高速連接如何助力物聯(lián)網(wǎng)

5G 蜂窩和 Wi-Fi 6 等下一代網(wǎng)絡(luò)正在開啟物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 的新時代。 憑借更快的速度和更龐大的數(shù)據(jù)容量，這些超高速、可靠的網(wǎng)絡(luò)能支持?jǐn)?shù)以百萬計的設(shè)備連入。這些設(shè)備可以實現(xiàn)紛繁多樣的功能，涵蓋從相對簡單的智能家居，到更為復(fù)雜的工廠自動化、遠(yuǎn)程健康監(jiān)控，或是車隊遠(yuǎn)程信息處理等.

為了充分挖掘物聯(lián)網(wǎng)的潛力，我們需要在世界范圍內(nèi)建立一個強大的連接生態(tài)系統(tǒng)，來充分利用高速 5G 和 WiFi 6 網(wǎng)絡(luò)，同時還要支持其他無線協(xié)議，以滿足特定物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的不同限制和要求。這意味著需要：基于先進(jìn)的多頻段天線解決方案來設(shè)計設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)，以便有效處理更寬的頻率范圍;創(chuàng)建更小、更耐用的嵌入式組件，以便在各種應(yīng)用環(huán)境中記錄和傳輸數(shù)據(jù);以及，需要增加基礎(chǔ)設(shè)施，來幫助管理無線網(wǎng)絡(luò)中可預(yù)期的數(shù)據(jù)激增。

TE Connectivity(以下簡稱“TE”)作為大型電信公司在連接和傳感領(lǐng)域的合作伙伴，我們與客戶通力協(xié)作，幫助他們解決一些嚴(yán)峻的 挑戰(zhàn)。以下是我們正在進(jìn)行的重要創(chuàng)新，以幫助物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)爆炸式增長。

先進(jìn)的天線設(shè)計

讓機器對機器實現(xiàn)隨時隨地的通信，這給嵌入式和外部無線天線的性能帶來了新的挑戰(zhàn)。 設(shè)備設(shè)計人員和工程師需要豐富的天線方案，以滿足不同物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的需求。

物聯(lián)網(wǎng)天線解決方案的其中一個關(guān)鍵點是它的寬帶頻率，需要覆蓋從低頻段，如600 MHz的LTE 蜂窩網(wǎng)絡(luò)，到 6 GHz 及以上的5G網(wǎng)絡(luò)。為了有效捕獲寬頻譜上的信號，天線技術(shù)需要提供足夠多的選擇性，和防止其他物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備干擾的絕緣性。

物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)中的天線性能還必須與其應(yīng)用場景的要求相匹配。例如，設(shè)于固定位置的設(shè)備，所處環(huán)境網(wǎng)絡(luò)好、信號強度高，那簡單的偶極子或葉片天線就可以滿足它的性能需求。隨著應(yīng)用場景中網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的下降，則需要高增益的全向或定向天線來確保設(shè)備信號能觸達(dá)網(wǎng)絡(luò)。

為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，TE提供了全套的天線解決方案組合，來滿足不同物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中頻段和性能的多重要求。隨著高速網(wǎng)絡(luò)的不斷推廣持續(xù)推動物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新，TE深厚的定制天線能力可以持續(xù)滿足新應(yīng)用的頻率范圍和設(shè)計要求。

外形尺寸改進(jìn)

隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，市場對天線和傳感器的要求越來越高，除了希望它們具備先進(jìn)的性能，也希望它們能提供越來越小的封裝尺寸。無論是可穿戴設(shè)備、家居自動化控制面板，還是智能交通的跟蹤設(shè)備，這些應(yīng)用領(lǐng)域的小型化需求還在不斷攀升。

印刷電路板 (PCB) 和柔性電路板 (FCB) 天線的創(chuàng)新已經(jīng)為小尺寸應(yīng)用提供了強大的產(chǎn)品選擇。在公共安全車輛上，我們也看到了相似的天線小型化的進(jìn)程。鞭狀天線已退出市場，取而代之的是小巧的鯊魚鰭天線和鹽罐式天線，這些天線可以支持寬帶無線，GPS/GNSS，和創(chuàng)建全聯(lián)網(wǎng)車輛所需的其他頻段。

我們的工程師團(tuán)隊一直致力于在更小尺寸的天線中增加多個端口和額外頻率來滿足這些需求。

適用于任何環(huán)境

從工廠車間，到農(nóng)田，再到人們的手腕，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備無處不在。要確保這些設(shè)備持續(xù)不斷地記錄和傳輸數(shù)據(jù)，它們的設(shè)計必須要耐受一系列不可預(yù)測的環(huán)境情況。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備設(shè)計人員可以從各種滿足其特定應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的天線和其他組件中進(jìn)行選擇。作為連接解決方案提供商，TE 致力于對我們的組件進(jìn)行嚴(yán)格測試，以確保它們擁有足夠的彈性，可以應(yīng)對溫度、濕度、振動和沖擊，以及其他可能威脅性能的嚴(yán)苛環(huán)境。

定制也是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的一個關(guān)鍵需求，每個應(yīng)用都有其獨特的環(huán)境要求。例如，我們的團(tuán)隊曾與一位客戶合作，該客戶需要為住宅區(qū)的戶外電箱安裝天線?？蛻舻囊笫翘炀€必須能經(jīng)受得住棒球棒或滑板的直接撞擊。為此我們的工程師開發(fā)出一種小巧、堅固的圓頂天線，能非常好地滿足這個要求。

另外一個案例是，一個醫(yī)療技術(shù)行業(yè)的客戶找到我們，希望TE幫助其開發(fā)一種無線、可穿戴、非侵入式治療設(shè)備。于是，我們?yōu)槠涠ㄖ屏艘豢钐炀€產(chǎn)品，只要在手表大小的設(shè)備上就能提供手機式的多頻帶 4G LTE 連接。

功耗和熱管理

支持更寬的頻帶，并提供更好的信號覆蓋范圍通常需要設(shè)備有更高的功率。更高的功率也意味著產(chǎn)生更多的熱能。

尺寸較小的設(shè)備和嵌入式應(yīng)用無法依靠風(fēng)扇來散熱。于是，元器件制造商轉(zhuǎn)而使用多功能結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，實現(xiàn)在電路板層面散熱，從而為其性能的穩(wěn)定性保駕護(hù)航。

數(shù)據(jù)處理和存儲解決方案

在無線網(wǎng)絡(luò)中增加數(shù)百萬個額外的連接設(shè)備將導(dǎo)致需要傳輸?shù)皆苹蛑醒霐?shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)量大幅激增。 數(shù)據(jù)中心和云計算提供商會通過擴(kuò)大它們的數(shù)據(jù)容量來應(yīng)對這一情況。然而，如果沒有強大的天線模式和MIMO相關(guān)性能的支持，即使高速網(wǎng)絡(luò)可以支持低延遲通信，集中式服務(wù)器/存儲器與提供實時安全或關(guān)鍵任務(wù)型應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間仍然存在通信延遲的風(fēng)險。

關(guān)鍵任務(wù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的增長將推動對邊緣計算解決方案的需求。邊緣計算解決方案可以使數(shù)據(jù)處理和存儲更接近物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。構(gòu)建這些邊緣網(wǎng)絡(luò)需要考慮和解決一些重要的新問題。與溫度和濕度控制良好的集中式數(shù)據(jù)中心相比，位于現(xiàn)場機房的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施可能面臨相對惡劣的環(huán)境。這導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)設(shè)計人員不得不尋找更堅固耐用的電纜和連接器，來適應(yīng)缺乏可控性(或者說更惡劣)的邊緣環(huán)境。

物聯(lián)網(wǎng)需要全面集成和優(yōu)化的連接基礎(chǔ)設(shè)施，這就是為什么除了用于支持智能設(shè)備的天線、傳感器和其他組件外，TE將電纜和連接器也作為其物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的一部分。

合作開發(fā)新的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

毫無疑問，高速網(wǎng)絡(luò)可以幫助物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)飛躍。 有關(guān)智慧城市、全自動工廠和自動駕駛汽車的愿景正在逐漸成為現(xiàn)實。

但光靠更快的網(wǎng)絡(luò)本身是無法實現(xiàn)“互聯(lián)世界”這一愿景的。為了激發(fā)物聯(lián)網(wǎng)的潛能，政府、電信公司、設(shè)備制造商、建筑業(yè)主和像 TE 這樣的連接解決方案專家必須攜手合作，共同創(chuàng)建一個完善的生態(tài)系統(tǒng)，來應(yīng)對更快、更強大的無線網(wǎng)絡(luò)帶來的新機遇和新挑戰(zhàn)。

關(guān)于作者：

Mike Tryson

TE Connectivity數(shù)據(jù)與終端設(shè)備事業(yè)部副總裁兼首席技術(shù)官