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사용자 커스텀 게이트웨이 및 라우터 : 시기, 이유 및 방법

 2020년 9월 25일 / Kevin Eichhhorst, Digi International 수석 솔루션 설계자 

조직은 무선 기술과 IoT 구축을 통해 비즈니스를 혁신하고 있습니다. 이들은 프로젝트를 빠르게 완료하고 경쟁업체보다 더 빠르게 시장에 출시하며 동시에 제품 수명을 보장할 수 있는 빠르고 효과적인 연결 솔루션을 필요로 합니다. 그 목표를 달성하기 위한 몇 가지 방법이 있습니다. 

표준 연결 요구사항이 있는 경우 기성 라우터 또는 게이트웨이가 완벽한 솔루션일 수 있습니다. 그러나 틈새시장을 위한 제품을 개발하고 있거나, 제품 사양을 보다 효과적으로 통제할 필요가 있거나, 매우 전문화된 요구사항이 있는 경우에는 맞춤형 솔루션이 필요할 수도 있습니다. 그리고 시장 진출 목표를 달성하려면 빠른 시일 내에 이 목표를 달성해야 할 수도 있습니다. 

숙련된 전문 엔지니어링팀과 협력하여 맞춤형 제품(예: 사용자 커스텀 게이트웨이 또는 라우터)을 설계하고 개발하는 것은 이러한 목표를 달성하는 훌륭한 방법입니다. 이것은 여러분의 팀이 집중력을 유지할 수 있고, 여러분은 여러분의 일정을 맞출 수 있다는 것을 의미합니다. 

이 게시물에서는 비용 요소 및 기타 주요 고려사항을 포함하여 사용자 지정 게이트웨이 또는 라우터를 언제, 왜, 그리고 어떻게 평가해야 하는지, 그리고 언제 Digi Wireless Design Services(WDS)를 설계 및 개발 프로세스에 도입할 것인지에 대한 고려사항에 대해 설명되어 있습니다. 

고성능 기성 솔루션을 찾으신다면 Digi 엔터프라이즈, 산업 및 운송용 셀룰러 라우터 및 Digi 셀룰러 게이트웨이의 전체 제품군을 참조하십시오. 

언제 그리고 왜 맞춤형 제품이 적절한가? 

기업들은 규제 요건과 같은 특정 요구 사항이나 고유한 센서 인터페이스, 시리얼 버스 인터페이스 또는 기성품 게이트웨이에서 찾을 수 없는 엣지 컴퓨팅 요구 사항과 같은 특정 기능의 조합이 있을 때 맞춤형 제품을 개발하는 것을 검토합니다.  

회사가 높은 수준에서 동일한 요구 사항을 가지고 있더라도 필요한 기능의 개발이 크게 다를 수 있기 때문에 많은 부분에서 흥미로운 결과를 발생합니다. 

예를 들어, 클라우드에 중요한 데이터를 전송해야 하는 두 회사가 있다고 하더라도 전송하는 상황이 매우 다른 환경일 가능성이 높습니다. 의료 회사는 심전도 시스템을 착용한 환자로부터 직접 심전도 신호를 클라우드로 보내야 할 수도 있습니다. 이와는 대조적으로, 한 수처리(Water treatment) 회사는 건물의 지하에 위치한 양수기로부터 압력 데이터를 클라우드로 보내야 할 수도 있습니다. 이러한 사용 사례는 하드웨어, 소프트웨어, 연결성 및 규제 관점 등 매우 다른 요구를 가지고 있습니다. 하지만 결국, 둘 다 클라우드로 중요한 데이터를 전송합니다. 

조직이 맞춤형 솔루션을 사용하고자 하는 일반적인 이유는 다음과 같습니다. 

고유한 요구사항이 있는 프로젝트 

다양한 이유로, 원하는 최종 제품은 특정 박스 크기, 특정 연결 인터페이스 또는 기성 솔루션에서 사용할 수 없는 인터페이스와 프로토콜의 조합과 같은 특정 요건을 가질 수 있습니다. 

예를 들어, 장치는 군사용과 같이 염분이 포함된 공기를 받을 보트와 같은 환경에서 수행될 수 있도록 경화된 케이스가 필요할 수 있습니다. 또는 응용 프로그램에서 CAN 버스 통신 또는 Modbus통신이 필요할 수 있으며, LoRA 또는 Bluetooth뿐만 아니라 DigiMesh 또는 Zigbee를 실행할 수 있는 기능도 필요할 수 있습니다. 대부분의 경우, 조직은 이러한 모든 옵션이 당장 필요하지 않을 수 있지만 향후 계획에 필요할 수 있으므로 이러한 요구 사항에 맞게 확장할 수 있도록 제품 앞에 이러한 기능을 구축하고자 합니다. 

특정 규제 요건을 충족해야 하는 장치 

의료 어플리케이션과 같이 규제가 심한 산업에서, 제품에 대한 규제 요건은 기성 제품으로 충분하지 않을 수 있습니다. 

의료기기는 IEC 60601 표준의 적용을 받습니다. 이는 의료기기의 안전성과 필수 성능을 보장하기 위한 일련의 표준입니다. 

예를 들어 심전도 시스템에는 환자의 가슴에 유선 센서가 부착되어 있기 때문에 감전 등 환자에게 해를 끼치지 않는 것이 중요합니다. Digi Wireless Design Services는 이러한 규제 요건에 매우 익숙하며, 기기가 모든 IEC 60601 표준을 충족하도록 보장할 수 있으며, 동시에 모든 셀룰러 기기의 인증 표준을 충족하는 클라우드에 무선 통신을 할 수 있습니다. 

수명 주기가 연장되어야 하는 장치 

이 것은 의료기기에서도 매우 흔한 경우입니다. 평균 수명이 5년인 상용 제품과 달리 의료기기는 제품을 개발하고 인증하는데 드는 비용 때문에 수명이 더 길어야 합니다. 사용자 커스텀 라우터 또는 게이트웨이는 제품 수명을 훨씬 더 오래 유지할 수 있는 방법을 제공할 수 있습니다. 

Digi SOM(System on Modules)은 제품 수명이 길기 때문에 이러한 어플리케이션에서 매우 인기가 있습니다. Digi SOMs로 설계된 맞춤형 의료기기는 일반적으로 최소 10년 이상의 수명을 가지고 있습니다. Digi는 노후화를 관리하므로 구성요소의 변경사항이 문서화, 테스트 및 재인증이 됩니다. 이를 통해 의료기기 제조업체에 대한 엔지니어링, 테스트, 문서화 및 문서 작성 공문을 줄일 수 있습니다. 

제품에 대한 완벽한 관리를 원하는 조직 

다양한 이유로 많은 조직들은 그들의 디자인과 지적재산권(IP)을 완전히 통제하기를 원합니다. 사용자 커스텀 게이트웨이를 설계하면 정확한 사용이 가능하며, 비용 및 복잡성을 가중시키는 불필요한 회로, 소프트웨어 또는 기능 없이 제거할 수 있습니다. 그것은 우리가 논의한 바와 같이 제품의 수명을 보장할 수도 있고, 또는 다른 비즈니스 요구 사항일 수도 있습니다. 이로 인하여 독자적인 디자인을 소유하고, 그 디자인과 회사의 지적재산권(IP)을 보호하기 위해 특허를 내는 것도 조직의 고유한 제품이 있는 경우 의미가 될 수 있습니다. 

이러한 모든 이유로 제품에 대한 완벽한 제품에 대한 관리를 하는 조직은 그들의 경쟁에서 한발 앞설 수 있습니다. 

경쟁 우위를 원하는 조직 

이것은 위에서 논의한 바와 같이 당신의 IP에 대한 통제와 관리의 필요성에 대한 부가적인 사항입니다. 시장에서 경쟁 우위를 확보하기 위해 사용자 지정 지표, 데이터 속도, 엣지 컴퓨팅, 무선 프로토콜 유연성, 회사 브랜딩, 배터리 전원, 방수 등과 같이 조직만이 제공할 수 있는 고유한 속성을 가진 맞춤형 틈새 제품을 원할 수 있습니다. 또한 그 맞춤형 솔루션을 판매할 수 있는 능력도 함께 요구될 것입니다. 

과도한 제품 비용 및 문제 방지 

제품 선택, 설계 및 개발에 대한 결정을 내릴 때 모든 요소와 고려사항을 이해하는 것이 중요합니다. 초기 개발 비용은 제품 라이프사이클의 비용 고려사항의 일부에 불과합니다. 이것은 당신이 내리는 결정이 장단기적으로 영향을 미칠 수 있다는 것을 의미합니다. 

수년간 조직과 개발 팀과 협력하고, 실패한 시나리오를 반복적으로 많이 본 후, 우리는 성공을 위해 설정할 새로운 사용자 커스텀 게이트웨이나 라우터를 개발하고 배치할 때 모든 조직이 수행할 수 있는 "짧은 목록(short list)"을 개발했습니다. 

1. 특정 제품 요구 사항이 있거나 제품의 설계 및 지적 재산권을 완전히 통제하고 싶을 때는 맞춤형 제품 설계를 고려해야 합니다. 비즈니스 계획을 지원하는 전체 시스템의 사용 사례 및 요구 사항을 문서화하십시오. 우리는 고객들이 명확한 정의와 아키텍처 계획 없이 허둥지둥 하는 것을 보았고, 이로 인해 많은 과도한 개발 비용이 발생하는 것을 보았습니다. 

2. 제품에 대한 선택을 할 때는 장기적으로 생각해야 합니다. 수명이 제한된 구성 요소나 설계 기능을 선택하는 경우, 제품의 라이프사이클과 재설계 및 재인증 관련 비용을 고려하십시오. 

3. 제품의 안전한 배포, 프로비저닝, 제어, 업데이트 및 유지에 드는 비용을 계산해야 합니다. IoT 장치는 다량이 배치되거나, 접근 금지 구역이나 위험 구역에 배치되거나, 원격 위치에 배치되는 경우가 많습니다. 문제 해결, 보안 및 펌웨어 업데이트와 같은 지속적인 유지보수의 비용을 줄이려면 통합 관리 시스템이 필요합니다. Digi 상용 장치는 Digi Remote Manager를 통합하고, Digi WDS는 이 유용한 관리 도구를 조직의 맞춤형 설계에 통합할 수 있습니다. 

4. PCB "Revision G"를 피해야 합니다. 아웃소싱된 디자인 팀과 함께 작업하는 경우, 그들이 무선 및 셀룰러 기술에 대한 전문 지식을 보유하고 있는지 확인하십시오. 셀룰러 모뎀을 이용한 시스템 설계는 기본적인 RF 기능과는 매우 다른 설계 과정입니다. Cat-M과 NB-IoT와 같은 오늘날의 셀룰러 프로토콜은 범위를 확장하고 매우 높은 수신 감도를 위해 설계되었습니다. 이는 보드의 노이즈 관리가 훨씬 더 어려운 설계 과제가 될 것을 의미한다. WDS에서는 이러한 문제를 이해하고 있으며, 세 번째 또는 네 번째의 보드 테스트를 통하여 어렵게 학습하는 대신 초기 설계에서 이를 피할 수 있도록 도움을 줄 수 있습니다. 

5. 설계 히스토리 파일 전체를 보유하도록 하십시오. 그러면 당신은 그 디자인을 어떤 계약 제조업체에도 가져갈 수 있습니다. 우리는 계약 제조업체와의 관계가 틀어지거나, CM 설비가 대재앙 화재나 기상사고를 경험하는 시나리오와 같이 갑자기 제품을 제공할 수 없는 상황에 마주할 때가 있습니다. 필요할 때 제품을 구할 수 있는 능력을 보유하여야 합니다. 

6. 중요한 용도의 경우 안전 재고를 유지하여야 합니다. 이것은 당신이 당신의 공급자나 ODM으로부터 더 많은 제품이나 구성품이 필요할 가능성을 예상한다는 것을 의미하며, 당신은 이것들을 재고에 가지고 있는지 확인합니다. 이는 특히 몇 년 전부터 시판되고 있는 기성품들을 구매하는 경우 특히 중요한데, 부품들이 구식이 되거나 업데이트된 기능이 필요할 때 대부분 차세대 모델로 제품을 대체할 가능성이 높기 때문입니다. 

7. 공급망을 관리하여야 합니다. 주문 및 배송 시간, 제조 회사의 수명 만료 계획을 숙지하는 것이 필요합니다. 제품 및 구성 요소의 수명을 보장하기 위해 향후 계획에 대해 사용자와 계속 연락하여야 합니다. 

8. 계약서상 내용에 대하여 숙지하고 유의해야 합니다. NRE(Non Recurring Engineering) 비용을 지불하지 않고 ODM으로 설계를 가져가면 ODM이 설계를 가져와서 제품을 만들어 판매하여 IP로 수익을 올릴 수 있을 것입니다. WDS와 함께 작업하면서 자신의 디자인을 소유하십시오. 

설계 및/또는 사용자 정의 설계 개발을 아웃소싱해야 하는 이유 

설계 및 엔지니어링 작업을 아웃소싱해야 하는 이유는 일반적으로 두 가지로 분류됩니다. 

1. 사전예방: 조직은 팀을 확장하고, 특정 어플리케이션 및 셀룰러 및 무선 장치 설계, 인증 및 생산을 위한 영역에서 충분한 경험을 가진 리소스를 확보하기 위해 추가 설계 및 개발 작업의 필요성을 인식하여야 합니다. 

2. 문제대응: 일반적으로 회사나 조직들은 개발기간이 많은 시간이 필요하다는 것을 알고 있기 때문에 개발을 가속화하고 시장 출시 시간을 단축하는 것을 원합니다. 제품 개발이나 인증 과장에 대하여 많은 업체들은 대부분 난항을 겪고 있고, 개발팀에서는 이를 수정하는 과정이 필수입니다. 

이 내용들을 좀 더 자세히 살펴봅시다. 

개발 팀 강화 – 사전 예방

많은 회사나 조직들은 맞춤 개발 프로젝트가 아웃소싱 팀의 도움을 받는 것이 가장 성공할 것이라는 것을 알고 있습니다. 일회성 프로젝트의 개발 관리를 위한 자원을 평가하여 다음 사항의 일부 또는 전부를 실현했을 수 있습니다. 

> 조직이나 회사의 내부팀에게 제품을 개발하는데 필요한 적절한 인재가 없다면 기존 리소스를 과도하게 활용할 가능성이 높습니다.

> 관련 조직이 핵심역량을 잘 이해하고 있다면, 이와 같이 적절한 인력없이 프로젝트를 진행했을 때 세부적인 임베디드 엔지니어링 노력에 대하여 핵심을 벗어날 수 있다는 것을 알고 있을 것입니다. 그들의 팀은 특정한 핵심 비즈니스 요구에 초점을 맞추고 있으며, 대규모의 일회성 비핵심 프로젝트를 맡으면 다른 중요한 약속들을 무산시킬 가능성이 있습니다.

> 외부 아웃소싱 업체들은 가능한 적은 수의 보드 수정으로 신속한 개발, 테스트 및 인증을 통해 프로세스를 신속하게 처리하기 위해 노력합니다. 

> 무선 제품의 성공적인 개발과 테스트를 위한 현장 도구와 전문 장비가 부족합니다. 예를 들면 다음과 같은 것들이 포함될 수 있습니다.

* 무향실
* 콜박스(광대역무선통신테스터)
* 스크린룸의 패러데이 케이지로 RF로부터 격리
* 노이즈의 원인을 식별하기 위해 보드에서 근거리 탐색을 수행하는 스펙트럼 분석기 등 

많은 조직이 프로젝트를 빨리 완료할 수 있는 기술과 지식을 갖춘 전용 개발 인력을 고용하는 것보다 내부적으로 프로젝트를 수행하는 비용이 훨씬 더 클 수 있다는 사실을 확인하고 맞춤형 설계 작업을 아웃소싱하는 것에 대하여 우선 고려합니다. 

문제 시나리오 및 설계 구조 – 문제 대응 

의료 환경에서의 제품 개발 설계 및 인증 문제 해결에 대한 깊은 경험과 지식을 갖춘 Digi WDS와 같은 엔지니어링 팀은 문제 상황이 발생하였을 때 프로젝트를 신속하게 정상화할 수 있는 대응책이 많습니다. 우리가 보는 상황은 다음과 같습니다. 

> 아키텍처의 확장에 대한 문제 :
시스템에 대한 부적절한 아키텍처는 서버 병목 현상과 데이터 손실 또는 시스템 충돌로 이어질 수 있습니다. Digi Remote Manager와 같은 시스템과 함께 사용할 수 있도록 설계하면 고객이 문제없이 빠르게 작동하고 실행할 수 있도록 할 수 있습니다. 

> 게이트웨이 또는 센서 장치의 데이터 처리 관련 문제 :
모든 사용 사례와 요구 사항을 지원하도록 시스템을 설계할 때 필요한 것보다 크기가 작은 처리 플랫폼과 크게 과도하게 사용되는 처리 코어를 모두 보았습니다. 두 가지 모두 출시 지연, 과도한 제품 비용 또는 기능 누락과 같은 원치 않는 비용으로 이어집니다. 

> 오픈 소스 라이센스 문제 :
우리는 고객들이 다른 소프트웨어 구성요소의 오픈 소스 라이센스 사용에 대해 인지하지 못하고 지나치는 것을 조심하도록 했습니다. WDS는 이러한 우려를 이해하고 기업들이 오픈소스 시장을 개척할 수 있도록 돕습니다. 오픈 소스 운영 체제에 대한 당사의 관련 기사에서 이 주제에 대한 더 깊은 통찰력을 찾을 수 있습니다. 

> 신호 수신 문제 : 

만약 장치가 신호를 받지 못한다면, 이것은 개발팀이 바로 아래쪽에 셀 타워가 있는데도 노이즈을 차단하기 위한 장비 없이 셀룰러 문제를 디버깅하려고 하기 때문일 것입니다. 

> 노이즈 플로어 대 수신 감도 : 

"노이즈 플로어"가 "수신 감도" 플로어보다 높으면, 이것은 신호 범위를 감소시킵니다. 설계 오류로 인해 보드에서 노이즈가 발생될 수 있습니다. 예를 들어 NB-IoT, Cat-M과 같은 셀룰러 프로토콜은 수신 감도가 훨씬 높아 보드 설계에서부터 관리할 필요가 있습니다. 

> 인증 문제 : 

종종 제품이 인증을 통과하지 못하며, 팀은 그 이유를 정확히 파악하기가 어렵습니다. 우리는 종종 매우 높은 비용으로 3~4 번 프로세스를 거친 그들의 팀과 이야기를 나누지만 그들의 디자인은 여전히 인증서를 통과하지 못합니다. 

대부분의 문제 시나리오에서, 능동적인 관점에서 전문 엔지니어링 팀으로 아웃소싱하는 것은 문제를 더 빠르고 더 낮은 비용으로 해결할 수 있었습니다. 우리는 기획, 시스템 아키텍처, 디자인, 개발 또는 인증 과정에서 어느 시점에서든 고객을 지원하게 되는 것을 기쁘게 생각하지만, 고객이 우리에게 더 빨리 연락할 것을 권장합니다. 그래서 우리는 당신이 함정을 피하고 가능한 한 빠르고 고통 없이 당신의 제품을 출시할 수 있도록 도울 수 있습니다. 

Digi WDS 작업 

Digi Wireless Design Services는 설계, 프로토타이핑, 개발 및 인증 프로세스와 관련된 모든 지점에서 모든 수준의 지원을 제공할 수 있습니다. 모든 요구 사항을 평가하고 시장에 준비된 제품을 지향할 수 있는 전용 리소스, 랩 장비 및 풍부한 경험을 보유하고 있으므로, 당연히 더 빠를수록 좋습니다. 

또한 적절한 구성 요소, 안테나, 포트, 프로토콜, 소프트웨어 및 관리 도구를 권장, 개발 및 통합하여 비용을 관리하고 프로젝트의 성공을 보장할 수 있습니다. Digi WDS는 수십 년 동안 사용자 정의 소프트웨어, 사용자 정의 에지 컴퓨팅 및 사용자 정의 전자장치를 개발하고 통합한 경험을 가지고 있습니다. www.digi.com/ContactWDS으로 문의하여 해당 경험을 활용하는 방법에 대한 대화를 시작하십시오.