物联网工程师是专家中的专家。他们了解计算机科学、硬件设计以及如何将功能集与特定用例相结合。他们了解微控制器、固件和网络。他们知道如何将这些元素结合在一起，为用户带来真正的价值。但即使拥有这样的专业知识，您也不必从头开始构建IoT产品的每个元素。例如，以蜂窝模块、芯片组和在蜂窝物联网设备上发送和接收数据的软件为例。随着Cat1、NB-IoT和LTE-M等物联网专用蜂窝技术的兴起，通过移动网络连接产品变得前所未有的流行。事实上，蜂窝物联网市场预计在2022年至2026年期间将增长近一倍，预计到次年全球价值将达到610亿美元。但是蜂窝连接有很多变数，创建这些物联网连接的构建块也很复杂。有了合适的团队，您当然可以建立自己的团队。问题是，除非你大规模部署，现场有数百万台设备，否则你很少能看到投资回报。此外，还提供大量灵活可靠的蜂窝模块。其中一些旨在简化虚拟即插即用，具有嵌入式SIM卡和预配置网络访问、电源管理固件，甚至通过移动虚拟网络运营商(MVNO)进行预付费连接。如果您要为现有产品添加IoT功能或销售到除最大市场以外的任何市场，与IoT模块提供商合作通常是明智的业务举措，而不是尝试自己构建一个。为什么？一句话：复杂性。以下是构建蜂窝物联网模块所需的步骤，以及为什么从值得信赖的合作伙伴处采购模块和支持服务通常是更好的选择。蜂窝模块设计的四个要素构建蜂窝模块并非易事。这是一个广泛的设计项目，跨越计算机科学的多个组成部分和领域，每个领域都需要自己深入的专业知识。从本质上讲，设计蜂窝模块需要在四个要素上做大量工作：1.硬件设计让我们从蜂窝模块的物理部分开始：调制解调器、天线和处理数据流量的微控制器单元(MCU)。只有调制解调器制造商才有可能从头开始构建调制解调器。这意味着您必须购买满足您用例技术要求的第三方调制解调器，包括区域部署、带宽要求和适当的功耗。您需要选择天线（用于单天线蜂窝技术，如Cat1bis）或天线（用于双天线应用）。您需要一个能够与调制解调器无缝连接并处理将设备连接到用户应用程序的MCU。在全球供应链中断的情况下，无法保证这三种技术都可用或负担得起。但选择合适的设备仅仅是个开始：让调制解调器工作需要与制造商的现场应用工程师进行数小时的密切合作。要传输数据，您必须将天线完美集成。您需要优化各种蜂窝频段和连接选项的集成。即使在您优化了硬件之后，还有一个更重要的步骤：合规性。您的硬件必须经过PTCRB认证，以确保在全球网络上的互操作性。此外，根据您部署设备的位置，您将需要获得美国联邦通信委员会(FCC)、欧盟（CE标志）和/或其他地区当局的认证。这些认证并不便宜，需要大量工作才能获得。2.固件开发即使是经验丰富的固件开发人员在使用蜂窝模块时也可能需要学习很多知识，这是一个充满深厚专业知识的领域。为了说明复杂性，这里是固件开发人员在自定义IoT芯片上工作的非详尽任务列表：为固件堆栈选择生态系统：（Zephyr、FreeRTOS、ThreadX、Linux等）确保生态系统得到完全支持调制解调器和芯片组您的选择编写一个新的调制解调器驱动程序，为所有调制解调器功能包装AT命令在驱动程序中调试所有AT命令为MCU设计24/7更新选择设备上物理内存的加密（VPN、安全元件）、TLS等。)确定消息是如何打包进出设备的为数据选择结构化格式（协议缓冲区、JSON等）当然，一旦固件被写入，您就必须对其进行维护。当您构建自定义蜂窝模块时，您可以在系统的整个生命周期内自行完成。3.云端开发的固件处理设备上的数据处理。对于真正的连接，您还需要支持您独特用例的云服务。这需要广泛的云开发，包括但不限于：全面开发设备服务，能够远程安装和更新固件定义云架构，为所有微服务选择理想的技术将所有设备完全集成到云服务中（注意，主要的云供应商只需提供端点和证书，剩下的由你决定）创建一个流畅的设备入职流程定义所有潜在的故障状态，并对正常故障实施修复，并在每个故障状态下恢复传输之间的数据临时存储所有这些云开发都可以是一个对于宁愿专注于用户应用程序和设备功能的开发人员来说，这是不受欢迎的分心，而这些是客户实际体验的解决方案的一部分。4.MVNO运营商集成工作的蜂窝模块的最后一部分不在您的控制范围内：它是与MVNO的合作伙伴关系，MVNO是处理您对网络本身的访问的连接提供商。根据您选择的MVNO，您的设备可能仅限于特定类型的SIM（多SMSI、eSIM、iSIM、原生SIM等）。一旦您的SIM卡技术与MVNO的系统保持一致，您就可以做出更多决定。您需要一个平台，允许您激活和停用设备，并在此过程中管理数据消耗。您必须将云应用程序与连接平台集成。您需要预测系统的数据使用情况；这对于与MVNO成功协商至关重要，MVNO可能会根据数据速率收费。蜂窝模块竞争您将在模块设计过程的每个阶段都面临竞争，除非您在市场上占有一席之地，否则您将无法获得规模经济。这意味着您将比更大的竞争对手支付更多的SIM卡和数据费用。这是与集成模块供应商合作而不是构建自己的物联网芯片的另一个商业原因。这些提供商利用规模经济来降低连接价格。更好的是，它们为您节省了构建自己的蜂窝模块的成本和难度，请放心，本文只是触及了复杂性的表面。
