Elección de módems celulares: la reina dramática del diseño de hardware

Entonces, visitó una feria comercial y escuchó acerca de esta nueva y genial idea llamada Internet Of Things; ahora es el momento de crear su propio producto de IoT. Sabes que esto es IoT, tu widget D’lux® posee tienes una conexión a Internet, pero ¿cuál elegir?

Podrías usar WiFi o Bluetooth pero eso sería muy complicado. ¿Quizás LoRaWAN? Todos los niños geniales están usando LoRa para redes inalámbricas de mediano o largo alcance en la actualidad, pero eso todavía necesita una estación base y Widget D'lux® será un fenómeno global. O al menos un fenómeno más allá de las paredes de tu dormitorio. Y usted cuánto odio prepara un usuario. ¡Así que es un módem celular! Pero, ¿qué debe hacer para incluir legalmente uno en su producto? Bueno, eso es un poco complicado.

Ya hemos hablado antes de la certificación gubernamental (en serio, lee ese artículo. ¡Bob hizo un gran trabajo!) Y aquí es totalmente importante, pero los módems celulares le agregan algunas capas a esa cebolla. Hay muchos puntos de entrada a esta discusión, así que elijamos uno y profundicemos.

Certificado: intencional, no intencional, múltiple

Entonces, ¿qué tipo de certificado gubernamental necesitará antes de poder enviar su producto? Hay algunos. Si planeas encender tu celular plu Todo el dispositivo deberá estar certificado para radiación intencional para garantizar que las radios que desea utilizar se comporten bien (no emitan demasiada energía para determinadas bandas de frecuencia). Si planea activar Widget D'lux® general que también deberá comprobarse en busca de emisiones no intencionales para asegurarse de que no hay demasiada energía electromagnética que no tenía la intención de emitir. Si desea agregar otra radio como Bluetooth o WiFi, también existe un certificado de radio múltiple para buscar problemas causados ​​por varias radios al mismo tiempo.

Afortunadamente, existen algunos trucos que podrían facilitar ese proceso. La prueba y certificación de varios radiadores es importante solo cuando más de uno está funcionando al mismo tiempo. ¿Quizás la aplicación se pueda ajustar para que no necesite, digamos, Bluetooth al mismo tiempo que la conexión celular? ¿O simplemente enciende la radio WiFi cuando la señal del celular cae por debajo de cierta fuerza y ​​luego la radio se apaga? Siempre que solo esté encendido un transmisor, no necesitará certificados adicionales. Aunque si hay siempre un caso en el que ambos pueden ser a la vez, debe estar debidamente atestiguado.

Una excepción aún más específica es usar WiFi para recopilar ESSID y MAC de acceso para ayudar con la geolocalización. La búsqueda activa de AP puede ser más rápida, pero si se apega al escaneo pasivo, la radio WiFi nunca lo hará. transmite. No se requiere certificación adicional.

Alternativamente, algunas certificaciones modulares (llegaremos a eso en un momento) le permiten evitar la certificación de radiador doble si las antenas de diferentes radiadores están lo suficientemente separadas (aquí hay un ejemplo con una separación de 20 cm). La información específica sobre esto puede encontrarse en una donación a la FCC de un dispositivo determinado como este. (Nota: ¡Hable con su NRTL sobre esto! Leer la subvención vinculada con atención no comprende cuáles son los requisitos. Por supuesto es. Al final del día, el ingeniero de pruebas en el laboratorio elegido tendrá que firmar los resultados de su prueba, por lo que su opinión puede ser más importante)

También hay una lista completa de tipos de dispositivos exceptuados de ciertos tipos de pruebas de emisiones. Por ejemplo, algunos tipos de dispositivos y dispositivos automotrices no necesitan pruebas. Aunque si tienen radiadores intencionales, deben cumplir con las leyes pertinentes. Por lo tanto, es probable que los dispositivos como underglow para su elegante traje corporal no necesiten probarse durante tanto tiempo, ya que no hay una aplicación Bluetooth para configurar.

No entraremos en más detalles sobre cómo se realizan estas pruebas. Nuevamente, consulte el artículo de Bob sobre pruebas de la FCC para obtener información más detallada.

Certificación específica de celda: PTRCB

¡Bien! Si eso no es suficiente para usted, también necesitará algunos certificados adicionales específicos de la celda: un certificado PTRCB y / o un operador. El trabajo de la FCC es asegurarse de que su dispositivo funcione bien con todos los demás y que las transmisiones estén generalmente disponibles para ser compartidas. No les importa si su dispositivo realmente funciona o no obras (¡aunque les importa si se rompe debido a la sensibilidad a las descargas electrostáticas!). Los operadores de telefonía celular, por otro lado, deben asegurarse de que su dispositivo obedezca sus especificaciones de red para que no cause un deterioro general del servicio.

Gracias Cetecom

El objetivo final aquí es realmente la certificación del operador, lo que significa que el dispositivo certificado ha sido probado para funcionar con la mezcla específica de hierbas y especias que requiere Verizon. Un certificado de aerolínea es específico para esa red, aunque para muchas aerolíneas (en los EE. UU., AT&T, T-Mobile y Sprint) obtener esta certificación es en realidad un conjunto de pruebas realizadas de acuerdo con las especificaciones de un organismo llamado PTRCB. ¡Sorpresa! La PTRCB fue fundada por un consorcio de operadores para ayudar a probar y regular los dispositivos celulares.

Ve! ¿Todavía estás feliz de llevar Widget D’lux® a las multitudes hambrientas? ¿No? ¡Pero ni siquiera hablamos de costo y tiempo (decenas de miles de dólares y hasta decenas de semanas)! ¿Puedo oírte pedir una respuesta más fácil? Eso no parece muy divertido, pero creo que podemos explorar otras posibilidades.

Las palabras mágicas son "certificación modular". Los módems celulares vienen en todas las formas y tamaños, desde módems sin procesar y componentes de RF hasta desarrollos, diseñados para conectarlos a una placa. En el medio hay un punto óptimo donde los módems celulares están disponibles como módulos diseñados para instalarse permanentemente en un dispositivo terminal. En su forma más completa, estos módulos incluyen todo el hardware de RF.

Para todos los contenidos de certificación anteriores, excepto los módulos de radiación no intencional, los módulos de radiación pueden ser aprobados de diversas formas para su uso por un dispositivo terminal modular. Lo siento, sigue siendo una mala descripción. Eléctricamente, los componentes pueden ser probados y certificados por la FCC para su uso como radiadores intencionales y no intencionales. en otros productos TAMBIÉN "para uso modular". Siempre que cumpla con los términos de la concesión de certificación de la FCC, como no colocar otro radiador intencional demasiado cerca, la certificación continuará hasta el dispositivo final. Los módulos también se pueden probar para el uso final del dispositivo. Por lo tanto, ceñirse a módulos altamente certificados aprovecha al máximo un dispositivo para enviar.

Integrar el módem celular en el producto

Hay varias formas de integrar un módem celular y, afortunadamente, no todas tienen la misma carga regulatoria.

El tablero se llama "cerebro de pájaro".

Devkits y Bail Wire

Para la creación de prototipos y muy pocos productos, pegar un kit de desarrollo al resto de un sistema podría ser suficiente para generar un sistema a través de la puerta. Hay una serie de posibilidades en este espacio, siendo el Particle Electron probablemente el más conocido. Probablemente esta sea una buena opción cuando empiece, pero a menudo no habrá más desarrollos orientales para consumidores / prototipos disponibles en varios proveedores, es posible que no sean tan robustos para la instalación a largo plazo y es posible que no estén debidamente certificados para su uso en un comercial aparato. . Pero eso no significa que sean inutilizables.

Como señaló Make, el scooter reacondicionado de primera generación de Bird (valorado actualmente en más de $ 2 mil millones) contiene, sorprendentemente, Particle Electron en su placa principal en la parte superior del scooter. En la foto, parece que se quitó un conector USB y una batería JST, y toda la hija se puede soldar al scooter. Pero bueno, supongo que el envío del producto es lo más importante.

Módulo abajo

Hay muchos otros textos en este artículo, pero la explicación de una línea de la forma más fácil de integrar un módem celular en un producto es "usar un módulo". Como se mencionó anteriormente, los módems se venden empaquetados con muchos / la mayoría de sus bits de RF como módulos. Ya sea que se utilicen a través de agujeros, castillos o una rejilla de tierra desagradable, estos están diseñados para instalarse permanentemente en un producto final. Si elige uno que tenga las certificaciones correctas (incluidas todas las certificaciones), entrar en un módulo es la forma práctica más rápida de llegar al mercado, aunque es probable que los precios sean más altos que comprar un módem desnudo.

¿Qué hay dentro del módulo? Eso depende. Algunos son solo un módem con circuitos de soporte y un patrón de montaje estandarizado. Otros incluyen otro microcontrolador y pueden ser bastante capaces de ser el procesador de aplicaciones principal de su sistema. Hay algunas otras ventajas convenientes de seguir el camino modular:

  • Si un proveedor tiene un diseño de pines estandarizado, el uso de un módulo puede ofrecer una ruta de actualización en el futuro, mientras que las tecnologías celulares cambiarán. Esta es una característica principal de los módulos MultiTech y Digi.
  • Si un módulo agrega otra micro-mezcla, también puede agregar una buena envoltura alrededor de los comandos AT sin procesar con los que probablemente habla el módem. Esto puede facilitar la apertura de sockets TLS envueltos, el envío de mensajes de texto, etc. Los módulos de partículas y Digi ofrecen esto.
  • Los operadores requerirán que los módems estén actualizados o lo desconectarán de su red. Los módulos con microcontroladores incorporados pueden actualizarse por sí mismos con poca o ninguna intervención del desarrollador.
  • Algunos proveedores (Particle es un excelente ejemplo) ofrecen varios niveles de infraestructura en la nube, lo que puede facilitar la obtención rápida de un programa.
  • Una selección de proveedores modulares comunes son Particle (también tienen opciones sin devkit), Digi, MultiTech, NimbeLink y Link Labs.

    Módem abajo

    Las empresas que fabrican y venden módems celulares con mucho gusto los venderán para su uso en dispositivos finales (que en su opinión es internamente los módulos?). Pero al comprar un módulo Telit o u-blox o Sierra y colocarlo en una placa, tendrá que pasar por la mayor parte del laborioso proceso de certificación. Estos proveedores saben lo difícil que es ese proceso y lo ayudarán a determinar qué pruebas realizar y con quién hablar, pero seguirá siendo un proceso costoso y que llevará mucho tiempo. Esta complejidad es por qué los productos modulares existen primero; es tan difícil que es algo completo.

    Todo, excepto usar un módem directo, será más económico que un módulo y el tamaño se puede minimizar / adaptar a su aplicación.

    Chip abajo

    Si tuviera que construir un producto de muy alto volumen y realmente necesitara características inusuales o el costo más bajo posible, podría armar el módem celular usted mismo. Esta es, con mucho, la opción más cara, lenta y compleja. Se requiere toda la certificación.

    Aprender más

    Si realmente está haciendo esto, debería ser obvio ahora que necesitará ayuda. Ayuda experimentada. Una opción es contratar a un consultor. Pero otra es hablar con un laboratorio de pruebas. No todos los laboratorios serán fáciles de vivir / respirar Preguntas, pero algunos lo harán. Descubrí que es una buena señal cuando un laboratorio está listo para ayudar, quizás una característica útil a considerar al elegir con quién comerciar. En la región del Golfo hay muchas posibilidades. En ningún orden en particular he conocido a personas que trabajen con TÜV Rheinland, NTS (tenían pizza y refrescos para los clientes, una gran ventaja), Bay Area Compliance Labs, MET Labs y Cetecom. Idealmente, el laboratorio con el que trabaja también será con el que testifique.

    ¿Estás listo para darle vida a Widget D'lux®? ¿No? ¿Quieres volver a ESP8266 y protoboards en un zapato? Bueno, tal vez el mundo no necesite otro Termómetro IoT con publicidad dirigida.

    Nota: si no es obvio, esto debe considerarse como un consejo informal. Este es un rastro de migajas que conduce a un mayor conocimiento ... pero no lance un producto basado únicamente en lo que ha leído aquí.

    • Joel dice:

      Incluso después de todas las certificaciones y el pre-cumplimiento modular para ayudar ...
      Las empresas aún pueden enumerar firmware / hardware personalizado sin su propio sello de proceso de aprobación.

      Este artículo es un poco optimista hacia atrás, ya que la mayoría de las veces una empresa tiene que hablar primero con los operadores de red del operador. A pesar de esto, es un tipo de proyecto arriesgado, ya que las empresas de telecomunicaciones a veces revocan arbitrariamente hardware que puede cambiar sus objetivos comerciales actuales. (muchos sitios simplemente no tienen leyes antimonopolio reales para las telecomunicaciones)

      • TGT dice:

        "Muchos lugares simplemente no tienen leyes antimonopolio reales para las telecomunicaciones"

        ¡Qué exageración! En la mayoría de los casos, la legislación y los reglamentos pertinentes son de hecho las principales empresas de telecomunicaciones, pero visten un paño hecho con los restos sucios de una agencia gubernamental de tres letras.

    • erichay dice:

      Autoadhesivo descarado: algunos de los módems Sierra Wireless tienen unos bastante buenos. Puede escribir y ejecutar sus propios programas / firmware directamente en la serie de módems WP. También se pueden utilizar con un enchufe en lugar de soldar como en el software mango-red. Podría ser lo más parecido a un módem de código abierto.

    • Morberis dice:

      Digi y Multiconn tienen partes muy buenas para el negocio que es más sensible al precio y no necesita las garantías que las empresas como Pheonix Contacts ofrecen con sus productos inalámbricos.

    • Mohit Bhoite | मोहित भोईटे (@MohitBhoite) dice:

      La tierra de los testimonios celulares es realmente difícil de navegar. Particle ofrece una versión SoM del Electron llamada E-series, que está destinada a la producción en masa. También viene totalmente certificado: FCC, CE, IC y PTCRB.

      Nuestra intención siempre ha sido facilitar a los fabricantes, desarrolladores y clientes empresariales el paso del prototipo a la producción.

      Descargo de responsabilidad: soy ingeniero del Sr. HW en Particle.

      • Robot dice:

        ¡Olvidaste mencionar tus esculturas dignas de HaD!

        Como ex director de ingeniería en ODM, he fabricado múltiples productos modulares, modem e incluso de vacío y, hasta hace poco, el mayor inconveniente siempre ha sido la relación comercial con los proveedores de celulares. Para citar un ejemplo, mi primer producto de IoT móvil regresó en 2011 como parte de un programa piloto con Verizon y, aunque tuvimos mucho apoyo dentro de la empresa, el producto aún no ha visto el día debido a sus máquinas internas. .

        Eso está cambiando y empresas como Particle son en parte responsables de eso.

        • Kerry Scharfglass dice:

          Su trabajo es realmente increíble, ¿no?

        • Kerry Scharfglass dice:

          ¡Gracias por recordarnos que realmente no habíamos escrito el trabajo de Mohit antes! He elaborado una publicación que puede aparecer en los próximos días.

    • bredmanblog dice:

      Esa bola de texto fue realmente difícil de leer. ¿El autor (o editor) ha oído hablar de una partitura? Muy útil ...

      • Kerry Scharfglass dice:

        ¿Alguna parte en particular, en su opinión, necesita más masaje?

    • Brian dice:

      "El trabajo de la FCC es asegurarse de que su dispositivo funcione bien con todos los demás y que las transmisiones estén generalmente disponibles para ser compartidas. A ellos no les importa si su dispositivo realmente funciona o no (¡aunque sí les importa si se rompe debido a la sensibilidad de ESD!) ). "

      No entiendo. 47CFR 15 no dice nada sobre los requisitos de inmunidad. Y tampoco dice nada sobre las cosas de ISM en la parte 18. Quizás esté pensando en la serie IEC61000-4-x, que se cita en algunas normas de seguridad de productos. Pero no destinado a las cosas de este artículo para Norteamérica.

      Para ser claros, existen serios requisitos inmunológicos para asuntos médicos e industriales en América del Norte. Pero esto no entra en la FCC.

    • Leonard Medina dice:

      No soy tan inteligente como todos ustedes, y soy un anciano que simplemente se maravilla con toda la tecnología actual. Puede que quiera ser tan grande como todos ustedes. Te agradezco por permitirme participar en la grandeza.

    • Tegwyn☠Twmffat dice:

      ¡Buen artículo y comentarios interesantes! No me gustó la falta de una partitura, pero soy un gran amante de ... y me encantaría ver más de eso en HaD.

    • Nate B dice:

      Me gustaría ver un próximo artículo sobre módulos prototipo y cuáles están vinculados a qué servicios de back-end que se pueden usar con cualquier SIM antigua, cómo funcionan todos esos dispositivos de administración de portales, etc. Como aficionado, este laberinto en particular parece incluso más retorcido que las cuestiones de los testimonios legales.

    • dios indiferente dice:

      “¿Estás listo para darle vida a Widget D'lux®? ¿No? ¿Quieres volver a ESP8266 y protoboards en un zapato? Bueno, tal vez el mundo no necesite otro termómetro de IoT con publicidad dirigida. "

      ¿Pero qué quieres decir? ¡Mi termómetro estará realmente bien!

    • goAgrarian dice:

      Intentó utilizar la excepción de 20 cm para evitar la prueba de radiadores de dos propósitos (o para reducir el nivel de prueba), pero las reglas usan 20 cm para la distancia al cuerpo humano, no entre radiadores. Si lee su referencia con atención, esto quedará más claro.

      Este es un error común y me gustaría equivocarme, así que comparta primeros testimonios sólidos sobre su afirmación de que es verdad.

      • Kerry Scharfglass dice:

        Hmm, sí, parece que especifica “al menos a 20 cm de todas las personas” y también “no coopera con ningún otro transmisor excepto de acuerdo con los procedimientos de productos de transmisores múltiples de la FCC”, pero esas son dos afirmaciones separadas. Releí esa subvención, luego busqué otras, luego hablé con EE, que originalmente me mencionó la excepción. Y ... ¡nadie puede encontrar un documento escrito! Lo mejor que tenemos es "me dijo el ingeniero de pruebas de NRTL", que no es exactamente fácil de referenciar.

        • goAgrarian dice:

          Las opiniones no son útiles en este ámbito. Si tu dispositivo mágico te convierte en multimillonario, apuesto a que "un tipo en un sitio de prueba me dijo eso", no te ayudará a dormir por la noche.

          Hice un montón de representantes de la casa de prueba para tratar de darme la misma opinión, pero luego no puedo mencionar ningún testimonio claro de la FCC.

          De hecho, la FCC no define correctamente la ubicación conjunta. (Esta es una mina de oro para debatir entre otras cosas)

          Esto es un problema si desea producir / vender un producto que tenga WiFi y LoRa, o LTE y WiFi, etc. A menos que pueda probar / garantizar que no irradian al mismo tiempo. Problema porque puede costarle muchas pruebas de rendimiento adicionales y costosas.

          • Kerry Scharfglass dice:

            ¡En serio! Agregué una nota arriba para dejar más claro que si las personas están interesadas, deberían HACER MÁS INVESTIGACIÓN. En última instancia, parece que siempre que pueda convencer a cualquier ingeniero de que se registre en sus pruebas, si está bien ... está bien. Lo cual no es una excelente manera de diseñar un producto (a menos que pueda equipar líneas habilitadas para XOR para sus radios, supongo).

Maya Lorenzo
Maya Lorenzo

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