IoT Desarrollo con comunicaciones inalámbricas: Primeros pasos

Embarcarse en un proyecto de desarrollo de IoT plantea muchas preguntas a las que hay que dar respuesta, tanto si se tiene una amplia experiencia en comunicaciones inalámbricas como si se está empezando. El campo de IoT (Internet de las cosas), que evoluciona con enorme rapidez, ofrece una selección cada vez mayor de componentes de apoyo y métodos de conectividad, y para los desarrolladores puede parecer que el panorama cambia a diario.

En este artículo vamos a sentar algunas bases para ayudar a dar sentido a todo esto, y hablar de las cosas clave a tener en cuenta cuando se está preparando para poner en marcha un proyecto de desarrollo de IoT .

Aunque no podamos mitigar por completo el factor de agobio, sí podemos ayudar a destacar las consideraciones importantes que impulsan la toma de decisiones y proporcionar recursos para obtener respuestas.
 

Tecnología inalámbrica en IoT Diseño de productos

En el centro de la explosión de la Internet de las cosas (IoT) y de la Industrial IoT (IIoT) está la tecnología inalámbrica, que se hace posible a través de la RF o radiofrecuencia. Esta tecnología permite que los dispositivos se comuniquen con otros sin estar conectados físicamente. Con sus raíces en los primeros años del siglo XX, la tecnología de RF no es nueva. Pero ha crecido para incluir dispositivos celulares y otros avances, manteniéndose al ritmo de una enorme demanda de nuevas aplicaciones industriales y de consumo.

Las mejoras tecnológicas que apoyan este increíble crecimiento incluyen la velocidad y el ancho de banda de las redes subyacentes, la mayor duración de la batería de los dispositivos IoT , la mayor capacidad de los protocolos de comunicación inalámbrica y una gestión más segura de los dispositivos y las redes. Estos avances han permitido a un importante número de industrias sustituir la costosa, y a menudo poco fiable, comunicación por cable por la comunicación inalámbrica.

En la actualidad, millones de dispositivos inalámbricos en miniatura -sensores y módulos de radio- recogen y envían datos en una amplia gama de entornos, desde ciudades inteligentes hasta instalaciones de fabricación y otros entornos industriales, y entregan esos datos más rápido de lo que se puede parpadear.

Para gestionarlo todo, una sofisticada aplicación en la nube como Digi Remote Manager®. puede permitir a los administradores de red supervisar el estado y la seguridad de sus dispositivos desde una consola central, actualizar el firmware de muchos dispositivos con un solo comando, automatizar la supervisión de la seguridad y recibir notificaciones rápidamente en caso de que se produzca un problema en cualquier lugar en el que estén desplegados esos dispositivos, en todo el mundo. Dicho esto, ¿cómo empezar a diseñar y desarrollar un producto de éxito de IoT o IIoT? Aunque hay demasiadas cosas que cubrir en una sola entrada del blog, podemos hablar de algunas de las cosas clave que necesitará saber si va a desarrollar un producto que incorpore tecnología inalámbrica.
 

Consideraciones clave para el diseño inalámbrico en IoT

Poner en marcha un proyecto de diseño inalámbrico puede resultar desalentador. Es necesario contar con la experiencia del personal, con servicios profesionales de apoyo, o con ambos, para definir sus requisitos, diseñar y desarrollar su producto IoT y garantizar que pasará las pruebas y la certificación para cumplir su promesa de salida al mercado. Tendrá que evaluar cuidadosamente los costes de creación de su producto en relación con sus objetivos de precio de salida al mercado y de retorno de la inversión. Y tendrá que asegurarse de que cuenta con una estrategia para el funcionamiento seguro del dispositivo.

Las consideraciones varían según el tipo de aplicación, y no hay un proceso único para todos. Por ejemplo, un sensor de tanque industrial y un dispositivo portátil que informa de las métricas del corazón son aplicaciones de IoT , pero con requisitos muy diferentes. Sin embargo, en la mayoría de los casos, las consideraciones clave pueden resumirse como sigue, independientemente de los parámetros del producto y su uso previsto.
 

Requisitos del producto

Asegúrese de dedicar tiempo a evaluar todos los requisitos del producto. Es demasiado común que los equipos se lancen al proceso de diseño sin dar el primer paso crítico de identificar con precisión las necesidades del mercado, lo que puede ser un error costoso. Algunas de las consideraciones en esta fase son:

1. Mercado y caso de uso: ¿Cuál es el uso previsto para el producto final? ¿Cuántos datos necesita procesar y con qué rapidez? ¿Resuelve el producto un problema empresarial real? El tiempo de comercialización también es una consideración clave, ya que las oportunidades de mercado pueden durar poco antes de que otros competidores ocupen el espacio.
2. Precio objetivo: ¿Cómo va a fijar el precio de su producto frente a los productos de la competencia? Debe asegurarse de que puede vender su producto dentro de las expectativas de precio de ese mercado.
3. Colocación física: ¿Cómo y dónde se utilizará el producto? Por ejemplo, ¿su producto IoT se colocará en un lugar estable, como un centro médico, un almacén o un depósito industrial? ¿O estará en un vehículo en movimiento, como un autobús, o tal vez lo lleve un ciclista o un corredor?
4. Ubicación geográfica: ¿En qué lugar del mundo quiere vender el producto? Esto afectará a varias decisiones de diseño, a toda su estrategia de salida al mercado y a los tipos de certificaciones necesarios.

Conectividad inalámbrica y alcance

Hay varias preguntas a las que hay que responder en el proceso de determinar los requisitos de conectividad de su producto IoT :

1. ¿Cómo se conectará y transmitirá el producto? ¿Tendrá el producto acceso a una conexión inalámbrica fiable, y necesitará comunicarse a través de Wi-Fi o celular para obtener el mejor rendimiento? Esta decisión tiene varias ramificaciones. Por ejemplo, una red Wi-Fi necesitará una pasarela para el enrutamiento de los datos y personal de asistencia técnica local, mientras que una red celular es mantenida por el operador y requiere menos mantenimiento, pero requerirá un plan de datos. Ten en cuenta que también puedes habilitar tanto la conectividad Wi-Fi como la celular.
2. ¿El lugar de despliegue tendrá estructuras u objetos que puedan obstruir la señal, o se desplegará en una zona remota? Por ejemplo, ¿está desarrollando un producto industrial IoT para ser desplegado en las profundidades de una mina o en una torre de perforación petrolera remota? Si es así, necesitará una estrategia para gestionar los problemas de conectividad.
3. ¿Qué tipo de antena necesita para satisfacer sus necesidades de conectividad? Los requisitos de la antena se basan en varios factores, como el alcance inalámbrico necesario, el tamaño del dispositivo, su ubicación y localización, el hardware de radio y el protocolo de comunicación inalámbrica, y si el dispositivo está en el interior o en el exterior.

Gestión de la vida de la batería

Determinar si su producto IoT será alimentado por cable o por batería es una decisión importante y conlleva varias consideraciones. El tipo y la ubicación del dispositivo ayudarán a determinar si debe ser recargable o si es más importante diseñar una gestión proactiva de la batería para que tenga una larga duración. Por ejemplo, la mayoría de los dispositivos móviles, como los wearables, deben recargarse con regularidad, pero un dispositivo que supervise un depósito industrial remoto requerirá una batería que deba cambiarse con poca frecuencia. Otra consideración clave en el desarrollo de IoT es que algunos protocolos inalámbricos se adaptan mejor a los dispositivos con batería que otros.
 

Certificaciones y plazos de comercialización

Los productos inalámbricos tienen requisitos de certificación basados en la región o regiones del mundo en las que se despliegan. Por ejemplo, en Estados Unidos, los productos inalámbricos deben superar las certificaciones de la FCC y de la telefonía móvil. Otras regiones tienen requisitos diferentes, y tendrá que cumplirlos todos si quiere comercializar su producto en todo el mundo, o en varias regiones. Este proceso puede ser arduo si no ha planificado y diseñado su producto teniendo en cuenta los distintos requisitos de certificación. Por otro lado, planificar la certificación, e incluso empezar con módulos de comunicación precertificados, puede reducir drásticamente el tiempo, el coste y las dificultades que conlleva el proceso de certificación.

Construir su producto utilizando un módulo precertificado y diseñar su producto para una certificación rápida también puede ayudar a acelerar su tiempo de salida al mercado. IoT los desarrolladores de productos a menudo luchan con la cuestión de si deben construir su producto desde cero o comenzar con componentes pre-construidos. Si tiene mucho tiempo y el coste para el usuario final de sus aplicaciones es más importante que el tiempo de salida al mercado, quizá le convenga construir. Si necesita llegar al mercado rápidamente para lanzar un producto competitivo o de gran demanda, la construcción de su aplicación IoT basada en módulos precertificados probablemente le dará más ventaja.
 

Lanzamiento de su diseño de producto IoT

Una vez que haya determinado detalladamente los requisitos de su producto en IoT y se haya asegurado de que tiene un producto factible que cumple con los requisitos del mercado, estará finalmente listo para embarcarse en el diseño de su producto. El diseño eléctrico de un producto inalámbrico incluye la disposición de la placa de circuito impreso, consideraciones sobre el aislamiento de la señal de radiofrecuencia, la adaptación de la impedancia, los tipos y ubicaciones de los puertos y conectores, y la fuente de alimentación. Para tomar estas decisiones, necesitará contar con un ingeniero de RF y un ingeniero mecánico con experiencia, o tener la posibilidad de consultar con un servicio profesional de diseño de RF. equipo para crear el diseño de la placa y asegurarse de que las decisiones sobre los componentes coinciden con los requisitos del producto.

Como mejor práctica, considere la posibilidad de realizar un estudio de viabilidad para asegurarse de que su plan de diseño va a funcionar, y empiece por crear un prototipo del producto para conocer los obstáculos que pueda encontrar en su diseño final. Resolver estos problemas en la fase de creación de prototipos de su proyecto puede ahorrar una enorme cantidad de tiempo y costes, y garantizar que llegue al mercado en el plazo previsto.
 

Recursos de diseño y construcción inalámbricos

Digi ofrece una amplia gama de soluciones para todos los aspectos del proceso de diseño y desarrollo de productos, desde un conjunto completo de componentes de productos, hasta Servicios de diseño inalámbrico que pueden apoyar sus requisitos de diseño, viabilidad, certificación, pruebas, seguridad y despliegue, hasta la documentación y los artículos de la base de conocimientos. Para obtener más información sobre las soluciones integrales de Digi para el desarrollo de IoT o solicitar asesoramiento y asistencia, contactar con Digi hoy.