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IoT-Entwicklung mit drahtloser Kommunikation: Erste Schritte

Der Beginn eines IoT-Entwicklungsprojekts wirft viele Fragen auf, die beantwortet werden müssen, unabhängig davon, ob Sie über umfangreiche Erfahrungen in der drahtlosen Kommunikation verfügen oder gerade erst anfangen. Das sich enorm schnell entwickelnde Feld des IoT (Internet of Things) bietet eine wachsende Auswahl an unterstützenden Komponenten und Konnektivitätsmethoden, und für Entwickler kann es sich so anfühlen, als würde sich die Landschaft täglich ändern.

In diesem Beitrag werden wir einige Grundlagen schaffen, damit das Ganze einen Sinn ergibt, und über die wichtigsten Dinge sprechen, die Sie bei der Vorbereitung eines IoT-Entwicklungsprojekts berücksichtigen sollten.

Auch wenn wir vielleicht nicht in der Lage sind, den Überwältigungsfaktor vollständig abzuschwächen, können wir sicherlich dabei helfen, die wichtigen Überlegungen, die die Entscheidungsfindung bestimmen, hervorzuheben und Ressourcen bereitzustellen, um Antworten zu erhalten.
 

Drahtlose Technologie im IoT-Produktdesign

Das Herzstück der Explosion des Internets der Dinge (IoT) und des industriellen IoT (IIoT) ist die drahtlose Technologie, die über RF oder Radiofrequenz ermöglicht wird. Diese Technologie ermöglicht es Geräten, miteinander zu kommunizieren, ohne physisch miteinander verbunden zu sein. Mit ihren Wurzeln im frühen 20. Jahrhundert ist die RF-Technologie nicht neu. Jahrhunderts ist die RF-Technologie nicht neu, aber sie hat sich weiterentwickelt und umfasst nun Mobilfunk Geräte und andere Fortschritte, die mit der enormen Nachfrage nach neuen Verbraucher- und Industrieanwendungen Schritt halten.

Zu den technologischen Verbesserungen, die dieses unglaubliche Wachstum unterstützen, gehören die Geschwindigkeit und Bandbreite der zugrunde liegenden Netzwerke, die verlängerte Akkulaufzeit der IoT-Geräte, die breiteren Möglichkeiten der drahtlosen Kommunikationsprotokolle und die sicherere Verwaltung von Geräten und Netzwerken. Diese Fortschritte haben es einer beträchtlichen Anzahl von Branchen ermöglicht, teure und oft unzuverlässige kabelgebundene Kommunikation durch drahtlose Kommunikation zu ersetzen.

Drahtlose Kommunikation in Smart-City-AnwendungenMillionen von drahtlosen Miniaturgeräten - Sensoren und Funkmodule - sammeln und senden heute Daten in einer Vielzahl von Umgebungen, von intelligenten Städten bis hin zu Fertigungsanlagen und anderen industriellen Umgebungen, und liefern diese Daten schneller als Sie blinzeln können.

Um das alles zu verwalten, ist eine ausgeklügelte Cloud-Anwendung wie Digi Remote Manager® kann es Netzwerkadministratoren ermöglichen, den Zustand und die Sicherheit ihrer Geräte von einer zentralen Konsole aus zu überwachen, die Firmware vieler Geräte mit einem Befehl zu aktualisieren, die Sicherheitsüberwachung zu automatisieren und im Falle eines Problems schnell benachrichtigt zu werden, egal wo diese Geräte eingesetzt werden, weltweit. Wie kann man also mit dem Design und der Entwicklung eines erfolgreichen IoT- oder IIoT-Produkts beginnen? Auch wenn es viel zu viel ist, um es in einem einzigen Blog-Beitrag zu behandeln, können wir über einige der wichtigsten Dinge sprechen, die Sie wissen müssen, wenn Sie ein Produkt entwickeln wollen, das drahtlose Technologie beinhaltet.
 

Wichtige Überlegungen zum Wireless-Design im IoT

Der Start eines Wireless-Design-Projekts kann entmutigend sein. Sie benötigen eigenes Fachwissen, unterstützende professionelle Dienstleistungen oder beides, um Ihre Anforderungen zu definieren, Ihr IoT-Produkt zu entwerfen und zu entwickeln und sicherzustellen, dass es die Tests und die Zertifizierung besteht, damit Sie Ihr Time-to-Market-Versprechen einhalten können. Sie müssen die Kosten, die mit der Entwicklung Ihres Produkts verbunden sind, sorgfältig mit Ihren Markteinführungspreisen und ROI-Zielen abgleichen. Und Sie müssen sicherstellen, dass Sie eine Strategie für den sicheren Gerätebetrieb haben.

Die Überlegungen variieren je nach Art der Anwendung, und es gibt keine Einheitslösung für alle. Zum Beispiel sind ein industrieller Tanksensor und ein tragbares Gerät, das Herzmetriken meldet, beides IoT-Anwendungen, aber mit sehr unterschiedlichen Anforderungen. In den meisten Fällen lassen sich die wichtigsten Überlegungen jedoch wie folgt zusammenfassen, unabhängig von den Produktparametern und dem Verwendungszweck.
 

Produktanforderungen

Nehmen Sie sich unbedingt Zeit, um alle Produktanforderungen zu bewerten. Es kommt viel zu häufig vor, dass Teams den Designprozess starten, ohne den kritischen ersten Schritt der genauen Ermittlung der Marktbedürfnisse zu machen, was ein teurer Fehler sein kann. Einige der Überlegungen in dieser Phase umfassen:

  1. Markt und Anwendungsfall: Wofür soll das fertige Produkt verwendet werden? Wie viele Daten muss es verarbeiten, und wie schnell? Lösen Sie mit dem Produkt ein echtes Geschäftsproblem? Die Zeit bis zur Markteinführung ist ebenfalls eine wichtige Überlegung, da Marktchancen nur von kurzer Dauer sein können, bevor andere Wettbewerber den Platz besetzen.
  2. Zielpreis: Wie werden Sie Ihr Produkt im Vergleich zu konkurrierenden Produkten bepreisen? Sie wollen sicherstellen, dass Sie Ihr Produkt innerhalb der Preisvorstellungen des Marktes verkaufen können.
  3. Physikalische Platzierung: Wie und wo wird das Produkt eingesetzt? Wird Ihr IoT-Produkt zum Beispiel an einem festen Ort platziert, wie in einer medizinischen Einrichtung, einem Lager oder einem Industrietank? Oder wird es in einem sich bewegenden Fahrzeug wie einem Bus sein oder vielleicht von einem Radfahrer oder Läufer getragen?
  4. Geografischer Standort: Wo in der Welt wollen Sie das Produkt verkaufen? Dies wirkt sich auf mehrere Design-Entscheidungen, Ihre gesamte Go-to-Market-Strategie und die Arten der erforderlichen Zertifizierungen aus.

Drahtlose Konnektivität und Reichweite

Bei der Ermittlung Ihrer IoT-Produktkonnektivitätsanforderungen sind mehrere Fragen zu beantworten:

  1. Wie wird sich das Produkt verbinden und Daten übertragen? Wird das Produkt Zugang zu einer zuverlässigen drahtlosen Verbindung haben, und muss es über Wi-Fi oder Mobilfunk kommunizieren, um die beste Leistung zu erzielen? Diese Entscheidung hat mehrere Auswirkungen. Ein Wi-Fi-Netzwerk benötigt beispielsweise ein Gateway für die Datenweiterleitung und technisches Support-Personal vor Ort, während ein Mobilfunk -Netzwerk vom Netzbetreiber gewartet wird und weniger Wartung erfordert, aber einen Datentarif voraussetzt. Beachten Sie, dass Sie sowohl Wi-Fi- als auch Mobilfunk -Konnektivität aktivieren können.
  2. Gibt es am Einsatzort Strukturen oder Objekte, die das Signal behindern können, oder soll es in einem abgelegenen Gebiet eingesetzt werden? Entwickeln Sie zum Beispiel ein industrielles IoT-Produkt, das tief in einem Bergwerk oder auf einem abgelegenen Ölturm eingesetzt werden soll? Wenn ja, benötigen Sie eine Strategie für den Umgang mit Konnektivitätsproblemen.
  3. Welche Art von Antenne benötigen Sie, um Ihre Konnektivitätsanforderungen zu erfüllen? Die Anforderungen an die Antenne hängen von mehreren Faktoren ab, darunter die benötigte Funkreichweite, die Größe des Geräts, sein Standort und seine Platzierung, die Funkhardware und das drahtlose Kommunikationsprotokoll sowie die Frage, ob sich das Gerät in Innenräumen oder im Freien befindet.

Verwaltung der Batterielebensdauer

Die Entscheidung, ob Ihr IoT-Produkt kabelgebunden oder batteriebetrieben sein soll, ist eine wichtige Entscheidung und beinhaltet mehrere Überlegungen. Die Art und der Standort des Geräts helfen bei der Entscheidung, ob es wiederaufladbar sein sollte oder ob es wichtiger ist, ein proaktives Batteriemanagement zu entwickeln, um eine lange Batterielebensdauer zu unterstützen. Zum Beispiel würde man erwarten, dass die meisten Mobilfunk Geräte, wie z. B. Wearables, regelmäßig aufgeladen werden, aber ein Gerät, das einen abgelegenen Industrietank überwacht, würde eine Batterie erfordern, die nur selten ausgetauscht werden muss. Eine weitere wichtige Überlegung bei der IoT-Entwicklung ist, dass einige Funkprotokolle besser für batteriebetriebene Geräte geeignet sind als andere.
 

Zertifizierungen und Time-to-market

Für drahtlose Produkte gelten Zertifizierungsanforderungen je nach Region(en) in der Welt, in der sie eingesetzt werden. In den USA zum Beispiel müssen drahtlose Produkte die FCC- und Mobilfunk -Zertifizierungen bestehen. Andere Regionen haben andere Anforderungen, die Sie alle erfüllen müssen, wenn Sie Ihr Produkt weltweit oder in mehreren Regionen vermarkten möchten. Dieser Prozess kann mühsam sein, wenn Sie Ihr Produkt nicht mit dem Wissen um die verschiedenen Zertifizierungsanforderungen geplant und entwickelt haben. Auf der anderen Seite kann die Planung für die Zertifizierung und sogar der Start mit vorzertifizierten Kommunikationsmodulen die Zeit, die Kosten und die Schmerzen, die mit dem Durchlaufen des Zertifizierungsprozesses verbunden sind, drastisch reduzieren.

Der Aufbau Ihres Produkts unter Verwendung eines vorzertifizierten Moduls und das Design Ihres Produkts für eine schnelle Zertifizierung können ebenfalls dazu beitragen, Ihre Time-to-Market zu beschleunigen. IoT-Produktentwickler kämpfen oft mit der Frage, ob sie ihr Produkt von Grund auf neu bauen oder mit vorgefertigten Komponenten beginnen sollen. Wenn Sie viel Zeit haben und die Kosten für den Endbenutzer Ihrer Anwendung wichtiger sind als die Markteinführungszeit, sollten Sie Ihr Produkt von Grund auf entwickeln. Wenn Sie schnell auf den Markt kommen müssen, um ein wettbewerbsfähiges oder nachgefragtes Produkt auf den Markt zu bringen, wird Ihnen der Aufbau Ihrer IoT-Anwendung auf Basis von vorzertifizierten Modulen wahrscheinlich mehr Vorteile bringen.
 

Lancierung Ihres IoT-Produktdesigns

Wenn Sie die Anforderungen an Ihr IoT-Produkt im Detail ermittelt und sichergestellt haben, dass Sie ein realisierbares Produkt haben, das den Marktanforderungen entspricht, können Sie endlich mit dem Produktdesign beginnen. Das elektrische Design eines Wireless-Produkts umfasst das Layout Ihrer Leiterplatte, Überlegungen zur Isolierung Ihres HF-Signals, Impedanzanpassung, Arten und Positionen von Anschlüssen und Steckern sowie die Stromversorgung. Um diese Entscheidungen zu treffen, benötigen Sie einen erfahrenen HF-Ingenieur und einen Maschinenbauingenieur oder Sie können sich an einen professionellen HF-Designservice wenden. Team um das Platinenlayout zu erstellen und sicherzustellen, dass die Komponentenentscheidungen mit den Produktanforderungen übereinstimmen.

Als bewährtes Verfahren sollten Sie eine Machbarkeitsstudie in Betracht ziehen, um sicherzustellen, dass Ihr Designplan funktioniert, und mit dem Prototyping des Produkts beginnen, um zu erfahren, welche Hindernisse bei Ihrem endgültigen Design auftreten könnten. Die Lösung dieser Probleme in der Prototyping-Phase Ihres Projekts kann eine enorme Menge an Zeit und Kosten einsparen und sicherstellen, dass Sie termingerecht auf den Markt kommen.
 

Ressourcen für Wireless Design und Build

Digi bietet eine breite Palette von Lösungen für jeden Aspekt Ihres Produktdesign- und Entwicklungsprozesses, von einer kompletten Suite von Produktkomponenten bis hin zu Kundenspezifische Entwicklung die Ihre Anforderungen an Design, Machbarkeit, Zertifizierung, Tests, Sicherheit und Bereitstellung unterstützen können, bis hin zu Dokumentation und Knowledge-Base-Artikeln. Um mehr über die End-to-End-Lösungen von Digi für die IoT-Entwicklung zu erfahren oder Beratung und Support anzufordern, Kontakt Digi heute.
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