开始物联网设计项目前的首要考虑事项

现在，我们已经概述了在分析阶段要提出的关键问题，让我们看看几个不同的应用程序，这些应用程序演示了提出这些问题如何有助于为每个独特的情况确定正确的技术。

案例研究#1–医疗保健

我们的第一个案例研究是一位客户要求我们帮助设计实时定位系统（RTLS），以确保医院员工和患者的安全。目标有三个方面：给婴儿贴上标签，以便识别/匹配父母；给儿童贴标签，以确保他们免受绑架和流浪；并保护和定位员工，以便安全服务或紧急通知能够在最快的时间内送达他们。

每个标签都有一个用于患者识别的唯一识别号，包括床位、房间号、个人信息等。标签系统将部署在可调节的支架内，用于患者，或工作人员的徽章。例如，婴儿的踝关节标签将与出生时附着在其母亲手腕上的标签相关联，用于系统识别。工作人员将使用手持设备读取所有标签上的标识，以确定是否有人。用户界面可以像绿灯/红灯一样简单。

应用程序的大小参数对我们来说是一个巨大的变量，因为客户希望该设备能够在各种医院大小和设置中工作。我们建议客户调查不同的医院，并测量患者室、走廊、入口大厅等的大致最小和最大尺寸。由此得出的估计使我们能够规划所需的基础设施，包括要使用的锚和标签的数量、确保整个设施充分信号传输所需的Wi-Fi接入点/路由器的数量、，以及无线通信模型中使用的各种组件的电气规格。

我们还需要确定每个发射机和接收机之间所需的信号传输的理想最小/最大范围。了解距离参数至关重要，因为它确保传输信号以足够的功率到达接收机，以有效和准确地解码信号。确定长距离通信和短距离通信所需设备的类型和数量主要取决于房间的类型。例如，空房间比满房间能更好地接收信号，因此需要更少的发射机。走廊很像隧道，自然倾向于向特定方向传送信号，因此需要的发射机比一个有很多家具和人走动的大厅少。在后一种情况下，需要更多的发射机和接收机来克服潜在的信号干扰和失真。了解所有各种组件，包括低噪声放大器、功率放大器、滤波器、频率、天线规格等，对于确定任何无线通信系统的RF参数都是必要的。

环境是另一个重要的考虑因素。考虑到应用范围将是一家繁忙的医院，而且射频信号在面临干扰、阴影、反射、折射等时会迅速失去功率和完整性，我们最终选择了一种超宽带芯片技术，该技术被证明对杂散干扰和墙壁、家具和身体的穿透具有免疫力。

鉴于大多数医院的独特安全要求，我们还需要一种经济实用的方法来实时识别所有感兴趣的人员和物品及其位置。我们知道，当集成到RTLS中时，值得称赞的技术将提供一种能够自动管理各种部署领域复杂安全需求的系统。

集成对我们来说不是问题，因为客户直接处理了与后端组件的集成。我们确实在芯片级/模块集成级提供了支持，但在其他方面，我们能够将问题转向芯片制造商。

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1. 介绍
2. 案例研究#1–医疗保健
3. 案例研究#2–车队管理
4. 了解认证流程；时间不在你身边

案例研究#2–车队管理

车队管理与医院环境几乎完全不同，但我们仍然使用了关于规模、范围、环境、安全性和集成性的相同基本问题来帮助我们选择和推荐适用于我们的第二个应用的正确技术。

该客户是一名开发人员，联系我们帮助他们开发一个应用程序，为车辆跟踪提供基于位置的服务。这种情况下的目标是利用蜂窝网络和GPS卫星，从每辆车向控制系统发送有关其位置和里程、加油时的燃油消耗和一氧化碳的警报_2.碳抵消排放。

与大多数类型的开发应用程序一样，大小是一个重要的考虑因素。开发人员想要一个紧凑的模块，不会占用电路板上的大量空间。他们还关心包装的尺寸和重量，或表面贴装技术。这是一个重要的考虑因素，因为一些包装是高密度的，提供了数百个引脚，而其他包装提供了重量轻、占地面积薄的特点。包装的热和电气特性也至关重要。封装的质量会影响印刷电路板（PCB）和芯片之间的整体热流，在某些情况下，可能会保护芯片组不过热，并可能损坏设备。在所有表面安装技术中，我们通常推荐BGA或LGA用于车队管理应用。BGA提供高密度，并在模块的机器放置过程中确保设备的质量。LGA更为稳健，因此是具有苛刻环境考虑的车队管理应用的智能选择。

长信号范围和全球连接可能是这种基于位置的服务应用程序最重要的方面。因此，我们建议使用支持多个频段的蜂窝模块。这些模块在整个网络中具有更好的覆盖范围，并确保在偏远地区和高人口地区运行。蜂窝还提供各种不同的技术，如2G（GSM或CDMA）、3G（HSP和EVDO）和4G LTE。如果应用程序需要更高的吞吐量，我们可能会推荐高性能3G模块。如果低成本是优先考虑的，那么2G模块提供的吞吐量较少，但成本优化。

曾经主要用于工业工厂之间的回程通信，以连接和管理远程设备，如今的蜂窝技术正被用于支持资产的实时监控。对于该应用，我们推荐了一个模块，该模块将功能从基本蜂窝服务扩展到高级远程信息处理，以更好地管理库存、分析使用情况、提高安全性并减少损失。

为了利用成员运营商网络，运营商要求每个单独的模块和最终集成产品都经过充分测试和PTCRB认证。认证可能是一个漫长而昂贵的过程，因此我们建议利用经过预认证的现成模块，以满足其管理机构（即蓝牙特殊利益集团（SIG）、Wi-Fi联盟、ZigBee联盟等）制定的特定RF协议标准，以证明可靠性和性能，并帮助加快认证过程。

环境会对车队管理造成严重破坏。车辆经常在路上长时间行驶，并受到各种路况和天气的影响。因此，该模块需要坚固耐用，能够在恶劣环境和各种温度范围下保持稳定的性能。该模块还需要可现场编程，因为一旦安装，就不可能在软件升级时移除它们。

在脚部管理应用中，大多数蜂窝模块还具有集成GPS，或与高灵敏度GPS产品捆绑在一起，以在远程位置提供服务。这就是互操作性发挥作用的地方。如果互操作性未启用，则需要创建集成解决方案或网桥或网关（由硬件和软件组成）来连接不同的技术。

为了确保车辆的安全，我们建议使用一个报警系统，该系统可以在发生违规事件时提醒用户。事件可能包括车门打开时间超过一段时间、断电或篡改车辆。这些类型的安全功能可以与任何设备集成在一起，让逃离者安心。

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1. 介绍
2. 案例研究#1–医疗保健
3. 案例研究#2–车队管理
4. 了解认证流程；时间不在你身边

了解认证流程；时间不在你身边
上市时间是许多物联网产品成败的关键因素。消费者希望尽早看到最新技术。作为回应，技术正在以极快的速度发展，设计周期极短，笔记本电脑、手机等的设计周期通常不到一年。然而，测试和认证过程可能会影响或破坏上市时间。如果原始设计有缺陷，需要进行第二轮测试或认证，那么当任何一种产品上市时，市场上可能会充斥着类似的竞争产品，或者，产品可能会到达其生命周期的终点，需要在其上市之前重新设计。在将产品推向市场之前，教育自己可能需要的各种合规性和认证标准是值得的。

标准符合性
根据IEEE 802.11等标准简化的无线网络必须符合地区和国家监管机构制定的设备认证和操作要求。标准规范（例如IEEE 802.11系列）基于标准发布时的既定规定，为无线设备建立了一些最低技术要求。这些法规可能会修订或被取代。

法规遵从性
一些要求未在标准中规定，仅需遵守当地地理法规，以确保安全、安全和可靠性。在美国，所有无线技术都需要联邦通信委员会（FCC）认证（包括加拿大工业部（IC）和欧洲电信标准协会（ETSI）在内的同等认证监管标准）。委员会促进高效可靠地使用电磁频谱，以实现各种创新用途，从固定微波链路到业余无线电到移动宽带服务，并促进公共安全和应急响应。按照FC标准和要求认证其设备的制造商确信，其产品将提供高性能、可靠性和互操作性，从而在整个价值链中提供额外的信心。该方案可以缩短新产品的上市时间，并有助于避免昂贵且耗时的重复测试工作。

互操作性认证
互操作性保证过程的关键部分是互操作性认证。例如，简单地声明产品“符合802.11b标准”并不能保证互操作性。通常，负责互操作性保证的组织将制定一个认证计划，该计划将包括一个标志，以确保产品具有互操作性。制造商必须遵守互操作性政策并通过所需的互操作性测试，才能将此标志应用于其产品。标识的存在将确保产品能够以基本、标准的操作模式与带有相同标识的任何其他产品进行互操作。

蜂窝认证
CTIA无线协会是PTCRB认证过程的管理员，负责监督成员运营商网络的设备认证。他们会进行测试，以满足某些运营商的要求。如前所述，运营商需要对设计进行全面测试和认证，然后才能使用蜂窝网络。每个运营商都有自己的独特需求，这些需求会定期变化，因此在开始产品开发之前获取最新的细节非常重要。

测试实验室可以为您处理大多数合规性测试和认证，但除非您有熟悉各种标准的人员，否则无法保证您能够成功通过合规测试。分销商是一个很好的资源，因为他们了解现有的设计解决方案，这将有助于缩短设计周期和首次通过测试的成功。例如，开发工具包是促进设计过程的绝佳选择。概念验证也可以加快上市时间。集成平台是另一个很好的选择，因为它们通常包含经过认证的模块，这些模块在认证时已经完成了绝大多数测试用例。拥有工程师的分销商还可以提供最佳实践方案审查，以帮助改进设计和开发，使其首次通过测试和认证。

关键要点
周密的规划和基础工作对于物联网市场的成功至关重要。要做出正确的技术选择并尽快将产品推向市场，您需要：

结论
互联网是一个独特的工具，为精明的开发者提供多种不同的连接选项、平台和技术。虽然某些组件可以在多种场景中使用，但每个应用程序都有必须考虑的特定要求和约束。考虑到这些情况下的潜在极端情况，故障可能导致维修或更换系统的投资微不足道，甚至会危及人的生命。关键是要充分了解特定应用程序的目标和要求，以便您能够集中所有不同的选项，并为每个独特的环境选择正确的技术。

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1. 介绍
2. 案例研究#1–医疗保健
3. 案例研究#2–车队管理
4. 了解认证流程；时间不在你身边