt von einem Patienten, der ein EKG-System trägt, an die Cloud senden. Im Gegensatz dazu möchte ein Wasseraufbereitungsunternehmen vielleicht Druckdaten von einer Wasserpumpe, die sich im Keller eines Gebäudes befindet, an die Cloud senden. Diese Anwendungsfälle haben sehr unterschiedliche Anforderungen in Bezug auf Hardware, Software, Konnektivität und gesetzliche Bestimmungen. Am Ende senden beide kritische Daten in die Cloud.

Im Folgenden sind die typischen Gründe aufgeführt, aus denen Unternehmen uns mitteilen, dass sie eine kundenspezifische Lösung evaluieren möchten.
 

Das Projekt hat einzigartige Anforderungen

Aus einer Reihe von Gründen kann das gewünschte Endprodukt spezifische Anforderungen haben, wie z. B. eine bestimmte Gehäusegröße, bestimmte Konnektivitätsschnittstellen oder eine Kombination von Schnittstellen und Protokollen, die in einer Standardlösung nicht verfügbar sind.

Je nach Umgebung oder spezifischen Anwendungsfällen für das Produkt kann das Gerät beispielsweise ein gehärtetes Gehäuse benötigen, damit es auf einem Boot eingesetzt werden kann, wo es salzhaltiger Luft ausgesetzt ist, wie etwa bei einer militärischen Anwendung. Oder die Anwendung erfordert einen CAN-Bus oder Modbus sowie die Fähigkeit, DigiMesh oder Zigbee sowie LoRA oder Bluetooth auszuführen. In vielen Fällen benötigt das Unternehmen nicht alle diese Optionen sofort, weiß aber, dass es sie später benötigen wird, und möchte daher diese Fähigkeiten von vornherein in das Produkt einbauen, damit es skaliert werden kann, um diese Anforderungen zu erfüllen.
 

Das Produkt muss bestimmte regulatorische Anforderungen erfüllen

In stark regulierten Branchen, wie z. B. in der Medizintechnik, können die gesetzlichen Anforderungen an das vorgesehene Produkt so hoch sein, dass ein Produkt von der Stange nicht ausreicht.

Medizinische Geräte unterliegen der Norm IEC 60601. Dabei handelt es sich um eine Reihe von Normen zur Gewährleistung der Sicherheit und der wesentlichen Leistungsmerkmale von Medizinprodukten.

In einem EKG-System sind beispielsweise kabelgebundene Sensoren an der Brust des Patienten angebracht, und es ist entscheidend, dass das Gerät dem Patienten keinen Schaden zufügt, wie z. B. einen elektrischen Schlag. Digi Wireless Design Services ist mit diesen regulatorischen Anforderungen bestens vertraut und kann sicherstellen, dass das Gerät alle IEC 60601-Standards erfüllt und gleichzeitig in der Lage ist, drahtlos mit der Cloud zu kommunizieren und alle Zertifizierungsstandards für Mobilfunk Geräte zu erfüllen.

Das Gerät muss einen verlängerten Lebenszyklus haben

Dies ist auch bei medizinischen Geräten sehr häufig der Fall. Im Gegensatz zu einem kommerziellen Produkt, das im Durchschnitt eine Lebensdauer von 5 Jahren hat, benötigen medizinische Geräte aufgrund der Kosten für die Entwicklung und Zertifizierung dieser Produkte eine besonders lange Lebensdauer. Kundenspezifische Router oder Gateways können eine Möglichkeit bieten, die Produktlebensdauer zu verlängern.

Digi SOMs (System on Modules) sind für diese Anwendungen sehr beliebt, da sie für eine lange Produktlebensdauer ausgelegt sind. Kundenspezifische medizinische Geräte, die mit Digi SOMs entwickelt wurden, haben normalerweise eine Lebensdauer von mindestens 10 Jahren. Digi verwaltet die Obsoleszenz, so dass Änderungen an den Komponenten dokumentiert, getestet und neu zertifiziert werden. Dies reduziert den Aufwand für die Entwicklung, Prüfung, Dokumentation und das Anschreiben für die Hersteller von Medizinprodukten.
 

Die Organisation will die volle Kontrolle über das Produkt

Aus einer Vielzahl von Gründen möchten viele Unternehmen die vollständige Kontrolle über ihr Design und ihr geistiges Eigentum (IP) behalten. Die Entwicklung eines kundenspezifischen Gateways ermöglicht es, die genauen Anwendungsfälle und zukünftigen Anforderungen zu implementieren, ohne unnötige Schaltkreise, Software oder Funktionen, die die Kosten und Komplexität erhöhen. Dies kann, wie bereits erwähnt, die Langlebigkeit des Produkts oder andere geschäftliche Anforderungen betreffen. So möchte das Unternehmen beispielsweise die Möglichkeit haben, mit verschiedenen Vertragsherstellern zusammenzuarbeiten. Aus all diesen Gründen hat das Unternehmen einen Vorsprung vor der Konkurrenz.

Wenn Sie ein einzigartiges Produkt haben, kann es sinnvoll sein, Ihr Design zu besitzen und es sogar zu patentieren, um Ihr Design und das geistige Eigentum des Unternehmens zu schützen.
 

Die Organisation will einen Wettbewerbsvorteil

Dies ist eine Ergänzung zu dem oben erwähnten Bedürfnis nach Kontrolle über Ihr geistiges Eigentum. Um sich auf dem Markt einen Wettbewerbsvorteil zu verschaffen, möchten Sie vielleicht ein kundenspezifisches Nischenprodukt mit einzigartigen Eigenschaften, die nur Ihr Unternehmen anbieten kann, wie z. B.: kundenspezifische Indikatoren, Datengeschwindigkeit, Edge Computing, Flexibilität bei drahtlosen Protokollen, Firmenlogo, Batterieleistung, Wasserdichtigkeit - die Liste geht weiter. Vielleicht möchten Sie auch die Möglichkeit haben, diese kundenspezifische Lösung zu verkaufen.
 

Vermeiden von überschüssigen Produktkosten und "Gotchas"

Es ist wichtig, das gesamte Spektrum an Faktoren und Überlegungen zu verstehen, wenn Sie Entscheidungen über Ihre Produktauswahl, Konstruktion und Entwicklung treffen. Die anfänglichen Entwicklungskosten sind nur ein Teil der Kostenüberlegungen im Lebenszyklus des Produkts. Das bedeutet, dass die Entscheidungen, die Sie treffen, sowohl kurz- als auch langfristige Auswirkungen haben können.

Nach vielen Jahren der Zusammenarbeit mit Unternehmen und Entwicklungsteams und der Beobachtung einer Reihe unglücklicher Wiederholungsszenarien haben wir eine "kurze Liste" von Dingen entwickelt, die jedes Unternehmen bei der Entwicklung und Bereitstellung eines neuen benutzerdefinierten Gateways oder Routers tun kann, um erfolgreich zu sein.

1. Wenn Sie spezielle Produktanforderungen haben oder die volle Kontrolle über das Design und das geistige Eigentum Ihres Produkts behalten wollen, sollten Sie ein individuelles Produktdesign in Betracht ziehen. Stellen Sie sicher, dass Sie die Anwendungsfälle und Anforderungen für das gesamte System dokumentieren, die den Geschäftsplan unterstützen. Wir haben erlebt, dass sich Kunden ohne klare Definition und Architekturpläne hin- und hergerissen haben, was zu hohen, unangemessenen Entwicklungskosten führte.
2. Denken Sie bei Entscheidungen über Ihr Produkt langfristig. Berücksichtigen Sie den Lebenszyklus des Produkts und die damit verbundenen Kosten für die Neukonstruktion und Neuzertifizierung, wenn Sie Komponenten oder Konstruktionsmerkmale auswählen, die eine begrenzte Lebensdauer haben.
3. Denken Sie an die Kosten für die Bereitstellung, Bereitstellung, Kontrolle, Aktualisierung und Sicherung der Produkte. IoT Geräte werden oft in großer Zahl, in unerreichbaren oder gefährlichen Bereichen oder an abgelegenen Standorten eingesetzt. Um die Kosten für die laufende Wartung, wie z. B. Fehlerbehebung und Sicherheits- und Firmware-Updates, zu verringern, benötigen Sie ein integriertes Managementsystem. In die Standardgeräte von Digi ist der Digi Remote Manager® integriert, und Digi WDS kann dieses wertvolle Management-Tool in kundenspezifische Designs integrieren.
4. Vermeiden Sie PCB "Revision G". Wenn Sie mit einem externen Entwicklungsteam zusammenarbeiten, stellen Sie sicher, dass dieses über Fachwissen im Bereich der drahtlosen und Mobilfunk Technologie verfügt. Der Entwurf von Systemen, die Mobilfunk Modems verwenden, ist ein ganz anderer Entwurfsprozess als grundlegende HF-Funktionen. Die heutigen Mobilfunk Protokolle wie Cat-M und NB-IoT sind für eine sehr hohe Empfangsempfindlichkeit ausgelegt, um die Reichweite zu erhöhen. Das bedeutet, dass die Beherrschung des Rauschens auf Ihrer Platine eine viel schwierigere Herausforderung für das Design darstellt. Wir bei WDS kennen diese Probleme und können Ihnen helfen, sie bei Ihrem ersten Design zu vermeiden, anstatt sie auf die harte Tour zu lernen - beim dritten oder vierten Board Spin!
5. Stellen Sie sicher, dass Sie die gesamte Design-Historie haben. Sie können dieses Design dann zu jedem Vertragshersteller bringen. Wir haben schon Szenarien erlebt, in denen die Beziehung zu einem Auftragsfertiger in die Brüche ging oder die CM-Anlage von einer Brand- oder Wetterkatastrophe heimgesucht wurde, was sich auf die Fähigkeit auswirkt, das Produkt bei Bedarf zu erhalten.
6. Halten Sie für alle kritischen Anwendungen einen Sicherheitsbestand. Das bedeutet, dass Sie die Möglichkeit vorhersehen, dass Sie weitere Produkte oder Komponenten von Ihrem Lieferanten oder ODM benötigen, und Sie stellen sicher, dass Sie diese auf Lager haben. Dies ist besonders wichtig, wenn Sie ausgereifte Standardprodukte kaufen, die bereits seit einigen Jahren auf dem Markt sind, da es wahrscheinlicher ist, dass Komponenten veraltet sind oder das Produkt durch ein Modell der nächsten Generation mit aktualisierten Funktionen ersetzt wird.
7. Verwalten Sie Ihre Lieferkette. Kennen Sie die Bestell- und Lieferzeiten sowie die Pläne Ihres Herstellers für das Ende der Lebensdauer. Bleiben Sie in Kontakt über zukünftige Einsatzpläne, um die Langlebigkeit des Produkts und seiner Komponenten sicherzustellen.
8. Achten Sie auf Ihre vertraglichen Vereinbarungen. Wenn Sie Ihr Design zu einem ODM bringen, ohne für einmalige Entwicklungskosten (NRE) zu bezahlen, kann dieser ODM Ihr Design nehmen und ein Produkt herstellen und es verkaufen, um Geld mit Ihrem IP zu verdienen. Wenn Sie mit WDS arbeiten, gehört Ihnen Ihr Design.

Warum Design und/oder Entwicklung von kundenspezifischen Designs auslagern?

Die Gründe für die Auslagerung von Design- und Konstruktionsarbeiten lassen sich typischerweise in zwei Kategorien einteilen:

1. Proaktiv: Die Organisation erkennt den Bedarf an zusätzlichen Design- und Entwicklungsarbeiten, um ihr Team zu verstärken, um sicherzustellen, dass sie über Ressourcen mit ausreichender Erfahrung in diesem Bereich für ihre spezifische Anwendung und für Mobilfunk und drahtlose Geräte-Designs, Zertifizierung und Produktion verfügen.
2. Reaktiv: Die Organisation stellt fest, dass sie zu lange gebraucht hat und möchte die Entwicklung beschleunigen und die Zeit bis zur Markteinführung verkürzen. Die Produktentwicklung oder der Zertifizierungsprozess ist ins Stocken geraten und das Entwicklungsteam benötigt eine Kurskorrektur.

Schauen wir uns diese Szenarien genauer an.
 

Verstärkung Ihres Entwicklungsteams - Proaktiv

Vielen Unternehmen ist von vornherein klar, dass ein kundenspezifisches Entwicklungsprojekt mit Hilfe eines ausgelagerten Teams am erfolgreichsten sein wird. Sie haben vielleicht ihre Ressourcen für die Verwaltung der Entwicklung eines einmaligen Projekts evaluiert und einen oder alle der folgenden Punkte erkannt:

• Das Unternehmen verfügt nicht über die richtigen Talente in seinem internen Team, die für die Entwicklung des Produkts erforderlich sind, oder das Projekt würde die vorhandenen Ressourcen überfordern.
• Die Organisation versteht ihre Kernkompetenzen gut und die detaillierten Embedded-Engineering-Aufwendungen liegen außerhalb ihres Kerns. Das Team konzentriert sich auf die spezifischen Anforderungen des Kerngeschäfts, und die Übernahme eines großen, einmaligen Projekts, das nicht zum Kerngeschäft gehört, wird wahrscheinlich andere wichtige Verpflichtungen entgleisen lassen.
• Ihnen fehlen die Vor-Ort-Werkzeuge und Spezialgeräte für die erfolgreiche Entwicklung und Prüfung von Wireless-Produkten. Dazu können zum Beispiel gehören:
  • Absorberkammer
  • Rufanlage (Breitband-Funkkommunikationstester)
  • Faradayscher Käfig in einem Bildschirmraum, um sich von RF zu isolieren
  • Werkzeuge wie z. B. Spektrumanalysatoren zur Durchführung von Nahfeldsondierungen auf einer Platine, um die Rauschquelle zu identifizieren
• Sie wollen den Prozess mit einer schnellen Entwicklung, Prüfung und Zertifizierung beschleunigen, mit so wenig Platinenumdrehungen wie möglich.

Unternehmen erwägen die Auslagerung kundenspezifischer Designarbeiten, wenn sie von vornherein erkennen, dass die Kosten für die interne Durchführung des Projekts viel höher sein könnten als die Beauftragung eines engagierten Entwicklers, der über die Fähigkeiten und Kenntnisse verfügt, um das Projekt schnell abzuschließen.
 

Problemszenarien und Design-Rettung - Reaktiv

Es gibt viele Problemszenarien, bei denen ein Ingenieurteam wie Digi WDS mit seiner großen Erfahrung und seinem Wissen bei der Lösung von Design- und Zertifizierungsproblemen ein Projekt schnell wieder auf Kurs bringen kann. Zu den Szenarien, die wir sehen, gehören die folgenden:

• Die Architektur ist nicht skalierbar, um die Anzahl der Geräte im Feld zu unterstützen. Eine ungeeignete Systemarchitektur kann zu Serverengpässen, Datenverlusten oder Systemabstürzen führen. Die Entwicklung für ein System wie Digi Remote Manager sorgt dafür, dass die Kunden schnell und problemlos arbeiten können.
• Herausforderungen bei der Datenverarbeitung am Gateway oder Sensorgerät. Bei der Architektur des Systems zur Unterstützung aller Anwendungsfälle und Anforderungen haben wir sowohl unterdimensionierte Verarbeitungsplattformen als auch stark überdimensionierte, überlastete Rechenkerne gesehen. Beides führt zu unerwünschten Kosten wie: Verzögerungen bei der Markteinführung, überhöhte Produktkosten oder fehlende Funktionen.
• Bedenken bezüglich Open-Source-Lizenzen. Wir haben Kunden gehabt, die sowohl unwissend als auch übermäßig vorsichtig bei der Verwendung von Open-Source-Lizenzen anderer Softwarekomponenten waren. WDS versteht diese Bedenken und hilft Unternehmen, sich in Open-Source-Gewässern zurechtzufinden. Tiefere Einblicke zu diesem Thema finden Sie in unserem verwandten Artikel über Open-Source-Betriebssysteme.
• Probleme, ein Signal zu erhalten. Wenn ein Gerät kein Signal erhält, liegt das oft daran, dass das Entwicklungsteam versucht, ein Mobilfunk Problem zu beheben, ohne Geräte zur Isolierung des Rauschens zu haben, obwohl sich ein Mobilfunkmast direkt in der Straße befindet.
• Rauschuntergrenze vs. Empfangsempfindlichkeit. Wenn die "Rauschgrenze" höher ist als die "Empfangsempfindlichkeitsgrenze", wird der Signalbereich effektiv reduziert. Die Karte ist wahrscheinlich aufgrund von vermeidbaren Designfehlern verrauscht. Bei Mobilfunk Protokollen wie NB-IoT und Cat-M ist die Empfangsempfindlichkeit viel höher, und das muss beim Design der Karte berücksichtigt werden.
• Probleme bei der Zertifizierung. Oft besteht ein Produkt die Zertifizierungen nicht, und das Team kann den Grund dafür nicht ausfindig machen. Wir sprechen oft mit Teams, die den Prozess drei- oder viermal durchlaufen haben, mit sehr hohen Kosten, und deren Design die Zertifizierungen immer noch nicht besteht.

In vielen der Problemszenarien hätte eine proaktive Auslagerung an ein professionelles Ingenieurteam die Probleme schneller und zu geringeren Kosten lösen können. Wir freuen uns, Teams an jedem Punkt ihres Planungs-, Systemarchitektur-, Design-, Entwicklungs- oder Zertifizierungsprozesses zu unterstützen, aber natürlich ermutigen wir Sie, sich früher an uns zu wenden, damit wir Ihnen helfen können, die Fallstricke zu vermeiden und Ihr Produkt so schnell und schmerzlos wie möglich auf den Markt zu bringen.

 

Arbeiten mit Digi WDS

Digi Wireless Design Services kann Ihnen zu jedem Zeitpunkt des Design-, Prototyping-, Entwicklungs- und Zertifizierungsprozesses Unterstützung auf jeder Ebene bieten. Natürlich ist ein früherer Zeitpunkt besser, da wir über die entsprechenden Ressourcen, Laborausrüstung und umfassende Erfahrung verfügen, um alle Ihre Anforderungen zu bewerten und schnell ein marktreifes Produkt zu entwickeln.

Darüber hinaus können wir die richtigen Komponenten, Antennen, Anschlüsse, Protokolle, Software und Management-Tools empfehlen, entwickeln und integrieren, um die Kosten zu kontrollieren und den Erfolg Ihres Projekts sicherzustellen. Digi WDS verfügt über jahrzehntelange Erfahrung in der Entwicklung und Integration von kundenspezifischer Software, kundenspezifischem Edge Computing und kundenspezifischer Elektronik. Kontaktieren Sie uns unter www.digi.com/ContactWDS, um mit uns darüber zu sprechen, wie Sie diese Erfahrung für sich nutzen können.