Pasarelas y routers personalizados: Cuándo, por qué y cómo

Las organizaciones están transformando sus negocios con tecnología inalámbrica y despliegues de IoT . Necesitan soluciones de conectividad rápidas y eficaces que les permitan completar sus proyectos con rapidez, llegar al mercado más rápido que la competencia y, al mismo tiempo, tener garantizada la longevidad del producto. Hay varias formas de lograr esos objetivos.

Un router o una pasarela estándar pueden ser la solución perfecta, si tiene requisitos de conectividad estándar. Sin embargo, si está desarrollando un producto para un nicho de mercado, o necesita un mayor control sobre las especificaciones de su producto, o tiene requisitos muy especializados, puede necesitar una solución a medida. Y es posible que la necesite rápidamente para alcanzar su objetivo de salida al mercado. 

Trabajar con un equipo de ingenieros profesionales con experiencia para diseñar y desarrollar un producto a medida, como un gateway o un router personalizado, es una forma excelente de lograr ese objetivo. Esto significa que su equipo puede mantenerse centrado y usted puede cumplir sus plazos.

En esta entrada del blog, hablaremos de las consideraciones sobre cuándo, por qué y cómo debe evaluar una pasarela o un enrutador personalizado, incluidos los factores de coste y otras consideraciones clave, y cuándo debe considerar traer Servicios de diseño de Digi Wireless (WDS) en su proceso de diseño y desarrollo.

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¿Cuándo y por qué tienen sentido los productos personalizados?

Las empresas se plantean desarrollar un producto a medida cuando tienen ciertas necesidades, como los requisitos normativos, o una determinada combinación de características, como interfaces de sensores únicos, interfaces de bus en serie o necesidades de computación de borde que no se encuentran en las pasarelas disponibles.

La cosa se pone muy interesante rápidamente, porque incluso cuando las empresas tienen los mismos requisitos a alto nivel, el desarrollo de la funcionalidad requerida puede variar mucho.

Por ejemplo, lo más probable es que dos empresas que necesiten enviar datos críticos a la nube tengan que hacerlo en circunstancias muy diferentes. Una empresa médica podría necesitar enviar a la nube señales de electrocardiograma directamente desde un paciente que lleva un sistema de ECG. En cambio, una empresa de tratamiento de aguas podría querer enviar a la nube datos de presión desde una bomba de agua situada en el sótano de un edificio. Estos casos de uso tienen necesidades muy diferentes desde el punto de vista del hardware, el software, la conectividad y la normativa. Al final, ambos envían datos críticos a la nube.

Las siguientes son las razones típicas por las que las organizaciones nos dicen que les gustaría evaluar una solución personalizada.
 

El proyecto tiene requisitos únicos

Por diversas razones, el producto final deseado puede tener requisitos específicos, como un tamaño de caja concreto, interfaces de conectividad particulares o una combinación de interfaces y protocolos que no están disponibles en una solución estándar.

Por ejemplo, en función del entorno o de los casos de uso específicos del producto, el dispositivo puede necesitar una carcasa reforzada para que pueda funcionar en un barco en el que esté expuesto al aire salado, como en una aplicación militar. O la aplicación puede requerir un bus CAN o Modbus, y también la capacidad de ejecutar DigiMesh o Zigbee, así como LoRA o Bluetooth. En muchos casos, es posible que la empresa no necesite todas estas opciones de inmediato, pero sabe que las necesitará en el futuro, por lo que desea incorporarlas al producto desde el principio para que pueda adaptarse a esas necesidades.
 

El producto debe cumplir requisitos reglamentarios específicos

En sectores muy regulados, como las aplicaciones médicas, los requisitos normativos del producto previsto pueden ser tales que un producto estándar no sea suficiente.

Los productos sanitarios están sujetos a la norma IEC 60601. Se trata de una serie de normas para garantizar la seguridad y las prestaciones esenciales de los productos sanitarios.

Por ejemplo, en un sistema de ECG hay sensores conectados por cable al pecho del paciente, y es fundamental que el dispositivo no cause daños al paciente, como una descarga eléctrica. Digi Wireless Design Services está muy familiarizado con estos requisitos normativos, y puede garantizar que el dispositivo cumplirá con todas las normas IEC 60601, a la vez que podrá comunicarse de forma inalámbrica con la nube cumpliendo con todas las normas de certificación para dispositivos celulares.

El dispositivo debe tener un ciclo de vida prolongado

Esto también es muy habitual en los productos sanitarios. A diferencia de un producto comercial que puede tener una vida media de 5 años, los dispositivos médicos necesitan una vida extra larga debido a los gastos de desarrollo y certificación de esos productos. Los routers o pasarelas personalizados pueden proporcionar una forma de mantener esa vida útil del producto durante mucho más tiempo.

Los SOM (System on Modules)de Digi son muy populares para estas aplicaciones porque están diseñados para una larga vida útil del producto. Los dispositivos médicos personalizados diseñados con SOM de Digi suelen tener al menos 10 años de vida útil. Digi gestiona la obsolescencia, por lo que los cambios en los componentes se documentan, prueban y recertifican. Esto reduce los esfuerzos de ingeniería, pruebas, documentación y archivo para los fabricantes de dispositivos médicos.
 

La organización quiere el control total del producto

Por diversas razones, muchas organizaciones desean un control total de su diseño y propiedad intelectual (IP). El diseño de la pasarela personalizada permite implementar los casos de uso exactos y las necesidades futuras sin circuitos, software o funciones innecesarios que añadan costes y complejidad. Puede ser para garantizar la longevidad del producto, como hemos comentado, u otros requisitos empresariales. Por ejemplo, la organización puede querer tener la capacidad de trabajar con diferentes fabricantes contratados. Por todas estas razones, la organización tiene una ventaja sobre su competencia.

Ser propietario de su diseño, e incluso patentarlo para proteger su diseño y la propiedad intelectual de la empresa, puede tener sentido si tiene un producto único.
 

La organización quiere una ventaja competitiva

Esto es un complemento a la necesidad de control sobre su IP, como hemos comentado anteriormente. Para obtener una ventaja competitiva en el mercado, es posible que desee un producto nicho personalizado con propiedades únicas que sólo su organización puede ofrecer, tales como: indicadores personalizados, velocidad de datos, computación de borde, flexibilidad de protocolo inalámbrico, marca de la empresa, energía de la batería, impermeabilidad - la lista continúa. Es posible que también desee tener la capacidad de vender esa solución personalizada.
 

Evitar el exceso de costes de los productos y las "trampas"

Es importante comprender todo el espectro de factores y consideraciones a la hora de tomar decisiones sobre la selección, el diseño y el desarrollo de su producto. Los costes de desarrollo iniciales son sólo una parte de las consideraciones de coste en el ciclo de vida del producto. Esto significa que las decisiones que tome pueden tener un impacto tanto a corto como a largo plazo.

Después de muchos años de trabajar con organizaciones y equipos de desarrollo, y de ver una serie de desafortunados escenarios que se repiten, hemos desarrollado una "lista corta" de cosas que toda organización puede hacer cuando desarrolla e implementa una nueva pasarela o router personalizado para estar preparada para el éxito.

1. Cuando tenga requisitos de producto específicos o quiera tener un control total sobre el diseño y la propiedad intelectual de su producto, considere un diseño de producto a medida. Asegúrese de documentar los casos de uso y los requisitos de todo el sistema que respaldan el plan de negocio. Hemos visto a clientes revolcarse de un lado a otro sin una definición clara y planes de arquitectura, lo que provoca grandes costes de desarrollo indebidos.
2. Cuando tome decisiones sobre su producto, piense a largo plazo. Tenga en cuenta el ciclo de vida del producto y los costes asociados de rediseño y recertificación si selecciona componentes o características de diseño que tienen una vida limitada.
3. Recuerde los costes de despliegue, aprovisionamiento, control, actualización y mantenimiento de la seguridad de los productos. IoT los dispositivos se despliegan a menudo en grandes cantidades, en zonas fuera de alcance o peligrosas, o en lugares remotos. Para mitigar los costes de mantenimiento continuo, como la resolución de problemas y las actualizaciones de seguridad y firmware, necesitará un sistema de gestión integrado. Los dispositivos de Digi disponibles en el mercado integran Digi Remote Manager®, y Digi WDS puede integrar esta valiosa herramienta de gestión en diseños personalizados.
4. Evite la "Revisión G" de la PCB. Si trabaja con un equipo de diseño subcontratado, asegúrese de que tiene experiencia en tecnología inalámbrica y celular. El diseño de sistemas que utilizan módems celulares es un proceso de diseño muy diferente al de la funcionalidad básica de RF. Los protocolos celulares actuales, como Cat-M y NB-IoT , están diseñados para una sensibilidad de recepción muy alta para ampliar el alcance. Esto significa que la gestión del ruido en su placa es un reto de diseño mucho más difícil. En WDS, entendemos estos problemas y podemos ayudarle a evitarlos en su diseño inicial, en lugar de aprenderlos por las malas - ¡en la tercera o cuarta vuelta de la placa!
5. Asegúrese de tener todo el archivo del historial de diseño. A continuación, puede llevar ese diseño a cualquier fabricante contratado. Hemos visto situaciones en las que la relación con un fabricante contratado se agrava, o en las que las instalaciones del fabricante de equipos experimentan un incendio catastrófico o un acontecimiento meteorológico, todo lo cual afectará a la capacidad de obtener el producto cuando se necesite.
6. Para cualquier aplicación crítica, mantenga un stock de seguridad. Esto significa que se anticipa a la posibilidad de necesitar más productos o componentes de su proveedor o ODM, y se asegura de tenerlos en stock. Esto es especialmente importante si compra productos maduros listos para usar que llevan unos años en el mercado, ya que es más probable que los componentes se queden obsoletos o que el producto sea sustituido por un modelo de nueva generación con características actualizadas.
7. Gestione su cadena de suministro. Conozca los plazos de pedido y envío, así como los planes de fin de vida de su empresa fabricante. Manténgase en contacto con los planes de despliegue futuros para garantizar la longevidad del producto y sus componentes.
8. Sea consciente de sus acuerdos contractuales. Si usted lleva su diseño a un ODM sin pagar los costes de ingeniería no recurrentes (NRE), ese ODM podría tomar su diseño y crear un producto y venderlo, ganando dinero con su IP. Trabajando con WDS usted es dueño de su diseño.

¿Por qué externalizar el diseño y/o el desarrollo de diseños personalizados?

Las razones para subcontratar trabajos de diseño e ingeniería suelen ser de dos tipos:

1. Proactivo: La organización reconoce la necesidad de un trabajo suplementario de diseño y desarrollo para aumentar su equipo, para asegurarse de tener los recursos con suficiente experiencia en el área para su aplicación específica y para el diseño, certificación y producción de dispositivos celulares e inalámbricos.
2. Reactivo: La organización se da cuenta de que ha tardado demasiado y quiere acelerar el desarrollo y reducir el tiempo de comercialización. El proceso de desarrollo o certificación del producto se ha tambaleado y el equipo de desarrollo necesita corregir el rumbo.

Veamos estos escenarios con más detalle.
 

Aumentar su equipo de desarrollo - Proactivo

Muchas organizaciones entienden de antemano que un proyecto de desarrollo a medida tendrá más éxito con la ayuda de un equipo subcontratado. Es posible que hayan evaluado sus recursos para gestionar el desarrollo de un proyecto único y se hayan dado cuenta de alguno o todos los siguientes aspectos:

• La organización no tiene el talento adecuado en su equipo interno necesario para desarrollar el producto, o el proyecto sobrepasará sus recursos existentes.
• La organización entiende bien sus competencias principales y los esfuerzos de ingeniería integrada detallada están fuera de su núcleo. Su equipo está centrado en las necesidades específicas del negocio, y asumir un gran proyecto único y no esencial probablemente desbaratará otros compromisos importantes.
• Carecen de las herramientas in situ y del equipo especializado para desarrollar y probar con éxito los productos inalámbricos. Por ejemplo, estos pueden incluir:
  • Cámara anecoica
  • Caja de llamadas (probador de radiocomunicación de banda ancha)
  • Jaula de Faraday en una habitación con pantalla para aislarse de la RF
  • Herramientas como analizadores de espectro para realizar sondeos de campo cercano en una placa para identificar la fuente de ruido
• Quieren agilizar el proceso con un desarrollo, unas pruebas y una certificación rápidos, con el menor número posible de giros de la placa.

Las organizaciones se plantean externalizar el trabajo de diseño personalizado cuando se dan cuenta, de entrada, de que el coste de realizar el proyecto internamente podría ser mucho mayor que contratar un desarrollo dedicado que cuente con las habilidades y los conocimientos necesarios para completar el proyecto rápidamente.
 

Escenarios de problemas y rescates de diseño - Reactivo

Son muchos los escenarios de problemas en los que un equipo de ingeniería como el de Digi WDS, con gran experiencia y conocimientos en la resolución de problemas de diseño y certificación, puede volver a encarrilar rápidamente un proyecto. Los escenarios que vemos incluyen los siguientes:

• La arquitectura no puede escalar para soportar el número de dispositivos en el campo. Una arquitectura inadecuada para el sistema puede provocar cuellos de botella en el servidor y la pérdida de datos o la caída del sistema. El diseño para el uso de un sistema como Digi Remote Manager permite a los clientes ponerse en marcha rápidamente sin problemas.
• Desafíos en el procesamiento de datos en la pasarela o el dispositivo sensor. A la hora de diseñar el sistema para que sea compatible con todos los casos de uso y requisitos, hemos visto cómo se utilizan tanto plataformas de procesamiento de tamaño insuficiente como núcleos de procesamiento muy sobredimensionados y de gran potencia. Ambas conducen a costes no deseados como: retrasos en el lanzamiento, coste excesivo del producto o ausencia de funciones.
• Problemas con las licencias de código abierto. Hemos tenido clientes que han sido tanto inconscientes como demasiado cautelosos a la hora de utilizar licencias de código abierto de otros componentes de software. WDS entiende estas preocupaciones y ayuda a las empresas a moverse por las aguas del código abierto. Puede encontrar información más detallada sobre este tema en nuestro artículo relacionado con los sistemas operativos de código abierto.
• Problemas para obtener una señal. Si un dispositivo no recibe señal, a menudo se debe a que el equipo de desarrollo está tratando de depurar un problema de telefonía móvil sin equipo para aislar el ruido, aunque haya una torre de telefonía móvil justo al final de la calle.
• Suelo de ruido frente a la sensibilidad de recepción. Si el "piso de ruido" es mayor que el piso de "sensibilidad de recepción", esto reduce efectivamente el rango de la señal. Es probable que la placa tenga ruido debido a errores de diseño evitables. Por ejemplo, con protocolos celulares como NB-IoT y Cat-M, se tiene una sensibilidad de recepción mucho mayor, y eso debe ser gestionado en el diseño de la placa.
• Problemas de certificación. A menudo, un producto no pasa las certificaciones y el equipo no puede determinar la razón. A menudo hablamos con equipos que han pasado por el proceso tres o cuatro veces, con un coste muy elevado, y su diseño sigue sin pasar las certificaciones.

En muchas de las situaciones problemáticas, la subcontratación de un equipo profesional de ingeniería desde un punto de vista proactivo podría haber resuelto los problemas más rápidamente y a un coste menor. Estamos encantados de ayudar a los equipos en cualquier momento de su proceso de planificación, arquitectura de sistemas, diseño, desarrollo o certificación, pero, naturalmente, le animamos a que se ponga en contacto con nosotros antes, para que podamos ayudarle a evitar los escollos y a sacar su producto al mercado de la forma más rápida e indolora posible.

 

Trabajar con Digi WDS

Los servicios de diseño inalámbrico de Digi pueden proporcionar cualquier nivel de asistencia, en cualquier punto del proceso de diseño, creación de prototipos, desarrollo y certificación. Naturalmente, cuanto antes, mejor, ya que disponemos de los recursos dedicados, los equipos de laboratorio y la experiencia necesaria para evaluar todos sus requisitos y conseguir rápidamente un producto listo para el mercado.

Además, podemos recomendar, desarrollar e integrar los componentes, antenas, puertos, protocolos, software y herramientas de gestión adecuados para ayudarle a gestionar los costes y garantizar el éxito de su proyecto. Digi WDS cuenta con décadas de experiencia en el desarrollo y la integración de software personalizado, computación de borde personalizada y electrónica personalizada. Póngase en contacto con nosotros en www.digi.com/ContactWDS para iniciar la conversación sobre cómo poner esa experiencia a su servicio.