Passerelles et routeurs personnalisés : Quand, pourquoi et comment

Les entreprises transforment leurs activités grâce aux technologies sans fil et aux déploiements du site IoT . Elles ont besoin de solutions de connectivité rapides et efficaces qui leur permettent de réaliser leurs projets rapidement, d'arriver sur le marché plus vite que leurs concurrents, tout en étant assurées de la longévité du produit. Il existe plusieurs façons d'atteindre ces objectifs.

Un routeur ou une passerelle standard peut être la solution idéale, si vous avez des exigences de connectivité standard. Cependant, si vous développez un produit pour un marché de niche, si vous avez besoin d'un plus grand contrôle sur les spécifications de votre produit ou si vous avez des exigences hautement spécialisées, vous pouvez avoir besoin d'une solution personnalisée. Et vous pouvez en avoir besoin rapidement pour atteindre votre objectif de mise sur le marché. 

Travailler avec une équipe d'ingénieurs professionnels expérimentés pour concevoir et développer un produit personnalisé - tel qu'une passerelle ou un routeur personnalisé - est un excellent moyen d'atteindre cet objectif. Cela signifie que votre équipe peut rester concentrée et que vous pouvez respecter vos délais.

Dans ce billet de blog, nous aborderons les considérations relatives au moment, à la raison et à la manière d'évaluer une passerelle ou un routeur personnalisé, y compris les facteurs de coût et d'autres considérations clés, ainsi que le moment où vous devriez envisager d'apporter Services de conception Digi Wireless (WDS) dans votre processus de conception et de développement.

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Quand et pourquoi les produits personnalisés ont-ils un sens ?

Les entreprises envisagent de développer un produit personnalisé lorsqu'elles ont certains besoins, tels que des exigences réglementaires, ou une certaine combinaison de caractéristiques, comme des interfaces de capteurs uniques, des interfaces de bus série ou des besoins en informatique de pointe que l'on ne trouve pas dans les passerelles standard.

Cela devient très vite intéressant, car même lorsque les entreprises ont les mêmes exigences à un niveau élevé, le développement de la fonctionnalité requise peut varier considérablement.

Par exemple, deux entreprises qui ont besoin d'envoyer des données critiques sur le nuage doivent très probablement le faire dans des circonstances très différentes. Une société médicale peut avoir besoin d'envoyer des signaux d'électrocardiogramme vers le cloud directement à partir d'un patient portant un système ECG. À l'inverse, une entreprise de traitement de l'eau pourrait vouloir envoyer des données de pression vers le cloud à partir d'une pompe à eau située dans le sous-sol d'un bâtiment. Ces cas d'utilisation ont des besoins très différents du point de vue du matériel, des logiciels, de la connectivité et de la réglementation. En fin de compte, les deux envoient des données critiques vers le cloud.

Voici les raisons typiques pour lesquelles les organisations nous disent qu'elles souhaitent évaluer une solution personnalisée.
 

Le projet a des exigences uniques

Pour diverses raisons, le produit final souhaité peut avoir des exigences spécifiques, telles qu'une taille de boîtier particulière, des interfaces de connectivité particulières ou une combinaison d'interfaces et de protocoles qui ne sont pas disponibles dans une solution prête à l'emploi.

Par exemple, en fonction de l'environnement ou des cas d'utilisation spécifiques du produit, l'appareil peut avoir besoin d'un boîtier durci pour pouvoir fonctionner sur un bateau où il sera soumis à l'air salin, comme dans le cas d'une application militaire. L'application peut également nécessiter un bus CAN ou Modbus, ainsi que la capacité d'exécuter DigiMesh ou Zigbee, ainsi que LoRA ou Bluetooth. Dans de nombreux cas, l'organisation n'a pas besoin de toutes ces options dans l'immédiat, mais elle sait qu'elle en aura besoin plus tard, et elle souhaite donc intégrer ces capacités dans le produit dès le départ afin qu'il puisse évoluer pour répondre à ces besoins.
 

Le produit doit répondre à des exigences réglementaires spécifiques

Dans les secteurs hautement réglementés, tels que les applications médicales, les exigences réglementaires relatives au produit visé peuvent être telles qu'un produit standard ne suffira pas.

Les dispositifs médicaux sont soumis à la norme CEI 60601. Il s'agit d'une série de normes visant à garantir la sécurité et les performances essentielles des dispositifs médicaux.

Par exemple, dans un système d'électrocardiogramme, des capteurs filaires sont fixés sur la poitrine du patient. Il est essentiel que l'appareil ne cause aucun dommage au patient, tel qu'un choc électrique. Digi Wireless Design Services connaît très bien ces exigences réglementaires et peut s'assurer que l'appareil répondra à toutes les normes IEC 60601 tout en étant capable de communiquer sans fil avec le nuage en respectant toutes les normes de certification pour les appareils cellulaires.

Le dispositif doit avoir un cycle de vie prolongé

Cette situation est également très fréquente pour les dispositifs médicaux. Contrairement à un produit commercial qui peut avoir une durée de vie de 5 ans en moyenne, les dispositifs médicaux ont besoin d'une durée de vie extra-longue en raison des dépenses liées au développement et à la certification de ces produits. Les routeurs ou passerelles personnalisés peuvent permettre de prolonger la durée de vie du produit.

LesSOM (System on Modules) deDigi sont très populaires pour ces applications car ils sont conçus pour une longue durée de vie des produits. Les dispositifs médicaux personnalisés conçus avec les SOM de Digi ont généralement une durée de vie d'au moins 10 ans. Digi gère l'obsolescence, de sorte que les modifications apportées aux composants sont documentées, testées et recertifiées. Cela réduit les efforts d'ingénierie, de test, de documentation et de dépôt de lettres pour les fabricants d'appareils médicaux.
 

L'organisation veut avoir le contrôle total du produit

Pour diverses raisons, de nombreuses organisations souhaitent contrôler totalement leur conception et leur propriété intellectuelle (IP). La conception de la passerelle personnalisée permet de mettre en œuvre les cas d'utilisation exacts et les besoins futurs sans circuits, logiciels ou fonctions inutiles qui augmentent les coûts et la complexité. Il peut s'agir d'assurer la longévité du produit, comme nous l'avons vu, ou d'autres exigences commerciales. Par exemple, l'organisation peut vouloir pouvoir travailler avec différents fabricants sous contrat. Pour toutes ces raisons, l'organisation a une longueur d'avance sur ses concurrents.

Si vous avez un produit unique, il peut être judicieux d'être propriétaire de votre dessin ou modèle, voire de le breveter pour protéger votre dessin ou modèle et la propriété intellectuelle de votre entreprise.
 

L'organisation veut un avantage concurrentiel

Il s'agit là d'un complément à la nécessité de contrôler votre propriété intellectuelle, comme nous l'avons vu plus haut. Pour bénéficier d'un avantage concurrentiel sur le marché, vous voudrez peut-être un produit de niche personnalisé doté de propriétés uniques que seule votre organisation peut offrir, telles que des indicateurs personnalisés, la vitesse des données, l'informatique de pointe, la flexibilité des protocoles sans fil, la marque de l'entreprise, l'alimentation par batterie, l'étanchéité - et la liste est encore longue. Vous voudrez peut-être aussi avoir la possibilité de vendre cette solution personnalisée.
 

Éviter les coûts excessifs des produits et les "gaffes".

Il est important de comprendre l'ensemble des facteurs et des considérations à prendre en compte lors de la prise de décision concernant la sélection, la conception et le développement de votre produit. Les coûts de développement initiaux ne représentent qu'une partie des coûts à prendre en compte tout au long du cycle de vie du produit. Cela signifie que les décisions que vous prenez peuvent avoir un impact à court et à long terme.

Après de nombreuses années de collaboration avec des organisations et des équipes de développement, et après avoir observé un certain nombre de scénarios répétitifs malheureux, nous avons élaboré une "courte liste" de choses que chaque organisation doit faire lors du développement et du déploiement d'une nouvelle passerelle ou d'un nouveau routeur personnalisé pour être prête à réussir.

1. Lorsque vous avez des exigences spécifiques en matière de produits ou que vous souhaitez avoir un contrôle total sur la conception et la propriété intellectuelle de votre produit, envisagez une conception de produit personnalisée. Assurez-vous de documenter les cas d'utilisation et les exigences pour l'ensemble du système qui soutiennent le plan d'affaires. Nous avons vu des clients faire des allers-retours sans définition claire ni plan d'architecture, ce qui a entraîné d'importants coûts de développement indus.
2. Lorsque vous faites des choix concernant votre produit, pensez à long terme. Tenez compte du cycle de vie du produit et des coûts associés à la reconception et à la recertification si vous choisissez des composants ou des caractéristiques de conception qui ont une durée de vie limitée.
3. N'oubliez pas les coûts liés au déploiement, à l'approvisionnement, au contrôle, à la mise à jour et à la sécurisation des produits. Les appareils IoT sont souvent déployés en grand nombre, dans des zones hors d'atteinte ou dangereuses, ou dans des endroits éloignés. Pour atténuer les coûts de maintenance continue, tels que le dépannage et les mises à jour de sécurité et de micrologiciels, vous aurez besoin d'un système de gestion intégré. Les appareils Digi sur étagère intègrent Digi Remote Manager®, et Digi WDS peut intégrer ce précieux outil de gestion dans des conceptions personnalisées.
4. Évitez les cartes de circuits imprimés "Révision G". Si vous travaillez avec une équipe de conception externalisée, assurez-vous qu'elle possède une expertise en matière de technologie sans fil et cellulaire. La conception de systèmes utilisant des modems cellulaires est un processus de conception très différent de la fonctionnalité RF de base. Les protocoles cellulaires actuels, tels que Cat-M et NB-IoT , sont conçus pour une sensibilité de réception très élevée afin d'étendre la portée. Cela signifie que la gestion du bruit sur votre carte est un défi de conception beaucoup plus difficile. Chez WDS, nous comprenons ces problèmes et pouvons vous aider à les éviter lors de votre conception initiale, plutôt que de les apprendre à la dure - au troisième ou quatrième tour de carte !
5. Assurez-vous d'avoir le dossier complet de l'historique de la conception. Vous pouvez ensuite présenter cette conception à n'importe quel fabricant sous contrat. Nous avons vu des scénarios dans lesquels la relation avec un fabricant sous contrat tourne au vinaigre, ou dans lesquels l'installation de CM est victime d'un incendie catastrophique ou d'un événement météorologique, ce qui a un impact sur la capacité à obtenir le produit en cas de besoin.
6. Pour toute application critique, gardez un stock de sécurité. Cela signifie que vous anticipez la possibilité d'avoir besoin de plus de produits ou de composants de la part de votre fournisseur ou ODM, et que vous vous assurez de les avoir en stock. Ceci est particulièrement important si vous achetez des produits matures sur étagère qui sont sur le marché depuis quelques années, car il est plus probable que des composants deviennent obsolètes ou que le produit soit remplacé par un modèle de nouvelle génération avec des fonctionnalités actualisées.
7. Gérez votre chaîne d'approvisionnement. Connaissez les délais de commande et d'expédition, ainsi que les plans de fin de vie de votre entreprise de fabrication. Restez en contact avec les plans de déploiement futurs afin de garantir la longévité du produit et de ses composants.
8. Soyez conscient de vos accords contractuels. Si vous confiez votre conception à un ODM sans payer les coûts d'ingénierie non récurrents (NRE), cet ODM pourrait être en mesure de prendre votre conception, de créer un produit et de le vendre, en tirant profit de votre propriété intellectuelle. En travaillant avec WDS, vous êtes propriétaire de votre conception.

Pourquoi externaliser la conception et/ou le développement de conceptions personnalisées ?

Les raisons d'externaliser les travaux de conception et d'ingénierie se répartissent généralement en deux catégories :

1. Proactive: L'organisation reconnaît la nécessité d'un travail de conception et de développement supplémentaire pour renforcer son équipe, afin de s'assurer qu'elle dispose des ressources ayant une expérience suffisante dans le domaine pour son application spécifique et pour la conception, la certification et la production de dispositifs cellulaires et sans fil.
2. Réactif: L'organisation se rend compte qu'elle a pris trop de temps et souhaite accélérer le développement et réduire le temps de mise sur le marché. Le développement du produit ou le processus de certification a échoué et l'équipe de développement a besoin d'une correction de trajectoire.

Examinons ces scénarios plus en détail.
 

Renforcer votre équipe de développement - Proactive

De nombreuses organisations comprennent d'emblée qu'un projet de développement personnalisé sera plus efficace avec l'aide d'une équipe externalisée. Elles ont peut-être évalué leurs ressources pour gérer le développement d'un projet ponctuel et se sont rendu compte d'un ou de plusieurs des points suivants :

• L'organisation ne dispose pas, au sein de son équipe interne, des talents nécessaires pour développer le produit, ou le projet va dépasser ses ressources existantes.
• L'organisation comprend bien ses compétences de base et les efforts détaillés d'ingénierie embarquée sont en dehors de son cœur de métier. L'équipe se concentre sur des besoins spécifiques de l'activité principale et la prise en charge d'un grand projet ponctuel et non essentiel risque de faire dérailler d'autres engagements importants.
• Ils ne disposent pas des outils sur site et des équipements spécialisés nécessaires au développement et à l'essai réussis des produits sans fil. Il peut s'agir, par exemple, de :
  • Chambre anéchoïque
  • Boîte d'appel (Testeur de communication radio à large bande)
  • Cage de Faraday dans une pièce blindée pour s'isoler des RF
  • Des outils tels que des analyseurs de spectre pour effectuer des sondages en champ proche sur une carte afin d'identifier la source du bruit.
• Ils veulent accélérer le processus par un développement, des tests et une certification rapides, avec le moins de tours de planche possible.

Les entreprises envisagent d'externaliser les travaux de conception personnalisés lorsqu'elles se rendent compte, dès le départ, que le coût de réalisation du projet en interne pourrait être bien plus élevé que l'embauche d'un développeur spécialisé disposant des compétences et des connaissances nécessaires pour mener à bien le projet dans les plus brefs délais.
 

Scénarios de problèmes et sauvetages de conception - Réactif

Il existe de nombreux scénarios de problèmes pour lesquels une équipe d'ingénierie telle que Digi WDS, qui possède une expérience et des connaissances approfondies dans la résolution des problèmes de conception et de certification, peut rapidement remettre un projet sur les rails. Les scénarios que nous voyons sont notamment les suivants :

• L'architecture ne peut pas évoluer pour prendre en charge le nombre de dispositifs sur le terrain. Une architecture inadaptée au système peut entraîner des goulets d'étranglement au niveau des serveurs et des pertes de données ou des pannes de système. La conception d'un système tel que Digi Remote Manager permet aux clients d'être opérationnels rapidement et sans problème.
• Défis liés au traitement des données au niveau de la passerelle ou du dispositif de détection. Lors de l'architecture du système pour prendre en charge tous les cas d'utilisation et toutes les exigences, nous avons vu des plateformes de traitement sous-dimensionnées et des cœurs de traitement surpuissants et largement surdimensionnés. Ces deux solutions entraînent des coûts indésirables tels que des retards de lancement, un coût excessif du produit ou des fonctionnalités manquantes.
• Problèmes liés aux licences open source. Nous avons eu des clients à la fois ignorants et trop prudents quant à l'utilisation des licences open source d'autres composants logiciels. WDS comprend ces préoccupations et aide les entreprises à naviguer dans les eaux de l'open source. Vous trouverez des informations plus détaillées sur ce sujet dans notre article sur les systèmes d'exploitation open source.
• Problèmes d'obtention d'un signal. Si un appareil n'obtient pas de signal, c'est souvent parce que l'équipe de développement essaie de déboguer un problème de téléphonie cellulaire sans équipement pour isoler le bruit, même s'il y a une tour de téléphonie cellulaire juste en bas de la rue.
• Plancher de bruit par rapport à la sensibilité de réception. Si le "plancher de bruit" est plus élevé que le plancher de "sensibilité de réception", cela réduit effectivement la portée du signal. La carte est probablement bruyante en raison d'erreurs de conception évitables. Par exemple, avec les protocoles cellulaires tels que NB-IoT et Cat-M, vous avez une sensibilité de réception beaucoup plus élevée, et cela doit être géré dans la conception de la carte.
• Problèmes de certification. Il arrive souvent qu'un produit ne passe pas les certifications et que l'équipe ne puisse pas en déterminer la raison. Nous parlons souvent avec des équipes qui ont suivi le processus trois ou quatre fois, à un coût très élevé, et leur conception ne passe toujours pas les certifications.

Dans de nombreux cas, l'externalisation d'une équipe d'ingénieurs professionnels dans une optique proactive aurait permis de résoudre les problèmes plus rapidement et à moindre coût. Nous sommes heureux de soutenir les équipes à tout moment de leur processus de planification, d'architecture de système, de conception, de développement ou de certification, mais nous vous encourageons naturellement à nous contacter plus tôt, afin que nous puissions vous aider à éviter les pièges et à mettre votre produit sur le marché le plus rapidement et le moins douloureusement possible.

 

Travailler avec Digi WDS

Les services de conception sans fil de Digi peuvent fournir n'importe quel niveau d'assistance, à n'importe quel moment de votre processus de conception, de prototypage, de développement et de certification. Naturellement, le plus tôt est le mieux, car nous disposons des ressources dédiées, de l'équipement de laboratoire et de l'expérience approfondie pour évaluer toutes vos exigences et aboutir rapidement à un produit prêt à être commercialisé.

En outre, nous pouvons recommander, développer et intégrer les bons composants, antennes, ports, protocoles, logiciels et outils de gestion pour aider à gérer les coûts et garantir la réussite de votre projet. Digi WDS a des décennies d'expérience dans le développement et l'intégration de logiciels personnalisés, d'informatique de pointe personnalisée et d'électronique personnalisée. Contactez-nous à l'adresse www.digi.com/ContactWDS pour entamer la conversation et mettre cette expérience à votre service.