IoT Développement avec les communications sans fil : Mise en route

Digi International Digi International
20 septembre 2018
Se lancer dans un projet de développement IoT pose de nombreuses questions auxquelles il faut répondre, que l'on ait une grande expérience des communications sans fil ou que l'on débute. Le domaine de l'Internet des objets ( IoT ), qui évolue très rapidement, offre une sélection croissante de composants de support et de méthodes de connectivité, et les développeurs ont parfois l'impression que le paysage change tous les jours.

Dans cet article, nous jetterons les bases pour vous aider à comprendre tout cela et nous parlerons des éléments clés à prendre en compte lorsque vous vous préparez à lancer un projet de développement sur IoT .

Bien que nous ne soyons pas en mesure d'atténuer complètement le facteur d'accablement, nous pouvons certainement aider à mettre en évidence les considérations importantes qui guident la prise de décision et fournir des ressources pour obtenir des réponses.
 

La technologie sans fil dans la conception de produits IoT

Au cœur de l'explosion de l'Internet des objets (IoT) et de l'Industrial IoT (IIoT) se trouve la technologie sans fil, rendue possible par la RF ou radiofréquence. Cette technologie permet aux appareils de communiquer entre eux sans être physiquement connectés. Avec ses racines au début du 20e siècle, la technologie RF n'est pas nouvelle. Mais elle s'est développée pour inclure les appareils cellulaires et d'autres avancées, en suivant le rythme d'une énorme demande de nouvelles applications grand public et industrielles.

Les améliorations technologiques qui soutiennent cette incroyable croissance comprennent la vitesse et la largeur de bande des réseaux sous-jacents, la durée de vie prolongée de la batterie des appareils IoT , les capacités plus larges des protocoles de communication sans fil et la gestion plus sûre des appareils et des réseaux. Ces progrès ont permis à un grand nombre d'industries de remplacer les communications câblées, coûteuses et souvent peu fiables, par des communications sans fil.

La communication sans fil dans les applications des villes intelligentesDes millions de dispositifs sans fil miniatures - capteurs et modules radio - recueillent et envoient désormais des données dans un large éventail d'environnements, des villes intelligentes aux installations de fabrication et autres environnements industriels, et transmettent ces données plus vite que vous ne pouvez cligner des yeux.

Pour gérer tout cela, il faut recourir à des applications en nuage sophistiquées telles que Digi Remote Manager® peut permettre aux administrateurs réseau de surveiller la santé et la sécurité de leurs appareils à partir d'une console centrale, de mettre à jour le micrologiciel de nombreux appareils en une seule commande, d'automatiser la surveillance de la sécurité et d'être avertis rapidement en cas de problème partout où ces appareils sont déployés, dans le monde entier. Cela dit, comment commencer à concevoir et à développer un produit IIoT ou IoT réussi ? Bien qu'il y ait beaucoup trop de choses à couvrir dans un seul article de blog, nous pouvons parler de certaines des choses clés que vous devrez savoir si vous voulez développer un produit intégrant la technologie sans fil.
 

Considérations clés pour la conception sans fil dans IoT

Le lancement d'un projet de conception sans fil peut être décourageant. Vous avez besoin de l'expertise de votre personnel, de services professionnels de soutien, ou des deux, pour définir vos exigences, concevoir et développer votre produit IoT , et vous assurer qu'il passera les tests et la certification pour respecter votre promesse de mise sur le marché. Vous devrez évaluer soigneusement les coûts liés à la création de votre produit par rapport à vos objectifs de prix et de retour sur investissement. Et vous devrez vous assurer que vous disposez d'une stratégie pour sécuriser le fonctionnement du dispositif.

Les considérations varient selon le type d'application, et il n'existe pas de processus unique. Par exemple, un capteur de réservoir industriel et un dispositif portable qui indique les mesures cardiaques sont tous deux des applications IoT , mais avec des exigences très différentes. Cependant, dans la plupart des cas, les principales considérations peuvent être résumées comme suit, quels que soient les paramètres du produit et son utilisation prévue.
 

Exigences relatives aux produits

Prenez le temps d'évaluer toutes les exigences de votre produit. Il est bien trop fréquent que les équipes lancent le processus de conception sans franchir la première étape critique consistant à identifier précisément les besoins du marché, ce qui peut être une erreur coûteuse. Voici quelques-unes des considérations de cette phase :

  1. Marché et cas d'utilisation: Quelle est l'utilisation prévue pour le produit fini ? Quelle quantité de données doit-il traiter, et à quelle vitesse ? Résolvez-vous un véritable problème commercial avec ce produit ? Le délai de mise sur le marché est également un facteur clé, car les opportunités de marché peuvent être de courte durée avant que d'autres concurrents n'occupent l'espace.
  2. Prix cible: Comment allez-vous fixer le prix de votre produit par rapport aux produits concurrents ? Vous devez vous assurer que vous pouvez vendre votre produit dans les limites des attentes de ce marché en matière de prix.
  3. Placement physique: Comment et où le produit sera-t-il utilisé ? Par exemple, votre produit IoT sera-t-il placé dans un endroit stable, comme un établissement médical, un entrepôt ou un réservoir industriel ? Ou sera-t-il placé sur un véhicule en mouvement, comme un bus, ou peut-être porté par un cycliste ou un coureur ?
  4. Emplacement géographique: Où dans le monde voulez-vous vendre le produit ? Cela aura une incidence sur plusieurs décisions de conception, sur l'ensemble de votre stratégie de mise sur le marché et sur les types de certifications requises.

Connectivité et portée sans fil

Il y a plusieurs questions auxquelles il faut répondre pour déterminer les besoins de connectivité de votre produit IoT :

  1. Comment le produit se connectera-t-il et transmettra-t-il les données ? Le produit aura-t-il accès à une connexion sans fil fiable, et devra-t-il communiquer par Wi-Fi ou cellulaire pour obtenir les meilleures performances ? Cette décision a plusieurs ramifications. Par exemple, un réseau Wi-Fi nécessitera une passerelle pour l'acheminement des données et un personnel d'assistance technique local, tandis qu'un réseau cellulaire est entretenu par l'opérateur et nécessite moins de maintenance, mais il nécessitera un plan de données. Notez que vous pouvez également activer à la fois la connectivité Wi-Fi et cellulaire.
  2. Le lieu de déploiement comportera-t-il des structures ou des objets susceptibles d'obstruer le signal, ou sera-t-il déployé dans une zone éloignée ? Par exemple, développez-vous un produit industriel IoT destiné à être déployé au fond d'une mine ou sur un derrick pétrolier éloigné ? Dans ce cas, vous aurez besoin d'une stratégie pour gérer les problèmes de connectivité.
  3. De quel type d'antenne aurez-vous besoin pour répondre à vos besoins de connectivité ? Les exigences en matière d'antenne sont basées sur plusieurs facteurs, notamment la portée sans fil nécessaire, la taille du dispositif, son emplacement et sa position, le matériel radio et le protocole de communication sans fil, et le fait que le dispositif soit à l'intérieur ou à l'extérieur.

Gestion de l'autonomie de la batterie

Déterminer si votre produit IoT sera alimenté par fil ou par batterie est une décision importante qui implique plusieurs considérations. Le type et l'emplacement de l'appareil aideront à déterminer s'il doit être rechargeable ou s'il est plus important de concevoir une gestion proactive de la batterie pour assurer une longue durée de vie. Par exemple, on peut s'attendre à devoir recharger régulièrement la plupart des appareils cellulaires, comme les vêtements, mais un appareil qui surveille un réservoir industriel éloigné nécessitera une batterie qui devra être remplacée peu fréquemment. Une autre considération clé dans le développement de IoT est que certains protocoles sans fil sont mieux adaptés que d'autres aux appareils fonctionnant sur batterie.
 

Certifications et délais de mise sur le marché

Les produits sans fil ont des exigences de certification basées sur la ou les régions du monde dans lesquelles ils sont déployés. Par exemple, aux États-Unis, les produits sans fil doivent passer les certifications FCC et cellulaire. D'autres régions ont des exigences différentes, et vous devrez toutes les respecter si vous voulez commercialiser votre produit dans le monde entier, ou dans plusieurs régions. Ce processus peut être ardu si vous n'avez pas planifié et conçu votre produit en tenant compte des différentes exigences de certification. D'un autre côté, la planification de la certification, et même le fait de commencer par des modules de communication pré-certifiés, peut réduire considérablement le temps, les coûts et les difficultés liés au processus de certification.

Construire votre produit à l'aide d'un module pré-certifié et le concevoir en vue d'une certification rapide peut également contribuer à accélérer votre mise sur le marché. IoT Les développeurs de produits sont souvent confrontés à la question de savoir s'ils doivent construire leur produit à partir de zéro ou commencer par des composants pré-construits. Si vous disposez de beaucoup de temps et que le coût pour l'utilisateur final de vos applications est plus important que le délai de mise sur le marché, il est préférable de construire. Si vous devez arriver rapidement sur le marché pour lancer un produit compétitif ou très demandé, construire votre application IoT sur la base de modules pré-certifiés vous donnera probablement plus d'avantages.
 

Lancement de votre conception de produit IoT

Une fois que vous avez déterminé en détail les exigences de votre produit IoT et que vous vous êtes assuré que votre produit est réalisable et répond aux besoins du marché, vous êtes enfin prêt à vous lancer dans la conception de votre produit. La conception électrique d'un produit sans fil comprend la mise en page de votre PCB, les considérations relatives à l'isolation de votre signal RF, l'adaptation de l'impédance, les types et les emplacements des ports et des connecteurs, et l'alimentation électrique. Pour prendre ces décisions, vous devrez disposer d'un ingénieur RF et d'un ingénieur en mécanique expérimentés, ou avoir la possibilité de consulter un service professionnel de conception RF. équipe pour créer la disposition de la carte et s'assurer que les décisions relatives aux composants correspondent aux exigences du produit.

Comme meilleure pratique, envisagez de réaliser une étude de faisabilité pour vous assurer que votre plan de conception va fonctionner, et commencez par le prototypage du produit pour connaître les obstacles que vous pourriez rencontrer dans votre conception finale. La résolution de ces problèmes lors de la phase de prototypage de votre projet peut vous faire gagner énormément de temps et d'argent, et vous permettre de commercialiser votre produit dans les délais prévus.
 

Ressources de conception et de construction sans fil

Digi offre une large gamme de solutions pour chaque aspect du processus de conception et de développement de vos produits, allant d'une suite complète de composants de produits à Services de conception sans fil qui peuvent prendre en charge vos exigences en matière de conception, de faisabilité, de certification, de test, de sécurité et de déploiement, ainsi que la documentation et les articles de la base de connaissances. Pour en savoir plus sur les solutions de bout en bout de À propos de Digi pour le développement de IoT ou pour demander des conseils et du support, contacter Digi aujourd'hui.
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