사용자 커스텀 게이트웨이·라우터 개발 시기와 방법

기성 게이트웨이로 부족한 고유 요구가 있다면 맞춤형 설계를 고려하고, 개발 초기에 요구 사항과 수명, 공급망, 계약을 정리해야 합니다.

사용자 커스텀 게이트웨이와 라우터는 기성품으로 채우기 어려운 고유한 요구에 맞춰 설계하고 개발하는 연결 제품입니다. 이 글은 Digi International의 수석 솔루션 설계자 Kevin Eichhorst가 2020년 9월 25일에 쓴 글을 옮겨, 맞춤형 제품을 언제, 왜, 어떻게 평가할지 정리합니다.

사용자 커스텀 게이트웨이 및 라우터를 다룬 글의 대표 이미지입니다.

조직은 무선 기술과 IoT 구축으로 비즈니스를 바꾸고 있습니다. 프로젝트를 빠르게 끝내고 경쟁업체보다 먼저 시장에 내놓으면서 제품 수명도 지킬 수 있는 빠르고 효과적인 연결 방식이 필요합니다.

표준 연결 요구 사항이라면 기성 라우터나 게이트웨이가 알맞을 수 있습니다. 그러나 틈새시장 제품을 개발하거나, 제품 사양을 더 효과적으로 통제해야 하거나, 매우 전문화된 요구가 있다면 맞춤형 제품이 필요할 수 있습니다. 시장 진출 목표를 맞추려면 이를 빠르게 끝내야 할 수도 있습니다.

숙련된 전문 엔지니어링 팀과 맞춤형 제품(사용자 커스텀 게이트웨이나 라우터)을 설계하고 개발하면 이런 목표를 이루기 좋습니다. 내부 팀은 집중력을 유지하고 일정을 맞출 수 있습니다.

이 글은 비용 요소와 주요 고려 사항을 포함해 맞춤형 게이트웨이나 라우터를 언제, 왜, 어떻게 평가할지 설명하고, 언제 Digi Wireless Design Services(WDS)를 설계·개발 과정에 도입할지 다룹니다. 고성능 기성품을 찾는다면 Digi 엔터프라이즈, 산업, 운송용 셀룰러 라우터와 Digi 셀룰러 게이트웨이 제품군을 참조하세요.

시기

고유한 조합의 요구가 맞춤형을 부릅니다

맞춤형 제품이 적절한 시기와 이유를 설명하는 이미지입니다.

기업은 규제 요건 같은 특정 요구가 있거나, 고유한 센서 인터페이스, 시리얼 버스 인터페이스, 기성품 게이트웨이에서 찾을 수 없는 엣지 컴퓨팅 요구처럼 특정 기능의 조합이 필요할 때 맞춤형 제품 개발을 검토합니다.

회사들이 큰 틀에서 같은 요구를 가져도 필요한 기능의 개발은 크게 다를 수 있습니다. 원문은 클라우드로 중요한 데이터를 보내야 하는 두 회사를 예로 듭니다. 의료 회사는 심전도 시스템을 착용한 환자의 심전도 신호를 클라우드로 직접 보내야 할 수 있고, 수처리(Water treatment) 회사는 건물 지하에 있는 양수기의 압력 데이터를 클라우드로 보내야 할 수 있습니다. 두 사용 사례는 하드웨어, 소프트웨어, 연결성, 규제 관점에서 요구가 매우 다르지만 둘 다 중요한 데이터를 클라우드로 보냅니다.

맞춤형을 고르는 다섯 가지 이유

1. 고유한 요구사항이 있는 프로젝트: 원하는 최종 제품이 특정 박스 크기, 특정 연결 인터페이스, 기성 제품에 없는 인터페이스와 프로토콜의 조합 같은 요건을 가질 수 있습니다.

예를 들어 장치가 군사용처럼 염분이 섞인 공기를 받는 보트 같은 환경에서 쓰려면 경화된 케이스가 필요할 수 있습니다. 응용 프로그램에 CAN 버스 통신이나 Modbus 통신이 필요할 수도 있고, LoRA나 Bluetooth뿐 아니라 DigiMesh나 Zigbee를 실행할 기능이 필요할 수도 있습니다. 조직은 모든 옵션이 당장 필요하지 않아도 향후 계획에 필요할 수 있어, 이런 기능을 제품에 미리 구축하려는 경우가 많습니다.

2. 특정 규제 요건을 충족해야 하는 장치: 의료 어플리케이션처럼 규제가 심한 산업에서는 기성 제품만으로 규제 요건을 채우지 못할 수 있습니다. 의료기기는 의료기기의 안전성과 필수 성능을 보장하기 위한 일련의 표준인 IEC 60601의 적용을 받습니다.

예를 들어 심전도 시스템은 환자 가슴에 유선 센서를 붙이므로 감전 등 환자에게 해를 끼치지 않는 것이 중요합니다. Digi Wireless Design Services는 이런 규제 요건에 익숙하며, 기기가 모든 IEC 60601 표준을 충족하도록 하면서 모든 셀룰러 기기 인증 표준을 충족하는 클라우드 무선 통신을 구현할 수 있다고 설명합니다.

수명 주기가 연장되어야 하는 장치를 설명하는 이미지입니다.

3. 수명 주기가 연장되어야 하는 장치: 의료기기에서 매우 흔한 경우입니다. 평균 수명이 5년인 상용 제품과 달리 의료기기는 개발과 인증에 드는 비용 때문에 수명이 더 길어야 합니다. 사용자 커스텀 라우터나 게이트웨이는 제품 수명을 훨씬 더 오래 유지하는 방법이 될 수 있습니다.

Digi SOM(System on Modules)은 제품 수명이 길어 이런 어플리케이션에서 매우 인기가 있습니다. Digi SOM으로 설계한 맞춤형 의료기기는 보통 최소 10년 이상의 수명을 가집니다. Digi가 노후화를 관리하므로 구성요소 변경 사항이 문서화, 테스트, 재인증되어 의료기기 제조업체의 엔지니어링, 테스트, 문서 작성 업무를 줄일 수 있습니다.

4. 제품에 대한 완전한 통제를 원하는 조직: 많은 조직이 디자인과 지적재산권(IP)을 완전히 통제하려고 합니다. 맞춤형 게이트웨이를 설계하면 정확한 사용이 가능하고, 비용과 복잡성을 늘리는 불필요한 회로, 소프트웨어, 기능을 뺄 수 있습니다. 제품 수명을 지키는 일이나 다른 비즈니스 요구도 이유가 될 수 있습니다. 독자적인 디자인을 소유하고 그 디자인과 회사의 IP를 보호하려고 특허를 내는 것도 고유한 제품이 있는 조직에는 의미가 있습니다. 제품을 완전히 통제하는 조직은 경쟁에서 한발 앞설 수 있습니다.

5. 경쟁 우위를 원하는 조직: IP 통제와 관리 필요성의 연장선입니다. 시장에서 경쟁 우위를 얻으려고 사용자 지정 지표, 데이터 속도, 엣지 컴퓨팅, 무선 프로토콜 유연성, 회사 브랜딩, 배터리 전원, 방수처럼 그 조직만 제공할 수 있는 고유한 속성의 맞춤형 틈새 제품을 원할 수 있습니다. 그 맞춤형 제품을 판매할 수 있는 능력도 함께 요구됩니다.

점검

과도한 제품 비용을 막는 8가지 점검

과도한 제품 비용과 문제를 막는 점검 항목을 설명하는 이미지입니다.

제품 선택, 설계, 개발을 결정할 때는 모든 요소와 고려 사항을 이해하는 것이 중요합니다. 초기 개발 비용은 제품 라이프사이클 비용 고려 사항의 일부일 뿐이며, 내리는 결정이 장단기적으로 영향을 줍니다.

Digi는 수년간 조직과 개발 팀을 도우며 실패한 시나리오를 많이 보았고, 새 사용자 커스텀 게이트웨이나 라우터를 개발하고 배치할 때 모든 조직이 따를 수 있는 "짧은 목록(short list)"을 만들었습니다.

1. 특정 제품 요구 사항이 있거나 제품의 설계와 지적 재산권을 완전히 통제하고 싶다면 맞춤형 제품 설계를 고려하세요. 비즈니스 계획을 지원하는 전체 시스템의 사용 사례와 요구 사항을 문서화하세요. 명확한 정의와 아키텍처 계획 없이 허둥대다 과도한 개발 비용이 생긴 고객을 많이 보았습니다.
2. 제품 선택은 장기적으로 생각하세요. 수명이 제한된 구성 요소나 설계 기능을 고른다면 제품의 라이프사이클과 재설계, 재인증 관련 비용을 고려하세요.
3. 제품의 안전한 배포, 프로비저닝, 제어, 업데이트, 유지에 드는 비용을 계산하세요. IoT 장치는 다량으로 배치되거나, 접근 금지 구역이나 위험 구역, 원격 위치에 배치되는 경우가 많습니다. 문제 해결, 보안, 펌웨어 업데이트 같은 지속적인 유지보수 비용을 줄이려면 통합 관리 시스템이 필요합니다. Digi 상용 장치는 Digi Remote Manager를 통합하고, Digi WDS는 이 관리 도구를 조직의 맞춤형 설계에 통합할 수 있습니다.
4. PCB "Revision G"를 피하세요. 아웃소싱 디자인 팀과 일한다면 무선 및 셀룰러 기술 전문 지식이 있는지 확인하세요. 셀룰러 모뎀으로 시스템을 설계하는 일은 기본적인 RF 기능과 매우 다른 설계 과정입니다. Cat-M과 NB-IoT 같은 오늘날의 셀룰러 프로토콜은 범위를 넓히고 매우 높은 수신 감도를 갖도록 설계되어, 보드의 노이즈 관리가 훨씬 어려운 설계 과제가 됩니다. WDS는 이 문제를 이해하고 있어, 세 번째나 네 번째 보드 테스트에서 어렵게 배우는 대신 초기 설계에서 피하도록 도울 수 있습니다.
5. 설계 히스토리 파일 전체를 보유하세요. 그러면 어떤 계약 제조업체에도 디자인을 가져갈 수 있습니다. 계약 제조업체와의 관계가 틀어지거나 CM 설비가 대형 화재나 기상 사고를 겪어 갑자기 제품을 제공하지 못하는 상황이 있습니다. 필요할 때 제품을 구할 수 있는 능력을 갖춰야 합니다.
6. 중요한 용도에는 안전 재고를 유지하세요. 공급자나 ODM에서 더 많은 제품이나 구성품이 필요할 가능성을 예상해 재고로 확보한다는 뜻입니다. 몇 년 전부터 시판된 기성품을 살 때 특히 중요한데, 부품이 구식이 되거나 업데이트된 기능이 필요할 때 대부분 차세대 모델로 대체될 가능성이 높기 때문입니다.
7. 공급망을 관리하세요. 주문 및 배송 시간, 제조 회사의 수명 만료 계획을 숙지해야 합니다. 제품과 구성 요소의 수명을 지키려면 향후 계획에 대해 사용자와 계속 연락해야 합니다.
8. 계약서 내용을 숙지하세요. NRE(Non Recurring Engineering) 비용을 내지 않고 ODM에 설계를 가져가면, ODM이 그 설계로 제품을 만들어 팔아 IP로 수익을 올릴 수 있습니다. WDS와 함께 일하면 자신의 디자인을 소유할 수 있습니다.

아웃소싱

설계 아웃소싱 이유는 사전예방과 문제대응입니다

설계와 엔지니어링 작업을 아웃소싱하는 이유는 보통 두 가지로 나뉩니다.

• 사전예방: 조직은 팀을 확장하고, 특정 어플리케이션과 셀룰러·무선 장치의 설계, 인증, 생산에 충분한 경험을 가진 리소스를 확보하려면 추가 설계·개발 작업이 필요하다는 점을 인식해야 합니다.
• 문제대응: 회사는 개발 기간이 오래 걸린다는 것을 알기 때문에 개발을 가속하고 시장 출시 시간을 줄이려 합니다. 제품 개발이나 인증 과정에서 난항을 겪는 업체가 많고, 개발팀은 이를 고쳐야 합니다.

개발 팀을 강화하는 사전 예방형 아웃소싱을 설명하는 이미지입니다.

많은 회사는 맞춤 개발 프로젝트가 아웃소싱 팀의 도움을 받을 때 가장 성공한다는 것을 압니다. 일회성 프로젝트의 개발 관리 자원을 평가하면 다음 중 일부 또는 전부를 확인하게 됩니다.

• 내부 팀에 제품 개발에 맞는 인재가 없다면 기존 리소스를 과도하게 활용하게 됩니다.
• 핵심역량을 잘 이해하는 조직은 적절한 인력 없이 프로젝트를 진행하면 세부 임베디드 엔지니어링 노력이 핵심을 벗어날 수 있음을 압니다. 팀은 특정 핵심 비즈니스 요구에 집중하고 있어서, 대규모 일회성 비핵심 프로젝트를 맡으면 다른 중요한 약속을 무산시킬 수 있습니다.
• 외부 아웃소싱 업체는 가능한 한 적은 수의 보드 수정으로 신속하게 개발, 테스트, 인증하도록 노력합니다.
• 무선 제품의 성공적인 개발과 테스트를 위한 현장 도구와 전문 장비가 부족합니다.

무선 제품 개발에 필요한 전문 장비에는 다음이 있습니다.

• 무향실
• 콜박스(광대역무선통신테스터)
• 스크린룸의 패러데이 케이지로 RF로부터 격리
• 노이즈의 원인을 식별하려고 보드에서 근거리 탐색을 수행하는 스펙트럼 분석기 등

많은 조직은 프로젝트를 빨리 끝낼 기술과 지식을 갖춘 전용 개발 인력을 고용하는 것보다 내부에서 프로젝트를 수행하는 비용이 훨씬 클 수 있다는 점을 확인하고, 맞춤형 설계 작업을 아웃소싱하는 방안을 먼저 고려합니다.

문제 시나리오는 설계 구조에서 시작됩니다

의료 환경의 제품 개발·설계와 인증 문제 해결에 깊은 경험과 지식을 갖춘 Digi WDS 같은 엔지니어링 팀은 문제 상황에서 프로젝트를 신속하게 정상화할 대응책이 많습니다. Digi가 보는 상황은 다음과 같습니다.

• 아키텍처 확장 문제: 시스템의 부적절한 아키텍처는 서버 병목 현상과 데이터 손실 또는 시스템 충돌로 이어질 수 있습니다. Digi Remote Manager 같은 시스템과 함께 쓰도록 설계하면 고객이 문제없이 빠르게 작동하고 실행할 수 있습니다.
• 게이트웨이 또는 센서 장치의 데이터 처리 문제: 모든 사용 사례와 요구 사항을 지원하도록 시스템을 설계할 때, 필요한 것보다 작은 처리 플랫폼과 크게 과도하게 쓰이는 처리 코어를 모두 보았습니다. 둘 다 출시 지연, 과도한 제품 비용, 기능 누락 같은 원치 않는 비용으로 이어집니다.
• 오픈 소스 라이센스 문제: 고객이 다른 소프트웨어 구성요소의 오픈 소스 라이센스 사용을 인지하지 못하고 지나치지 않게 주의시켜 왔습니다. WDS는 이런 우려를 이해하고 기업이 오픈소스 시장을 개척하도록 돕습니다. 이 주제는 오픈 소스 운영 체제 관련 Digi 기사에서 더 볼 수 있습니다.
• 신호 수신 문제: 장치가 신호를 받지 못한다면, 바로 아래에 셀 타워가 있는데도 노이즈를 차단하는 장비 없이 개발팀이 셀룰러 문제를 디버깅하려 하기 때문일 수 있습니다.
• 노이즈 플로어 대 수신 감도: 노이즈 플로어가 수신 감도 플로어보다 높으면 신호 범위가 줄어듭니다. 설계 오류로 보드에서 노이즈가 생길 수 있습니다. NB-IoT, Cat-M 같은 셀룰러 프로토콜은 수신 감도가 훨씬 높아 보드 설계 단계에서부터 관리해야 합니다.
• 인증 문제: 제품이 인증을 통과하지 못하고 팀이 이유를 정확히 파악하기 어려운 경우가 많습니다. 매우 높은 비용으로 3~4번 과정을 거치고도 디자인이 인증서를 통과하지 못한 팀과 이야기한 적이 있습니다.

대부분의 문제 시나리오에서 능동적인 관점으로 전문 엔지니어링 팀에 아웃소싱하면 문제를 더 빠르고 더 낮은 비용으로 해결할 수 있었습니다. Digi는 기획, 시스템 아키텍처, 디자인, 개발, 인증 과정의 어느 시점에서든 고객을 지원하지만, 고객이 더 빨리 연락하기를 권장합니다. 그래야 함정을 피하고 가능한 한 빠르고 수월하게 제품을 출시하도록 도울 수 있습니다.

WDS

Digi WDS는 설계부터 인증까지 지원합니다

Digi WDS 작업을 설명하는 이미지입니다.

Digi Wireless Design Services는 설계, 프로토타이핑, 개발, 인증 프로세스의 모든 지점에서 모든 수준의 지원을 제공합니다. 모든 요구 사항을 평가하고 시장에 준비된 제품을 지향할 전용 리소스, 랩 장비, 풍부한 경험을 갖췄으므로 더 빨리 시작할수록 좋습니다.

WDS는 적절한 구성 요소, 안테나, 포트, 프로토콜, 소프트웨어, 관리 도구를 권장, 개발, 통합해 비용을 관리하고 프로젝트의 성공을 지원합니다. 수십 년 동안 사용자 정의 소프트웨어, 사용자 정의 에지 컴퓨팅, 사용자 정의 전자장치를 개발하고 통합한 경험이 있습니다.

영상 보기 Digi Wireless Design Services를 소개하는 영상입니다.

자주 묻는 질문

참고 자료

• Digi International Kevin Eichhorst 2020년 9월 25일 글
• Digi Wireless Design Services(WDS)
• IEC 60601