高速连接如何助力物联网

5G 蜂窝和 Wi-Fi 6 等下一代网络正在开启物联网 (IoT) 的新时代。 凭借更快的速度和更庞大的数据容量，这些超高速、可靠的网络能支持数以百万计的设备连入。这些设备可以实现纷繁多样的功能，涵盖从相对简单的智能家居，到更为复杂的工厂自动化、远程健康监控，或是车队远程信息处理等.

为了充分挖掘物联网的潜力，我们需要在世界范围内建立一个强大的连接生态系统，来充分利用高速 5G 和 WiFi 6 网络，同时还要支持其他无线协议，以满足特定物联网应用的不同限制和要求。这意味着需要：基于先进的多频段天线解决方案来设计设备和网络，以便有效处理更宽的频率范围;创建更小、更耐用的嵌入式组件，以便在各种应用环境中记录和传输数据;以及，需要增加基础设施，来帮助管理无线网络中可预期的数据激增。

TE Connectivity(以下简称“TE”)作为大型电信公司在连接和传感领域的合作伙伴，我们与客户通力协作，帮助他们解决一些严峻的 挑战。以下是我们正在进行的重要创新，以帮助物联网实现爆炸式增长。

先进的天线设计

让机器对机器实现随时随地的通信，这给嵌入式和外部无线天线的性能带来了新的挑战。 设备设计人员和工程师需要丰富的天线方案，以满足不同物联网应用的需求。

物联网天线解决方案的其中一个关键点是它的宽带频率，需要覆盖从低频段，如600 MHz的LTE 蜂窝网络，到 6 GHz 及以上的5G网络。为了有效捕获宽频谱上的信号，天线技术需要提供足够多的选择性，和防止其他物联网设备干扰的绝缘性。

物联网生态系统中的天线性能还必须与其应用场景的要求相匹配。例如，设于固定位置的设备，所处环境网络好、信号强度高，那简单的偶极子或叶片天线就可以满足它的性能需求。随着应用场景中网络质量的下降，则需要高增益的全向或定向天线来确保设备信号能触达网络。

为了应对这些挑战，TE提供了全套的天线解决方案组合，来满足不同物联网应用中频段和性能的多重要求。随着高速网络的不断推广持续推动物联网创新，TE深厚的定制天线能力可以持续满足新应用的频率范围和设计要求。

外形尺寸改进

随着物联网的发展，市场对天线和传感器的要求越来越高，除了希望它们具备先进的性能，也希望它们能提供越来越小的封装尺寸。无论是可穿戴设备、家居自动化控制面板，还是智能交通的跟踪设备，这些应用领域的小型化需求还在不断攀升。

印刷电路板 (PCB) 和柔性电路板 (FCB) 天线的创新已经为小尺寸应用提供了强大的产品选择。在公共安全车辆上，我们也看到了相似的天线小型化的进程。鞭状天线已退出市场，取而代之的是小巧的鲨鱼鳍天线和盐罐式天线，这些天线可以支持宽带无线，GPS/GNSS，和创建全联网车辆所需的其他频段。

我们的工程师团队一直致力于在更小尺寸的天线中增加多个端口和额外频率来满足这些需求。

适用于任何环境

从工厂车间，到农田，再到人们的手腕，物联网设备无处不在。要确保这些设备持续不断地记录和传输数据，它们的设计必须要耐受一系列不可预测的环境情况。

物联网设备设计人员可以从各种满足其特定应用标准的天线和其他组件中进行选择。作为连接解决方案提供商，TE 致力于对我们的组件进行严格测试，以确保它们拥有足够的弹性，可以应对温度、湿度、振动和冲击，以及其他可能威胁性能的严苛环境。

定制也是物联网应用的一个关键需求，每个应用都有其独特的环境要求。例如，我们的团队曾与一位客户合作，该客户需要为住宅区的户外电箱安装天线。客户的要求是天线必须能经受得住棒球棒或滑板的直接撞击。为此我们的工程师开发出一种小巧、坚固的圆顶天线，能非常好地满足这个要求。

另外一个案例是，一个医疗技术行业的客户找到我们，希望TE帮助其开发一种无线、可穿戴、非侵入式治疗设备。于是，我们为其定制了一款天线产品，只要在手表大小的设备上就能提供手机式的多频带 4G LTE 连接。

功耗和热管理

支持更宽的频带，并提供更好的信号覆盖范围通常需要设备有更高的功率。更高的功率也意味着产生更多的热能。

尺寸较小的设备和嵌入式应用无法依靠风扇来散热。于是，元器件制造商转而使用多功能结构设计方法，实现在电路板层面散热，从而为其性能的稳定性保驾护航。

数据处理和存储解决方案

在无线网络中增加数百万个额外的连接设备将导致需要传输到云或中央数据中心的数据量大幅激增。 数据中心和云计算提供商会通过扩大它们的数据容量来应对这一情况。然而，如果没有强大的天线模式和MIMO相关性能的支持，即使高速网络可以支持低延迟通信，集中式服务器/存储器与提供实时安全或关键任务型应用的物联网设备之间仍然存在通信延迟的风险。

关键任务物联网应用的增长将推动对边缘计算解决方案的需求。边缘计算解决方案可以使数据处理和存储更接近物联网设备。构建这些边缘网络需要考虑和解决一些重要的新问题。与温度和湿度控制良好的集中式数据中心相比，位于现场机房的数据基础设施可能面临相对恶劣的环境。这导致网络设计人员不得不寻找更坚固耐用的电缆和连接器，来适应缺乏可控性(或者说更恶劣)的边缘环境。

物联网需要全面集成和优化的连接基础设施，这就是为什么除了用于支持智能设备的天线、传感器和其他组件外，TE将电缆和连接器也作为其物联网产品的一部分。

合作开发新的物联网架构

毫无疑问，高速网络可以帮助物联网实现飞跃。 有关智慧城市、全自动工厂和自动驾驶汽车的愿景正在逐渐成为现实。

但光靠更快的网络本身是无法实现“互联世界”这一愿景的。为了激发物联网的潜能，政府、电信公司、设备制造商、建筑业主和像 TE 这样的连接解决方案专家必须携手合作，共同创建一个完善的生态系统，来应对更快、更强大的无线网络带来的新机遇和新挑战。

关于作者：

Mike Tryson

TE Connectivity数据与终端设备事业部副总裁兼首席技术官