IoTエンジニアはスペシャリストのスペシャリスト。 彼らは、コンピューター サイエンス、ハードウェア設計、機能セットを特定のユース ケースに合わせる方法を知っています。 彼らは、マイクロコントローラー、ファームウェア、およびネットワーキングを理解しています。 これらの要素を組み合わせてユーザーに真の価値をもたらす方法を知っています。 しかし、そのような専門知識があったとしても、IoT 製品のすべての要素をゼロから構築する必要はありません。
たとえば、セルラー モジュール (セルラー IoT デバイスでデータを送受信するチップセットとソフトウェア) を取り上げます。 Cat 1、NB-IoT、LTE-M などの IoT 固有のセルラー技術の台頭により、モバイル ネットワーク経由で製品を接続することがかつてないほど普及しています。 実際、セルラー IoT 市場は 2022 年から 2026 年の間にほぼ XNUMX 倍になると予想されており、世界の推定値は ２０２２年の１７４億４０００万ドル 後期までに。
だけど セルラー接続 には多くの変数があり、これらの IoT 接続を作成するモジュールは複雑です。 適切なチームがあれば、自分のチームを構築できます。 問題は、現場に数百万台のデバイスを配置して大規模に展開しない限り、その投資の見返りがほとんど得られないことです。
さらに、柔軟性と信頼性に優れたセルラー モジュールも数多く提供されています。 仮想プラグアンドプレイのシンプルさを実現するように設計されたものもあり、事前にプロビジョニングされたネットワーク アクセス、電源管理ファームウェア、さらにはモバイル仮想ネットワーク オペレーター (MVNO) を介したプリペイド接続を備えた組み込み SIM を備えています。 IoT 機能を既存の製品に追加する場合、または最大の市場以外に販売する場合、通常、賢明なビジネスの動きは、独自の製品を構築しようとするのではなく、IoT モジュール プロバイダーと提携することです。
なんで？ 一言で言えば、複雑さ。 ここでは、セルラー IoT モジュールを構築するために必要なものと、信頼できるパートナーからモジュールとサポート サービスを調達することがしばしばより良い選択である理由を説明します。
セルラーモジュール設計の 4 つの要素
セルラー モジュールの構築は XNUMX つの作業ではありません。 これは広範な設計プロジェクトであり、コンピューター サイエンスの複数のコンポーネントと分野をカバーしており、それぞれに深い専門知識が必要です。 基本的に、セルラー モジュールの設計には、次の XNUMX つの要素すべてに集中的に取り組む必要があります。
#1: ハードウェア設計
セルラー モジュールの物理的な部分から始めましょう。データ トラフィックを処理するモデム、アンテナ、およびマイクロコントローラー ユニット (MCU) です。 モデムをゼロから構築するのは、モデム メーカー以外にはありません。 つまり、地域展開、帯域幅のニーズ、適切な消費電力など、ユース ケースの技術要件に一致するサードパーティ製モデムを調達する必要があります。
アンテナを選択する必要があります (単一アンテナのセルラー技術の場合 猫1 bis) またはアンテナ (デュアル アンテナ アプリケーションの場合)。 また、モデムとシームレスにインターフェイスし、デバイスをユーザー アプリケーションに接続する処理を処理する MCU が必要です。 世界的なサプライ チェーンが混乱している現在、これら XNUMX つのテクノロジすべてが利用可能であり、手頃な価格であるという保証はありません。
しかし、適切な機器の選択は始まりにすぎません。
- モデムを機能させるには、製造元のフィールド アプリケーション エンジニアと長時間にわたって緊密に連携する必要があります。
- データを送信するには、アンテナを完全に統合する必要があります。
- また、さまざまなセルラー バンドと接続オプションの統合を最適化する必要があります。
ハードウェアを最適化したとしても、もう XNUMX つの重要なステップがあります。 企業コンプライアンス. ハードウェアは PTCRB認証 グローバルネットワークでの相互運用性を確保します。 また、デバイスを展開する場所によっては、 米国連邦通信委員会 (FCC)、 European Union (CE マークの場合)、および/またはその他の地域当局。 これらの認定は安くはなく、取得には多くの労力が必要です。
#2: ファームウェア開発
経験豊富なファームウェア開発者でさえ、深い専門性に満ちた分野であるセルラー モジュールを扱う場合、学ぶべきことがたくさんあります。 複雑さを説明するために、カスタム IoT チップに取り組んでいるファームウェア開発者向けの不完全なタスク リストを次に示します。
- ファームウェア スタックのエコシステムの選択: (Zephyr、FreeRTOS、ThreadX、Linux など)
- エコシステムが選択したモデムとチップセットを完全にサポートしていることを確認する
- すべてのモデム機能の AT コマンドをラップできる、新しいモデム ドライバの作成
- ドライバー内のすべての AT コマンドのデバッグ
- MCU のすべての無線アップデートの設計
- デバイスの物理メモリの暗号化テクノロジの選択 (VPN、セキュア エレメント、TLS など)
- デバイスとの間でメッセージをパッケージ化する方法の決定
- データの構造化フォーマットの選択 (プロトコル バッファ、JSON など)
もちろん、ファームウェアが書き込まれたら、それを維持する必要があります。 カスタム セルラー モジュールを構築すると、システムの寿命が尽きるまで自力で作業できます。
#3: クラウド開発
ファームウェアは、デバイス上のデータ処理を処理します。 真の接続を実現するには、独自のユース ケースをサポートするクラウド サービスも必要です。 これには、次のジョブを含むがこれらに限定されない大規模なクラウド開発が必要です。
- リモートでファームウェアのインストールやアップデートが可能なデバイスサービスの本格展開
- クラウド アーキテクチャを定義し、すべてのマイクロサービスに最適なテクノロジを選択する
- クラウド サービスへのすべてのデバイスの完全な統合 (主要なクラウド ベンダーはエンドポイントと証明書のみを提供し、残りはユーザー次第であることに注意してください)
- スムーズなデバイス オンボーディング プロセスの作成
- すべての潜在的な障害状態を定義し、適切な障害と回復のための修正をそれぞれに実装する
- 送信間のデータの一時ストレージ
このクラウド開発はすべて、顧客が実際に直接体験するソリューションの一部であるユーザー アプリケーションやデバイス機能に集中したい開発者にとって、好ましくない気晴らしになる可能性があります。
#4: MVNOキャリア統合
動作中のセルラー モジュールの最後の部分は、ユーザーが制御できるものではありません。これは、ネットワーク自体へのアクセスを処理する接続プロバイダーである MVNO とのパートナーシップです。 選択した MVNO によっては、デバイスが特定のタイプの SIM (マルチ SMSI、 eSIM、iSIM、ネイティブ SIM など）。
SIM テクノロジーを MVNO のシステムに合わせると、さらに多くの決定を下す必要があります。 デバイスのアクティブ化と廃止、および途中でのデータ消費の管理を可能にするプラットフォームが必要になります。 クラウド アプリケーションを接続プラットフォームと統合する必要があります。 また、システムのデータ使用量を予測する必要があります。 これは、データ レートに基づいて課金される可能性がある MVNO との交渉を成功させるために不可欠です。
セルラーモジュールコンペティション
モジュール設計プロセスのあらゆる段階で、競争に直面します。市場で確立された巨大な存在でない限り、規模の経済を利用することはできません。 つまり、大手の競合他社よりも、SIM とデータの料金が高くなります。
これは、独自の IoT チップを構築するのではなく、統合モジュール ベンダーと協力するビジネス上のもう XNUMX つの議論です。 これらのベンダーは、規模の経済を活用して、接続の価格を引き下げています。 さらに良いことに、独自のセルラー モジュールを構築するコストと難しさを軽減できます。また、この記事はその複雑さの表面をなぞったにすぎませんのでご安心ください。
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- 情報源： https://www.iotforall.com/thinking-of-building-your-own-cellular-module-heres-what-it-takes
