Архитектура шлюза Интернета вещей:сборка Vs. Купить

Если вы создаете IoT-приложение с нуля, вам (в какой-то момент) нужно будет определить, собираетесь ли вы создавать свой шлюз самостоятельно или покупать готовую систему.

Во многих случаях единственная причина, по которой кто-то может спроектировать свой собственный шлюз с нуля, заключается в том, что они думают, что смогут либо (а) достичь цены, которая ниже, чем при покупке стандартного шлюза, или (b) включать функции, недоступные в стандартных шлюзах. Но чтобы определить, какой маршрут вам следует выбрать, вам нужно продумать четыре основных компонента шлюза Интернета вещей и подумать, насколько сложным может оказаться создание собственного шлюза.

Печатная плата (PCB)

Разметка печатных плат для шлюзов во многом похожа на решение головоломки судоку - это чрезвычайно сложно. В случае печатных плат, когда разработчики оборудования создают схематический проект, они сосредотачиваются на маршрутизации трасс в память, но это непросто.

Вот почему:ваш процессор - процессор Intel или ARM - обычно имеет внешнюю оперативную память. Поскольку ОЗУ работает с такой высокой скоростью, длина медных проводов, идущих к ОЗУ, должна быть одинаковой. Если есть какое-либо несоответствие по длине, края часов не будут выровнены должным образом, что является большой проблемой, поскольку дорожки образуют дифференциальную пару. Если вы настроены на создание и проектирование архитектуры шлюза Интернета вещей, вы должны быть готовы к этому и полностью понимать стоящую перед вами задачу; маршрутизация памяти намного сложнее, чем маршрутизация плат других типов.

Вам также нужно будет подумать о том, как диск или флеш-память будут загружены в производство. Собираетесь ли вы иметь отдельную флеш-карту, которую можно будет интегрировать в шлюз, или вы собираетесь программировать ее через USB?

Если все это звучит устрашающе, имейте в виду, что существует множество стандартных или модульных шлюзов, которые вы можете легко настроить. (CloudGate от Option - отличный тому пример.)

Корпус

Случаи использования шлюза часто оказываются важнее, чем люди думают. Есть только два способа справиться с этим:вы можете найти готовый корпус, который подходит вам, а затем спроектировать свою печатную плату, чтобы она вписывалась в него, или вы можете спроектировать свою печатную плату, а затем спроектировать корпус вокруг нее.

Вот несколько соображений, которые следует учитывать при принятии решения:

• Создание собственного корпуса может легко потратить 100 000 долларов (или значительно больше) на дизайн, оснащение, изготовление и т. д.
• Некоторые шлюзы должны быть в металлических коробках из-за непреднамеренного радиоизлучения. (Это особенно строго, когда вы используете сотовую связь для подключения своего IoT-устройства.)
• Удаление тепла из шлюза может быть особенно сложной проблемой для некоторых высокопроизводительных систем. (Вы когда-нибудь сидели с ноутбуком на коленях во время просмотра фильма или игры?)
• Даже если вы покупаете готовый шлюз, вам нужно учитывать затраты на настройку, время выполнения, минимальные объемы заказа и многое другое. Почти всегда есть уровень настройки для каждого шлюза.

Обратите внимание, что многие крупные компании этого не делают в конечном итоге создают собственный корпус, если только они не пытаются продать маршрутизатор с уникальным внешним видом.

Операционная система

Вам нужно будет подумать, как вы собираетесь запускать свое приложение в Linux. (OpenWRT и Debian популярны для шлюзовых устройств.) Если вы создаете свой собственный проект, это не просто вопрос загрузки Linux на ваш процессор; вам часто приходится создавать собственное ядро, чтобы иметь возможность управлять всеми периферийными устройствами. Ядро - это то, что сопоставляет операционную систему с контактами процессора, и разработка собственного ядра для Linux может быть очень трудоемкий и дорогостоящий. Это то, что многие люди не принимают во внимание, когда начинают разрабатывать шлюзы.

Один из способов избежать создания собственного ядра Linux - это создать гибридную модель; вы покупаете одноплатный встроенный компьютерный модуль, который уже поддерживает маршрутизацию, память, операционную систему и периферийные устройства. (Digi - это пример компании, которая делает решения «система на модуле».)

Периферийные устройства

Если вы планируете создать собственный шлюз, вам также необходимо будет подумать о реальном прикладном программном обеспечении, которое не является частью основного процессора, памяти или диска.

Возьмем, к примеру, радио. Вам нужно будет спроектировать свою радиостанцию ​​так, чтобы она работала вне выбранной вами сети, и зачастую шлюзы имеют несколько радиомодулей. (Наши шлюзы имеют Symphony Link и сотовую связь или Symphony Link и Wi-Fi.) Если вы разрабатываете свой собственный шлюз, вам потребуется получить сертификат FCC для каждого модуля, а также сертификаты совместных излучателей. Имейте в виду, что вы не можете купить два готовых модуля, сертифицированных FCC, поместить их в одну систему и продлить сертификацию FCC. На самом деле вам придется повторно сертифицировать их вместе из-за взаимной модуляции.

Кроме того, если вы разработали ядро ​​Linux, оно должно поддерживать периферийные устройства в вашей системе. Если ядро ​​настроено неправильно, возможно, вы подключаете часть драйвера WiFi к контакту ввода / вывода. (Если вы приобретете готовое решение, ядро, скорее всего, будет поддерживать касание всех контактов и обеспечит бесперебойную работу всего, что подключено к плате.)

В сводке

Дело в том, что дойти до финиша с разработкой шлюза очень дорого и очень отнимает много времени - и это может быть довольно рискованно. Например, разработка ядра может занять одну неделю или шесть недель, и обычно вы не знаете, сколько времени на это уйдет.

Мы предлагаем вам смоделировать общую стоимость разработки для наилучшего и наихудшего сценария в ваших типичных расчетах «покупка против сборки». Когда вы рассчитываете это с учетом цены за единицу, вы можете понять, что готовый шлюз на данный момент будет наиболее рентабельным и эффективным по времени методом.