IoT 장치는 어떻게 작동합니까?

하드웨어 결정은 IoT 기기의 비용, 사용자 경험, 애플리케이션 기능 등에 영향을 미칩니다. 그러나 IoT 제품 관리자 중 약 20%만이 하드웨어 관리 경험이 있습니다. 이 게시물에서는 스마트 기기가 데이터를 수집, 처리 및 클라우드에 전달하는 방법을 이해하는 데 도움이 되도록 IoT 기기 내부의 하드웨어에 대해 설명합니다.

다양한 산업과 배경을 가진 수백 명의 제품 관리자를 대상으로 설문조사한 결과, IoT 분야에서 일하는 PM 중 하드웨어 경험이 있는 사람은 약 20%에 불과하다는 사실을 알게 되었습니다. 대조적으로 76% 이상이 소프트웨어 제품 관리에 익숙합니다.

그러나 IoT에서는 하드웨어와 소프트웨어가 IoT 기술 스택에서 함께 작동합니다. 그리고 하드웨어 제품을 관리하려면 소프트웨어를 관리하는 것과는 매우 다른 기술이 필요합니다. 이것이 IoT 장치를 구축하는 것이 신규 및 노련한 IoT 제품 관리자에게 매우 어려울 수 있는 이유 중 하나입니다.

소프트웨어 배경에서 온 IoT PM이라면 잠시 시간을 내어 이 게시물의 정보를 숙지하세요. 다음에 하드웨어 엔지니어링 팀과 이야기하거나 하드웨어 관련 문제에 직면했을 때 기뻐할 것입니다.

내 IoT 결정 프레임워크를 기반으로 하는 하드웨어는 기술 결정 영역의 일부입니다. 따라서 현재 위치:

추천 기사: 사물 인터넷을 위한 제품 관리 프레임워크.

내 IoT 장치 내부의 하드웨어를 이해해야 하는 이유는 무엇입니까? 엔지니어링이 결정을 내리지 않습니까?

예, 엔지니어는 IoT 기기에 대한 하드웨어 선택을 조사, 제안, 실행할 책임이 있습니다. 그러나 제품 관리자가 참여하고 제품 요구 사항에 대해 엔지니어링을 안내하여 최상의 솔루션을 선택할 수 있도록 하는 것이 중요합니다. 결국 하드웨어 결정은 제품의 비용, 사용자 경험, 애플리케이션 기능 등에 영향을 미칩니다.

IoT 장치 내부의 하드웨어가 어떻게 작동하는지, 그 뉘앙스 및 용어를 더 많이 이해할수록 엔지니어링 팀과 현명하게 대화할 수 있는 권한이 더 커집니다.

IoT 기기 하드웨어의 4가지 구성 요소

먼저 모든 IoT 장치의 주요 하드웨어 구성 요소를 살펴보겠습니다.

IoT 기업가만큼 IoT 애플리케이션이 많기 때문에 하드웨어 아키텍처를 일반화하는 것은 불가능합니다. 그러나 애플리케이션에 관계없이 모든 IoT 기기는 아래와 같이 몇 가지 공통점 또는 '구성 요소'를 공유합니다.

각 구성 요소를 살펴보겠습니다.

구성 요소 1:사물

저는 "사물"을 제어하거나 모니터링하려는 자산으로 정의합니다.

많은 IoT 기기는 '사물'을 스마트 기기 자체에 통합합니다. 예를 들어 스마트 워터 펌프 또는 자율 주행 차량과 같은 제품을 생각해 보세요. 이러한 제품은 스스로를 제어하고 모니터링합니다. 이 경우 귀하의 제품에는 아래와 같이 단일 패키지에 4가지 구성 요소가 모두 포함되어 있습니다.

하지만 '사물'이 '멍청한' 기기로 단독으로 존재하고 별도의 제품을 연결하여 스마트 기기로 만드는 애플리케이션이 많이 있습니다. 이 경우 귀하의 제품에는 아래에서 파란색으로 표시된 3개의 모듈만 포함됩니다.

이 접근 방식은 기업에 기존 자산이 있고 이를 클라우드에 연결하여 자산을 '스마트'하게 만들고자 하는 산업 애플리케이션에서 매우 일반적입니다. 몇 가지 예로는 풍력 터빈, 제트 엔진, 컨베이어 벨트 등이 있습니다.

내가 이 차이를 지적하는 이유는 당신이 선택할 수 있는 다양한 비즈니스 모델이 있다는 것을 알리기 위함입니다. 회사는 처음부터 스마트한 새로운 기기를 제작하기로 결정할 수도 있고, 기존의 것을 스마트한 것으로 바꾸는 방법을 제공하여 '현존하는 기회'라고 불리는 기회를 제공하는 것이 가치 제안이라고 결정할 수도 있습니다.

어느 쪽이든 괜찮습니다. 이 구분은 제품에 대해 내리는 다른 많은 결정에 영향을 미친다는 점에 유의하세요.

위의 예는 대부분 B2B 제품이지만 B2C 제품은 어떻습니까? 소비자 제품 세계에서 많은 IoT 제품에는 위의 파란색으로 표시된 3개의 모듈만 포함됩니다. 그들이 모니터링하는 "물건"은 종종 사람이나 가정의 환경이기 때문입니다. FitBit 또는 Nest 온도 조절기를 생각해 보세요.

구성 요소 2:데이터 수집 모듈

데이터 수집 모듈은 '사물'에서 물리적 신호를 수집하여 컴퓨터에서 조작할 수 있는 디지털 신호로 변환하는 데 중점을 둡니다.

온도, 동작, 빛, 진동 등과 같은 실제 신호를 수집하는 모든 센서가 포함된 하드웨어 구성요소입니다. 필요한 센서의 유형과 수는 애플리케이션에 따라 다릅니다.

데이터 수집 모듈에는 센서 이상이 포함되어 있습니다. 또한 센서 신호를 컴퓨터가 사용할 디지털 정보로 변환하는 데 필요한 하드웨어가 포함되어 있습니다. 여기에는 신호 컨디셔닝, 아날로그-디지털 변환, 스케일링 및 해석이 포함됩니다.

데이터 수집 모듈의 경우 집중해야 할 중요한 고려 사항은 다음과 같습니다.

<울>

어떤 실제 신호를 측정해야 합니까? (즉, 어떤 유형의 센서가 필요합니까?)

각 유형에 몇 개의 센서가 필요합니까?

실제 신호를 얼마나 빨리 측정해야 하나요? (즉, 샘플 속도)

측정에 어느 정도의 정확도가 필요합니까? (즉, 센서 해상도)

이러한 질문에 대한 답변은 데이터 수집 모듈에 대한 요구 사항을 알려주고 장치에서 생성할 데이터의 양에 대한 아이디어를 제공합니다.

추천 기사 – 데이터 수집:IoT 제품 관리자를 위한 입문서

구성 요소 3:데이터 처리 모듈

IoT 장치의 세 번째 빌딩 블록은 데이터 처리 모듈입니다. 이것은 데이터를 처리하고, 로컬 분석을 수행하고, 데이터를 로컬에 저장하고, 에지에서 기타 컴퓨팅 작업을 수행하는 "컴퓨터"입니다.

이 모듈에 대해 엔지니어링 팀과 강력한 대화를 나누기 위해 컴퓨터 아키텍처의 전문가일 필요는 없습니다. 귀하의 역할은 제품의 가장 중요한 목표를 이해하고 팀이 올바른 결정을 내릴 수 있도록 올바른 질문을 하는 것이어야 합니다. 집중해야 할 두 가지 가장 중요한 고려 사항은 다음과 같습니다.

<울>

처리 능력(즉, 에지에서 얼마나 많은 처리를 수행할 것인가?)

로컬 데이터 저장소의 양(예:하드 드라이브 크기 - 에지에 저장해야 하는 데이터의 양)

귀하와 귀하의 팀이 내리는 결정은 성능, 기능, 비용, 기기 크기, 사용 수명 등과 직접적인 상관 관계가 있습니다. 각 질문에 대해 더 자세히 논의하겠습니다.

얼마나 많은 처리 능력이 필요합니까?

장치에 필요한 처리 능력을 결정하려면 먼저 장치가 수행해야 하는 모든 다양한 작업을 이해해야 합니다.

결정에 영향을 미치는 항목은 다음과 같습니다.

<울>

몇 개의 센서를 읽어야 합니까? (센서가 많을수록 더 많은 처리 능력이 필요합니다.)

실시간 제어를 수행해야 합니까? (이렇게 하면 필요한 처리 능력이 증가합니다.)

애플리케이션이 엣지에서 분석을 수행해야 하나요? (이렇게 하면 필요한 처리 능력도 증가합니다.)

향후 소프트웨어 업그레이드/릴리스를 지원하기에 충분한 처리 능력이 있습니까? (새롭고 향상된 소프트웨어 업그레이드에는 더 많은 처리 능력이 필요할 수 있습니다.)

기기의 크기 제약은 무엇인가요? (예를 들어 Fitbit은 공간이 너무 커서 컴퓨터 크기와 처리 능력이 제한됩니다.)

얼마나 많은 로컬 스토리지가 필요합니까?

필요한 로컬 스토리지의 양은 데이터 보존 정책에 따라 다릅니다. 수집해야 하는 데이터의 양, 빈도 및 클라우드로 보낼 양을 정의한 후에는 계산을 수행하거나 경우에 따라 버퍼 역할을 하기 위해 임시 스토리지로 필요한 로컬 스토리지의 양을 계산할 수 있습니다. 클라우드 연결이 끊어집니다.

IoT 장치가 오프라인으로 작동할 것으로 예상되는 경우 연결 없이 작동할 기간과 로컬에 저장할 수 있는 데이터의 양을 정의해야 합니다. 일부 애플리케이션은 Cloud Analytics가 데이터 격차를 처리할 수 없거나 데이터 연속성에 대해 고객과 법적 계약을 맺었기 때문에 데이터 중단이 필요하지 않습니다.

구성 요소 4:통신 모듈

장치 하드웨어의 마지막 빌딩 블록은 통신 모듈입니다. 이는 Cloud Platform 및 로컬 또는 클라우드의 타사 시스템과 통신할 수 있게 해주는 회로입니다.

이 모듈에는 USB, 직렬(232/485), CAN 또는 Modbus와 같은 통신 포트가 포함될 수 있습니다. Wi-Fi, LoRA, ZigBee, 3G, 5G 등과 같은 무선 통신을 위한 무선 기술도 포함될 수 있습니다.

통신 모듈은 다른 모듈과 동일한 기기에 포함될 수도 있고, 특히 통신을 위한 별도의 기기일 수도 있습니다. 이 접근 방식을 종종 "게이트웨이 아키텍처"라고 합니다.

예를 들어 방에 데이터를 클라우드로 보내야 하는 3개의 센서가 있는 경우 해당 센서를 같은 방의 단일 게이트웨이에 연결하면 게이트웨이가 이 데이터를 통합하여 클라우드로 보냅니다. 그렇게 하면 3개가 아닌 1개의 커뮤니케이션 모듈만 있으면 됩니다.

결론

IoT 제품 관리자는 IoT 기술 스택의 모든 영역에서 전문가가 될 필요는 없습니다. 그러나 주요 구성 요소와 종단 간 IoT 솔루션이 구성되는 방식에 대한 확실한 이해가 필요합니다.

내 권장 사항은 IoT 기술 스택의 모든 계층에 가능한 한 익숙해지는 것입니다. 향후 기사에서 스택의 다른 모든 계층을 다룰 것입니다. 해당 게시물을 놓치지 않으려면 아래 뉴스레터를 구독하세요.