IoT Gateway-architectuur:Build vs. Koop

Als u een IoT-toepassing vanaf de grond af aan maakt, moet u (op een gegeven moment) bepalen of u uw gateway zelf gaat bouwen of een kant-en-klaar systeem aanschaft.

In veel gevallen is de enige reden waarom iemand zijn eigen gateway vanaf het begin zou ontwerpen, omdat ze denken dat ze ofwel (a) een lagere prijs kunnen bereiken dan wanneer ze een kant-en-klare gateway kopen, of (b) functies bevatten die niet beschikbaar zijn in kant-en-klare gateways. Maar om te bepalen welke route u moet nemen, moet u de vier hoofdcomponenten van een IoT-gateway doordenken en bedenken hoe moeilijk het kan zijn om uw eigen gateway te maken.

Printed Circuit Board (PCB)

Het aanleggen van printplaten voor gateways lijkt veel op het maken van een Sudoku-puzzel - het is buitengewoon complex. Met printplaten richten de hardware-ontwerpers zich, zodra ze het schematische ontwerp hebben gemaakt, op het routeren van de sporen naar het geheugen, maar dit is niet eenvoudig om te doen.

Dit is waarom:uw processor, een Intel- of ARM-chip, heeft over het algemeen extern RAM-geheugen. Omdat RAM met zo'n hoge snelheid werkt, moet de lengte van de kopersporen die naar het RAM lopen even lang zijn. Als de lengte niet overeenkomt, worden de klokranden niet goed uitgelijnd, wat een groot probleem is omdat de sporen een differentieel paar vormen. Als u uw IoT-gatewayarchitectuur wilt bouwen en ontwerpen, moet u hierop voorbereid zijn en de taak volledig begrijpen; het routeren van geheugen is veel moeilijker dan het routeren van andere soorten printplaten.

U zult ook moeten overwegen hoe de schijf of flitser in productie wordt geladen. Ga je voor een losse flashcard die in de gateway kan worden geïntegreerd, of programmeer je deze via een USB?

Als dit allemaal ontmoedigend klinkt, houd er dan rekening mee dat er veel kant-en-klare of modulaire gateways zijn die u vrij eenvoudig kunt configureren. (Option's CloudGate is hier een goed voorbeeld van.)

Behuizing

De zaak voor een gateway blijkt vaak een grotere deal te zijn dan mensen beseffen. Er zijn maar twee manieren waarop u dit kunt aanpakken:u kunt een kant-en-klare behuizing vinden die voor u werkt en vervolgens uw printplaat zo ontwerpen dat deze erin past, of u kunt uw printplaat ontwerpen en vervolgens de behuizing eromheen ontwerpen.

Hier zijn een paar overwegingen waarmee u rekening moet houden bij het nemen van uw beslissing:

• Het ontwerpen van uw eigen behuizing kan gemakkelijk $ 100.000 (of aanzienlijk meer) verbranden voor ontwerp, gereedschap, fabricage, enz.
• Sommige gateways moeten in metalen dozen worden geplaatst vanwege onbedoelde zorgen over radiostraling. (Dit is met name streng wanneer u mobiel gebruikt om verbinding te maken met uw IoT-apparaat.)
• Het verwijderen van warmte van de gateway kan een bijzonder lastig probleem zijn voor sommige systemen met hogere prestaties. (Ooit met uw laptop op schoot gezeten terwijl u een film kijkt of een game speelt?)
• Zelfs als je een kant-en-klare gateway aanschaft, moet je rekening houden met aanpassingskosten, levertijden, minimale bestelhoeveelheden en meer. Er is bijna altijd sommige aanpassingsniveau voor elke gateway.

Merk op dat veel grote bedrijven niet uiteindelijk hun eigen behuizing ontwerpen, tenzij ze een router met een unieke uitstraling proberen te verkopen.

Besturingssysteem

U moet overwegen hoe u uw toepassingssoftware op Linux gaat gebruiken. (OpenWRT en Debian zijn beide populair voor gateway-apparaten.) Als je je eigen ontwerp maakt, is het niet alleen een kwestie van Linux op je processor laden; je moet vaak je eigen kernel bouwen om alle randapparatuur te kunnen bedienen. De kernel is wat het besturingssysteem toewijst aan de pinnen op de processor, en aangepaste kernelontwikkeling voor Linux kan zeer zijn tijdrovend en kostbaar. Dit is iets waar veel mensen geen rekening mee houden wanneer ze gateways gaan ontwerpen.

Een manier om te voorkomen dat je je eigen Linux-kernel moet bouwen, is door een hybride model te maken; u koopt een ingebouwde computermodule met één kaart die de routering, het geheugen, het besturingssysteem en de randapparatuur al heeft verwerkt. (Digi is een voorbeeld van een bedrijf dat systeem-op-module-oplossingen maakt.)

Randapparatuur

Als u van plan bent uw eigen gateway te bouwen, moet u ook rekening houden met de daadwerkelijke applicatiesoftware die geen deel uitmaakt van de kernprocessor, het geheugen of de schijf.

Neem bijvoorbeeld radio's. U moet uw radio zo ontwerpen dat hij van het netwerk van uw keuze kan worden gebruikt - en vaak hebben gateways meerdere radio's. (Onze gateways hebben Symphony Link en mobiel, of Symphony Link en WiFi.) Als u uw eigen gateway ontwerpt, moet u voor elke module FCC-certificering behalen, evenals certificeringen voor co-located emitter. Houd er rekening mee dat u niet twee kant-en-klare FCC-gecertificeerde modules kunt kopen, ze in hetzelfde systeem kunt plaatsen en de FCC-certificering kunt voortzetten. Je moet de twee eigenlijk samen opnieuw certificeren vanwege de intermodulatie.

Als je een Linux-kernel hebt ontworpen, moet deze ook de randapparatuur in je systeem ondersteunen. Als de kernel niet correct is geconfigureerd, sluit u mogelijk een deel van het WiFi-stuurprogramma aan op de invoer-/uitvoerpin. (Als je een kant-en-klare oplossing koopt, ondersteunt de kernel waarschijnlijk het aanraken van alle pinnen en zorgt ervoor dat alles wat op het bord is aangesloten naadloos werkt.)

Samenvatting

Het feit is als volgt:de eindstreep halen met gateway-ontwikkeling is zeer duur en erg tijdrovend - en het kan behoorlijk riskant zijn. Kernelontwikkeling kan bijvoorbeeld een week duren of het kan zes weken duren - en u weet meestal niet hoe lang het duurt.

We raden u aan de totale ontwikkelingskosten voor een best- en worstcasescenario te modelleren in uw typische "kopen versus bouwen"-berekeningen. Wanneer u dat doorrekent naar uw prijs per eenheid, realiseert u zich misschien dat een kant-en-klare gateway op dit moment de meest kosteneffectieve en tijdbesparende methode is.