Produktentwicklung für das Internet der Dinge (IoT)

(Bildquelle: Molex)

Sie entwickeln Produkte für das Internet der Dinge (IoT)? Dann sollten Sie zuerst über folgende 4 Punkte nachdenken.

Sie möchten Ihren Kunden über IoT-Produkte mehr Lösungsoptionen zur Verfügung stellen? Dann holen Sie am besten erst einmal tief Luft, bevor Sie in die Weiten des IoT eintauchen. Es ist nämlich alles andere als einfach, IoT-Entwicklungen zu einem vernetzten System zusammenzuführen. Viele Komponenten spielen eine wichtige Rolle bei der Bereitstellung eines in seiner Gänze hervorragenden Designs für vernetzte Produkte und ihre Interaktionen, wenn sie in einem IoT-System bereitgestellt werden.

Wenn Sie mit der Entwicklung Ihres Produkts für den IoT-Markt beginnen, kann es eine überwältigende Erfahrung sein, festzustellen, wie komplex dieser Prozess ist. Da sich diese Branche kontinuierlich weiterentwickelt, sollten Sie beim Design Ihrer Geräte unterschiedliche Designanforderungen und Protokolle berücksichtigen. Die IoT-Experten von Cisco haben verschiedene Faktoren identifiziert, über die vor dem Start des Entwicklungsprozesses nachgedacht werden sollte.

Befassen Sie sich mit diesen vier wichtigen Aspekten, bevor Sie mit der Entwicklung beginnen:

1. Reichweite
2. Hochfrequenzbänder
3. Stromverbrauch
4. Topologie

1. Kenntnis der Reichweitenanforderungen

Es gibt verschiedene Arten der drahtlosen Kommunikation, die in drei Kategorien eingeteilt werden können: kurze, mittlere und hohe Reichweite. Jede dieser Kategorien deckt abhängig von Ihren Anforderungen einen anderen Bereich ab. Für die Kommunikation über kurze Distanzen, z. B. per Bluetooth, muss die Entfernung zwischen zwei Geräten geringer als 100 Meter (m) sein. Zigbee und Wi-Fi fallen in die Kategorie „mittlere Reichweite“ und decken Entfernungen zwischen 100 m und weniger als ca. 1,6 Kilometer (km) ab. Für größere Entfernungen sind Kommunikationstechnologien für hohe Reichweiten erforderlich, z. B. 4G.

Ob Ihr Gerät in Innenräumen oder Außenbereichen zum Einsatz kommen soll, wirkt sich ebenfalls auf seine Reichweitenanforderungen aus. Abhängig von seiner Umgebung können funktionale Unterschiede auftreten, die sich auf die für das Gerät erforderliche Kommunikationsreichweite auswirken können.

Sie sollten sich also zwei Fragen stellen, wenn Sie die Anforderungen für das Design Ihres IoT-Geräts ermitteln:

- Wie groß ist der gewünschte Bereich, der abgedeckt werden soll?

- Muss ein Unterschied für die Verwendung in Innenräumen und Außenbereichen gemacht werden?

2. Hochfrequenzbänder: mit oder ohne Lizenz?

Wenn Sie sich für eine drahtlose Verbindung entscheiden, ist es zwingend erforderlich, zwischen lizenzierten oder nicht lizenzierten Hochfrequenzbändern zu wählen. Bei der Wahl von lizenzierten Hochfrequenzbändern dürfen diese nur von dem Unternehmen verwendet werden, das sie lizenziert hat (im Gegensatz zu nicht lizenzierten Bändern, die von jedem verwendet werden können). Netzwerkstörungen sind daher ein wichtiger Punkt, wenn nicht lizenzierte Frequenzbänder verwendet werden. Es gibt einige wichtige Unterschiede zwischen beiden, die berücksichtigt werden sollten. Diese sind im Folgenden angegeben:

Nicht vergessen: Nur weil für ein Hochfrequenzband keine Lizenz benötigt wird, bedeutet das nicht, dass keine Gesetze gelten oder diese nicht durchgesetzt werden. Nicht lizenzierte Frequenzbänder unterliegen der Kontrolle durch Gesetze, bieten jedoch nicht denselben Schutz wie lizenzierte Frequenzbänder.

3. Der Stromverbrauch des Geräts

Die Betriebskosten sind für die Vermarktung eines Produkts von großer Bedeutung, was den Stromverbrauch zu einem wichtigen Faktor für Geräte macht, die mit einer Steckdose verbunden werden. Falls für den ordnungsgemäßen Betrieb Ihres Produkts viel Strom erforderlich ist, kann es passieren, dass sich kostenbewusste Verbraucher aufgrund der anfallenden Stromkosten gegen einen Kauf entscheiden.

Batteriebetriebenen Geräten sollte ebenfalls etwas Aufmerksamkeit geschenkt werden. Bedenken Sie, wie oft eine Batterie ausgewechselt werden müsste. Dies könnte durchaus Auswirkungen auf den Markterfolg der Geräte haben. Zu häufige Batteriewechsel oder Batterien mit zu wenig Leistung könnten potenzielle Käufer von einem Kauf abhalten.

4. Auswahl der optimalen Topologie

Das Designschema, das Ihrem Gerät die Verbindung mit Knoten und anderen Verbindungen in einer bestimmten Anordnung ermöglicht, wird als Netzwerktopologie bezeichnet. Im Bereich IoT gibt es insbesondere drei Haupttopologien, und zwar die Stern-, die Peer-to-Peer- und die Maschentopologie.

Sterntopologie: In einer Sterntopologie ist jedes Gerät mit einem zentralen Netzwerkknoten verbunden.

Peer-to-Peer-Topologie: In einer Peer-to-Peer-Topologie ist jedes Gerät mit anderen Geräten verbunden und verfügt über eigene, mit ihm verknüpfte Clients. Das Netzwerk wird nicht gestört, falls ein Gerät ausfallen sollte.

Maschentopologie: Eine Maschentopologie ist eine weiterentwickelte Form der Peer-to-Peer-Topologie, in der Geräte untereinander verbunden sind und somit mehrere Pfade im Netzwerk schaffen.

Berücksichtigen Sie diese unterschiedlichen Topologiestrukturen, wenn Sie für Ihr IoT-Produkt das beste System für optimale Leistung auswählen.

IoT-Produktentwicklung mit Molex und Digi-Key

Molex bietet technische Ressourcen und Branchenexperten für eine einzigartige Führungsposition in der IoT-Welt. Wir liefern Lösungen, die gut für den IoT-Markt geeignet sind, wie man an unseren Fortschritten im Bereich der vernetzten Haushalte sehen kann. Besuchen Sie die Digi-Key-Webseite für Produkte von Molex, auf der Sie unter anderem Antennen, Sensoren, flexible Baugruppen und Schalter finden, die für IoT-Produkte benötigt werden. Die Digi-Key-Webseite für Mikroprodukte dürfte ebenfalls von Interesse sein. FFC/FPC-Steckverbinder, HDMI-Steckverbinder, Mikro-USB-Produkte und Kabelkonfektionen stellen nur einen geringfügigen Teil unseres umfangreichen Angebots an elektrischen Verbindern dar. Wir verlassen uns außerdem auf unsere Kernkompetenzen, um Elektronikprodukte anbieten zu können, bei denen es sich um maßgefertigte, teilweise maßgefertigte oder handelsübliche Lösungen handelt.

Mit zunehmendem Wachstum des IoT-Markts erweitern viele Gerätehersteller ihre Systeme um weitere Sensoren und USB-Anschlüsse, um sie fit für „intelligente“ Technologie zu machen. Um diesem Anspruch gerecht zu werden, bietet Digi-Key USB-Module von Molex an. Diese USB-Module sind kompakt und können umgehend für die Prototyperstellung und Produktionsläufe eingesetzt werden. Sie ermöglichen eine bessere Platznutzung, senken die Entwicklungskosten und verkürzen die Markteinführungszeit. Besuchen Sie Digi-Key und erwerben Sie USB-Modulkits von Molex für Ihr nächstes IoT-Projekt.

Kostenlose IoT-Beispielkits (Artikelnr.: 9876516783-ND) sind auf Anfrage erhältlich (Angebot gilt nicht für Mitarbeiter von Molex oder Digi-Key). Schreiben Sie eine E-Mail an molex@digikey.com, um noch heute eines dieser Kits anzufordern, solange der Vorrat reicht.

Quelle:

1: Salgueiro, Gonzalo, et al. „Connecting Smart Objects“. „IoT Fundamentals: Networking Technologies, Protocols, and Use Cases for the Internet of Things“ von David Hanes, Cisco Press, 2017, S. 95–148.