OEM如何通过最佳产品设计方法快速将物联网网关产品推向市场

作者：Dhaval Parikh，Purva Shah，Nupur Patel

利用生产就绪型网关平台并进行定制，以加快上市时间并降低所需配置和无线连接选项的成本

随着物联网趋势随着连接设备数量的增加而增长，对物联网网关的需求也显着增加，并将继续呈指数级增长。全球物联网网关市场将在 2017 年至 2023 年间以 30.9% 的速度增长（根据一份研究报告“按硬件、最终用途和地理划分的物联网节点和网关市场 - 到 2023 年的全球预测”按市场和市场）。实现对物联网网关的需求是因为隔离系统正在迅速转变为无处不在的互联网系统（也称为“连接设备”），该系统可用于通过利用物联网网关的各种无线连接技术来捕获和传达有价值的信息，以进行统一的边缘分析。换句话说，物联网网关通过提供基本的构建块来开发物联网设备和基于物联网云的应用程序之间的安全强大的无线连接，从而发挥着至关重要的作用。

OEM希望提供一个网关/集线器来连接其现有的无线设备组合，主要考虑三个主要方面 - 第一，成本，第二是系统的整体效率和有效性，第三，它提供的灵活性，以设计随着时间的推移而发展的定制物联网解决方案。在设计物联网网关时，大多数OEM会考虑以下四种方法之一：

从头开始设计– 根据物联网用例的特定要求，使用所需的外形设计、无线连接和其他配置从头开始构建网关。虽然它有自己独特的优势，但这种方法在很大程度上增加了成本和上市时间。

基于开放平台的解决方案– 利用基于开放平台的解决方案，如 Raspberry Pi、Arduino 和 beaglebone，无需大量编程即可实现定制的网关产品。此方法适用于小型物联网应用，但不适用于大型物联网应用。

固定的基于配置的 OEM 解决方案– 购买一些知名供应商的生产就绪网关平台并构建 IoT 应用程序。大多数此类供应商都有固定的配置和外形设计。它们不提供针对特定需求自定义体系结构的灵活性。

模块化/可配置的OEM网关解决方案 – 一些供应商（如VOLANSYS）提供了一个生产就绪的物联网网关入门工具包平台，以构建可以通过模块化架构实施快速定制的物联网解决方案。这种白标网关解决方案适用于小型和大型物联网应用，因为它提供了灵活的架构和更快的上市时间。

前三种方法有多个缺点，可能会影响您的业务成本效益或时间效率。然而，第四种是中间方法，该方法非常灵活，也是对基于自定义配置的网关进行原型设计的最可行选择，允许早期现场试验，并且可以在减少时间、成本和风险的情况下支持大规模生产。

让我们看一下所有方法与从原型到生产的物联网网关产品开发生命周期中要考虑的关键因素的详细比较。

网关原型设计需要考虑的关键因素

在设计网关原型平台时，无论是从头开始构建还是利用可用平台，都需要考虑几个方面。其中一些解释如下。

外形设计：物联网网关结合了网络、控制和数据、安全、远程操作和集中管理等所有功能，通常被迫在尺寸和外形上妥协，而不是无风扇和无通风口设计。

硬件平台：对于大多数平台，硅板、引脚排列和连接器不够友好，无法使用该平台测试市场。此外，传统的原型设计与各种外设不兼容，这些外设限制了网关在多个应用中的使用。

无线连接：市场上大多数原型就绪网关都使用ZigBee，Wi-Fi，LTE，Thread，Z-Wave，Sub-GHz RF等标准提供有限的有线和无线连接选项，其中一些可能无法作为选项提供。此外，为南向和北向连接提供更多选项可以延长上市时间。允许产品开发人员从北向接口（WiFi，LTE，以太网）和南向接口（ZigBee，Z-Wave，LoRaWAN，Sub-GHz）中进行选择的解决方案在市场上非常罕见。

预合规：最关键的阶段是在网关投放市场之前获得认证，因为认证过程非常耗时。因此，需要及时解决合规前的考虑因素。在当今快节奏的市场中，认证就绪平台在产品发布前将PDLC缩短了近三个月的时间。如果平台未经过预认证，此类产品投放市场的总时间将显着增加。目前市场上很少有网关提供FCC / CE / IC预认证以及多种连接选项，如Zigbee®，Thread，Wi-Fi / 3G和蓝牙。

让我们快速比较一下这些因素在所有四种设计方法中的表现。

#	从零开始设计	基于开放平台的解决方案	基于固定配置的 OEM 解决方案	模块化/可配置的OEM解决方案–VOLANSYS模块化物联网网关
外形设计	根据所需的外形要求从头开始设计	固定外形设计	固定外形设计，尺寸：220+ mm x 210+ mm x 60+ mm和现成的外壳选项	优化且可定制的外形设计，适用于各种用例，尺寸：150 mm x 100 mm x 30 mm和时尚的塑料外壳
硬件平台	确定和设计最适合的硬件平台并设计机械外壳	众所周知的四核ARM Cortex-A53或其他处理器选项，具有Linux操作系统和I/O支持USB，串行接口，CAN，HDMI等	固定处理器，操作系统（Linux/Yocto）和I/O支持USB，I2C，SPI，CAN，UART或其他	i.MX6UL UltraLite ARM® Cortex-A7®处理器，带操作系统（选项：Linux，Yocto，OpenWRT，Brillo）和I/O支持USB，I2C，SPI，CAN，UART，I2S，LCD，SDIO，智能卡
无线连接	根据要求从头开始构建	有限的北向或南向连接选项	支持固定的北向或南向连接选项	南向连接（ZigBee，Z-Wave，LoRaWAN，Thread，Sub-GHz）和北向连接（Wi-Fi，LTE，以太网）
预合规	根据合规性和认证要求进行学习和设计	未完成的合规性和认证	符合 RoHS 标准，并通过 FCC、CE、IC 认证	符合 RoHS 标准，并通过 FCC、CE、IC 认证

大批量网关生产需要考虑的关键因素

OEM 在为大批量生产准备网关原型设计时面临多重挑战。为了避免这些挑战，一些 OEM 可能会考虑为其网关要求选择生产就绪平台。下面解释了OEM在大批量生产网关时需要考虑的一些因素。

NRE 收费 –如果网关原型平台在 OEM 在生产后交付第一个单元之前不符合定义的产品要求，则由于缺乏围绕工具外壳、认证和采购最小起订量的预先规划，高昂的 NRE 费用可能会降低公司利润。总生产成本增加主要是由于定制产品，并将工程和生产资源从标准、一致的产品线转移到一次性设计，几乎没有机会通过大规模生产收回设计成本。通过降低 NRE 费用，OEM 可以更好地将投资用于其解决方案的促销和品牌开发。

大批量供应：对于快速发展的市场，每年供应10K是一个小批量。它限制了一些试图创新终端应用的参与者，增加了研发时间、原型开发时间、生产时间和测试市场的时间，增加了在市场上推出的总时间。

支持芯片下放或产品增强：深思熟虑的产品原型设计应使用架构良好的网关来完成，该网关已做好生产准备，并满足所有关键产品要求。在最初的客户试用后，当生产达到一定数量时，产品应转换为芯片化版本以支持大批量。

#	从零开始设计	基于开放平台的解决方案	基于固定配置的 OEM 解决方案	模块化/可配置的OEM解决方案–VOLANSYS模块化物联网网关
非公路收费	高 NRE 费用	高 NRE 费用	低 NRE 费用	最低 NRE 费用，使公司能够更好地管理用于产品促销和营销的现金
大批量供应	需要大量的时间和精力，同时不影响特性和功能	需要时间和精力才能在特性和功能上毫不妥协	轻松支持大批量供应，但对特性和功能进行了一些妥协	支持中大批量生产和供应，而不会影响特性和功能。
支持芯片减少或产品增强	需要花费大量时间和精力来获得芯片降低版本和其他增强功能	需要时间和精力来开发芯片降低版本和其他增强功能	这样的平台对定制不太友好	快速轻松地实现芯片下版本。它可以通过模块化和基于SDK的架构来满足定制需求

总结：

如前所述，在从原型到生产的物联网网关产品开发路线图中，如果不选择模块化方法，OEM 必须妥协一个或另一个因素。VOLANSYS的模块化物联网网关是一种解决方案，是上述方法的最佳选择。该智能网关参考平台采用模块化硬件架构、多无线电连接、多操作系统支持高效开发，并通过了 FCC/CE/IC 认证。对于最终用户，它可作为购买选项随时使用。对于 OEM 来说，它是可配置的，并可作为白标构建选项提供，帮助他们进入物联网领域，包括家庭、建筑、制造、医疗保健、运输和其他物联网就绪行业，并缩短上市时间、降低工作量和成本。

审核编辑：郭婷