Arquitetura do IoT Gateway:Build vs. Compre

Se estiver criando um aplicativo IoT do zero, você (em algum ponto) terá que determinar se vai construir seu gateway sozinho ou comprar um sistema pré-construído.

Em muitos casos, a única razão pela qual alguém projetaria seu próprio gateway do zero é porque eles pensam que serão capazes de (a) atingir um preço inferior do que se comprassem um gateway de prateleira, ou (b) incluir recursos que não estão disponíveis em gateways de prateleira. Mas, para determinar qual rota você deve seguir, você deve pensar sobre os quatro componentes principais de um gateway IoT e considerar como pode ser difícil criar seu próprio gateway.

Placa de circuito impresso (PCB)

Dispor placas de circuito para gateways é muito parecido com um quebra-cabeça de Sudoku - é extremamente complexo. Com as placas de circuito, uma vez que os designers de hardware criam o design esquemático, eles se concentram em rotear os traços para a memória, mas isso não é uma coisa fácil de fazer.

Aqui está o porquê:seu processador - um chip Intel ou ARM - geralmente tem RAM externa. Como a RAM opera em alta velocidade, o comprimento dos traços de cobre que vão para a RAM deve ter o mesmo comprimento. Se houver qualquer incompatibilidade de comprimento, as bordas do relógio não se alinharão corretamente, o que é um grande problema, uma vez que os traços formam um par diferencial. Se você está determinado a construir e projetar sua arquitetura de gateway de IoT, precisa estar preparado para isso e compreender totalmente a tarefa em mãos; rotear a memória é muito mais difícil do que rotear outros tipos de placas de circuito.

Você também terá que considerar como o disco ou flash será carregado na produção. Você vai ter um cartão flash separado que pode ser integrado no gateway ou vai programá-lo por meio de um USB?

Se tudo isso parece assustador, lembre-se de que existem muitos gateways prontos ou modulares que você pode configurar facilmente. (O CloudGate da Option é um ótimo exemplo disso.)

Gabinete

O caso de um gateway muitas vezes acaba sendo um negócio maior do que as pessoas reconhecem. Existem apenas duas maneiras de lidar com isso:Você pode encontrar um gabinete pronto para uso que funcione para você e, em seguida, projetar sua placa de circuito para caber nele, ou você pode projetar sua placa de circuito e projetar o gabinete em torno dela.

Aqui estão algumas considerações a serem lembradas ao tomar sua decisão:

• Projetar seu próprio gabinete pode facilmente queimar US $ 100.000 (ou substancialmente mais), para design, ferramentas, fabricação, etc.
• Alguns gateways devem estar em caixas de metal devido a problemas não intencionais de emissão de rádio. (Isso é particularmente rígido quando você está usando celular para conectar seu dispositivo IoT.)
• Remover o calor do gateway pode ser um problema particularmente complicado para alguns sistemas de alto desempenho. (Você já se sentou com seu laptop no colo enquanto assiste a um filme ou joga um jogo?)
• Mesmo que você compre um gateway de prateleira, deve considerar os custos de personalização, prazos de entrega, quantidades mínimas de pedido e muito mais. Quase sempre há alguns nível de personalização para cada gateway.

Observe que muitas grandes empresas não acabam projetando seu próprio gabinete, a menos que estejam tentando vender um roteador com um visual único.

Sistema operacional

Você precisará considerar como executará seu software de aplicativo no Linux. (OpenWRT e Debian são populares para dispositivos de gateway.) Se você estiver fazendo seu próprio projeto, não é apenas uma questão de carregar o Linux em seu processador; você freqüentemente tem que construir seu próprio kernel para poder controlar todos os periféricos. O kernel é o que mapeia o sistema operacional para os pinos no processador, e o desenvolvimento de kernel personalizado para Linux pode ser muito demorado e caro. Isso é algo que muitas pessoas não consideram quando começam a projetar gateways.

Uma maneira de evitar a necessidade de construir seu próprio kernel Linux é fazer um modelo híbrido; você adquire um módulo de computador integrado de placa única que já gerencia roteamento, memória, sistema operacional e periféricos. (Digi é um exemplo de empresa que fabrica soluções de sistema em módulo.)

Periféricos

Se você planeja construir seu próprio gateway, também precisará considerar o software do aplicativo real que não faz parte do processador central, memória ou disco.

Veja os rádios, por exemplo. Você precisará projetar seu rádio para funcionar com a rede de sua escolha - e muitas vezes, os gateways têm vários rádios. (Nossos gateways têm Symphony Link e celular ou Symphony Link e WiFi.) Se você estiver projetando seu próprio gateway, precisará obter a certificação FCC para cada módulo, bem como as certificações de emissor co-localizado. Lembre-se de que você não pode comprar dois módulos de prateleira certificados pela FCC, colocá-los no mesmo sistema e levar adiante a certificação da FCC. Na verdade, você precisa recertificar os dois juntos por causa da intermodulação.

Além disso, se você projetou um kernel Linux, ele precisa oferecer suporte aos periféricos em seu sistema. Se o kernel não estiver configurado corretamente, você pode estar conectando parte do driver WiFi ao pino de entrada / saída. (Se você comprar uma solução pronta para uso, o kernel provavelmente suportará o toque de todos os pinos e fará com que tudo conectado à placa funcione perfeitamente.)

No resumo

O fato é o seguinte:chegar à linha de chegada com o desenvolvimento de gateway é muito caro e muito demorado - e pode ser muito arriscado. O desenvolvimento do kernel, por exemplo, pode levar uma semana ou pode levar seis semanas - e você normalmente não sabe quanto tempo demora.

Sugerimos que você modele o custo total de desenvolvimento para um cenário de melhor e pior caso em seus cálculos típicos de “compra versus construção”. Quando você calcula isso em relação ao seu preço por unidade, pode perceber que um gateway de prateleira será o método mais econômico e rápido por enquanto.