Technik für eine vernetzte Zukunft
Multifunktionssensoren und miniaturisierte Steckverbinder, eingebettete Antennen und leichte Leitungen ermöglichen Infotainment-Anwendungen der nächsten Generation.
Infotainment-Systeme gestalten unsere Alltagserfahrungen – in Autos, Flugzeugen, Aufzügen und öffentlichen Räumen – sorgen sie für mehr Spaß, weil sie einen komfortablen Zugang zu Musik, Filmen und anderer Unterhaltung bieten. Durch die Weiterentwicklung von Hardware und Software ist es mit diesen Systemen für uns einfacher denn je, auf unsere Lieblingsfilme, -bücher und -zeitungen zuzugreifen oder wichtige Reiseinformationen wie Fahrplanänderungen, Reisebedingungen und Neuigkeiten zu Reisezielen abzurufen.
Heutzutage werden in diesen Systemen zunehmend robuste elektronische Komponenten verbaut, die eine stabile Strom-, Signal- und Datenübertragung gewährleisten. Durch diese Komponenten kann die Technologie von einem einfachen Informations- und Entertainment-Hub zu einem wesentlichen Bestandteil der Architektur von Geräten, Maschinen und Netzwerken weiterentwickelt werden, die unsere Art zu reisen, zu leben und zu kommunizieren verändern.
Damit Ingenieure die zunehmende globale Erwartung, die an technologische Integration gestellt wird, erfüllen können, wenden sie die Denkweise des Internets der Dinge an, um bessere End-to-End-Verbindungen zu ermöglichen. Hierzu entwickeln sie Systeme mit großen Bandbreiten und geringer Latenz, die in Umgebungen mit Temperaturschwankungen und in Anwendungen mit hoher Vibrationsbelastung wie vernetzten Autos und Flugzeugen, LKWs im Fernverkehr und Zügen, Gebäudesystemen und Städtelandschaften zuverlässig arbeiten. Im Vordergrund dieser Entwicklung steht die Infotainment-Anwendung der nächsten Generation.
Die aktuelle Generation fortschrittlicher Infotainment-Systeme ist mit miniaturisierten Steckverbindern und leichter Glasfasertechnik ausgestattet. Zukunftssichere Systeme verfügen über eingebettete Antennen für die 5G-Kommunikation und Multifunktionssensoren für den Datenempfang und die Datennutzung. Diese Art von elektronischen Komponenten ermöglicht es Ingenieuren, hochbandbreitige, stets verfügbare Infotainmentsysteme zu entwickeln.
Mit Komponenten für Hochgeschwindigkeits-Datenverbindungen könnten Ingenieure bald hochgradig interaktive Schnittstellen entwickeln, die komplexe 3D-Visualisierungen anzeigen, in denen Echtzeitinformationen, On-Demand-Unterhaltungsdienste und künstliche Intelligenz integriert sind. Mit der Weiterentwicklung der Datenintegrationstechnologie könnten diese Systeme künftig immersive digitale Erlebnisse ermöglichen, die physische Räume transformieren und durch intelligente audiovisuelle (A/V)-Technologien sowie mobile Virtual-Reality-(VR)- und Augmented-Reality-(AR)-Geräte ein dynamisches Multiscreen-Storytelling realisieren.
Wenn Infotainment-Systeme intelligenter und ein wesentlicher Bestandteil technologischer Hyperscale-Ökosysteme werden, können diese Komponenten unsere Kommunikationsweise radikal verändern und Möglichkeiten für die Entwicklung effizienter, ständig verfügbarer Technologie schaffen, die dynamische Sensorik, holografische Interaktionen und vorausschauende Programmierung ermöglicht.
Bei TE Connectivity (TE) entwickeln und fertigen wir heute ein umfassendes Portfolio von robusten, leichten, miniaturisierten Komponenten, um den Datenfluss zu beschleunigen, die Energieverteilung zu schützen und zu verwalten sowie die Signalqualität zu verbessern. Durch Partnerschaften mit großen und kleinen Herstellern weltweit unterstützen wir Ingenieure dabei, kurzfristig Innovationen für Infotainment-Systeme entwickeln zu können, die schneller sind und kontinuierlich ausgeführt werden können, dabei weniger Strom verbrauchen und eine Leistung mit hoher Klarheit und erweiterter Funktionalität bieten. Damit dies gut funktioniert und zudem einen wirtschaftlichen Mehrwert generiert, muss man zunächst wissen, welche Arten von elektronischen Komponenten benötigt werden, damit robuste End-to-End-Verbindungen in Infotainment-Systemen der nächsten Generation möglich sind und diese Systeme in die Kernarchitekturen von technologischen Ökosystemen integriert werden können.
Zunächst ist wichtig zu wissen, wie viele Daten das System verarbeiten muss. Davon hängt ab, welche Arten von elektrischen und mechanischen Komponenten – Steckverbindern, Sensoren, Kabeln, Antennen usw. – für die Bandbreite und Geschwindigkeit erforderlich sind, die für eine effiziente Ausführung und den wirksamen Schutz eines Infotainment-Systems benötigt werden, insbesondere in komplexen technologischen Ökosystemen wie Flugzeugen, Bürogebäuden und Städtelandschaften.
Um die Power-over-Ethernet-(PoE)-Leistung in Flugzeugen und Zügen zu steigern, sind Twisted-Pair-Kabel (sog. Differenzleitungspaare) die optimale Wahl – sie bilden die Grundlage aller Ethernet-Verkabelungsmethoden. Mit Twisted Pair-Kabeln können Ingenieure Interferenzen durch Nebensprechen (Crosstalk; XT) zwischen internen Leitungen und Alien Crosstalk (AXT) zwischen externen Leitungen effizient minimieren und gleichzeitig die Leistung von PoE verbessern, indem neben Daten auch Strom übertragen wird. So ist weniger Verkabelung notwendig – eine einfache Möglichkeit, um die Gesamtgröße und das Gesamtgewicht (und damit die Betriebskosten) zu verringern und gleichzeitig ausreichend Strom für hohe elektrische Lasten bereitzustellen, der für eine erweiterte Funktionalität erforderlich ist.
Eine weitere zentrale Entscheidung ist die zwischen abgeschirmtem und nicht abgeschirmtem Kabel. Die Ermittlung der besten Lösung ist erst möglich, nachdem das Entwicklungsteam alle Anforderungen an den Schutz des Systems vor elektromagnetischen Störungen (EMI) vollständig erfasst hat. Dazu gehören auch Informationen darüber, wo und wie das Kabel verwendet wird und wie es sich auf die Zuverlässigkeit, Langlebigkeit, Gesamtgröße und das Gesamtgewicht des Systems sowie bei Temperaturschwankungen und Vibrationen auf die Systemleistung auswirkt. Wenn der richtige Kabeltyp an der richtigen Stelle eingesetzt wird, entsteht ein System, das leicht, aber robust und einfach zu installieren ist und das ohne unvorhergesehene Betriebsunterbrechungen und übermäßigen Wartungsaufwand langfristig zuverlässige Leistungen bieten kann.
Nach Auswahl des geeigneten Kabels müssen Ingenieure sorgfältig die Steckverbinder für zuverlässige wiederholbare Verbindungen zwischen Switches und Endeinrichtungen ermitteln. Hierzu sollten sie die Unterschiede zwischen den Steckverbindern kennen. RJ45-Steckverbinder werden beispielsweise häufig für Ethernet-Verbindungen an PCs eingesetzt. In Anwendungen mit starken Vibrationen hingegen benötigt das Infotainmentsystem robustere Komponenten. Zwei zuverlässige Optionen sind der robuste M12-Steckverbinder und der kleinere, vielseitig einsetzbare M8-Steckverbinder. Beide verfügen über ein Schraubgewinde für eine verrastende Verbindungssicherung und sind mit standardisierten Pin- und Buchsenanordnungen – auch als Kodierungen bezeichnet – ausgeführt. Damit gewährleisten sie die für eine kontinuierliche, hochauflösende Kommunikation in Fernlastkraftwagen sowie in Regional- und Fernverkehrszügen erforderliche Verbindungssicherheit. Unsere M12- und M8-Steckverbinder entsprechen zudem strengen Sicherheitsstandards für niedrige Toxizität sowie Rauchentwicklung und halten Stößen, Vibrationen, Verschmutzung sowie extremen Temperaturen und hoher Feuchtigkeit stand.
Da in den nächsten Jahren 5G-Netzwerke zur Verfügung gestellt und allgemein anerkannte Standards etabliert werden, wird diese Technologie – zumindest – eine Gerät-zu-Gerät-Kommunikation schaffen, die Menschen einen schnelleren und verbesserten Zugang zu Informationen ermöglicht. Noch bedeutsamer ist, dass sie eine digitale Evolution vorantreiben wird, die flexible Netzwerke für die Integration von Technologien ermöglicht. Das Rückgrat dieser Entwicklung bilden eingebettete Antennen für die 5G-Kommunikation.
Diese eingebettete Technologie ist sowohl als Standardantenne als auch als kundenspezifisch entwickelte Antenne erhältlich und bietet OEMs die Möglichkeit, eine Kommunikation mit extrem niedriger Latenz über vernetzte Geräte hinweg zu realisieren. Da immer mehr Technologien IoT-fähig werden und Tausende von Geräten und Systemen gleichzeitig mit außergewöhnlich hohen Geschwindigkeiten verbunden sind, müssen Ingenieure absehen, wie sich 5G-Netzwerke auf die Datenübertragung auswirken werden. Sie müssen außerdem verstehen, wie 5G eine besonders geringe End-to-End-Latenz ermöglichen kann und wie dies die Marktwettbewerbsfähigkeit sowohl von OEMs als auch ihrer Kunden beeinflussen wird. Dazu gehören Autohersteller, Fluggesellschaften, Bus- und LKW-Unternehmen, Verkehrsbetriebe, Besitzer großer Gebäude und Gemeinden.
Der Einsatz von 5G-Antennen wird die gesamte Signal- und Leistungsperformance von Infotainmentsystemen maßgeblich bestimmen. Um im Laufe der Zeit die gewünschten Geschwindigkeiten und Kostensenkungen zu erzielen, entwickeln einige Ingenieure Radios mit einer Kapazität für den Betrieb in 15-GHz-Bändern. Die Schwierigkeit bei der Realisierung der erwarteten Leistung besteht darin, dass eingebettete Antennen häufig fälschlicherweise als eigenständige passive Komponenten angesehen werden, wie etwa Widerstände oder Kondensatoren.
Es ist von entscheidender Bedeutung zu erkennen, dass in der Infotainment-Technologie das gesamte System Teil der Antenne sein kann – und dass jedes Material und jede Komponente (sei es in der Nähe des Antennenelements, das Design der Grundplatte oder die Nähe zu Quellen von Inband-Rauschen) die Antennenleistung beeinflussen kann. Man sollte also ein anderes Antennenkonzept zugrunde legen und mit Experten zusammenarbeiten, die bereits erfolgreich eingebettete Antennen entwickelt haben. Zunächst muss man das Maß an Systemintegration verstehen, das die Menschen heute erwarten.
Erfahren Sie, wie wir Kunden bei der Bewältigung von Herausforderungen im Bereich der Internetinfrastruktur und 5G-Architektur unterstützen – einschließlich der Entwicklung von Basisstationen und Antennensystemen der nächsten Generation.
In dieser Podcast-Episode erläutert Felisa Chuang (Produktmanagerin, HF-Lösungen) die Rolle von Funktechnologien im IoT-Markt.
Die Antennenexperten von TE sind über die Trends informiert, die sich auf die fortschrittliche Vernetzung auswirken. Sie untersuchen kontinuierlich, wie die erwartete Zunahme des drahtlosen Datenverkehrs sich auf das begrenzte Spektrum an verfügbaren Frequenzen auswirkt und – da spektrale Effizienz eine immer wichtigere Rolle beim Design spielt – wie eingebettete Antennen für effiziente und wiederholbare Übertragungswege sorgen können. Der Entwurf einer geeigneten Antennenlösung für die 5G-Datenübertragung erfordert einen neuen Denkansatz in Bezug auf die Designherausforderungen. Dies fängt damit an, dass das Antennendesign bereits in der frühen Entwicklungsphase berücksichtigt wird.
Dies gilt auch für das Sensordesign. Wenn bereits frühzeitig in der Designprüfung detailliert aufgeführt wird, was das System messen und erkennen muss und wie es das umfangreiche Volumen der abgerufenen Daten nutzen kann, um größere Autonomie zu ermöglichen, können Ingenieure Änderungen in späteren Phasen vermeiden, die komplexe und kostenintensive Umbauten erfordern.
Wenn Ingenieure von Anfang an ermitteln, welche technologische Funktionalität erforderlich ist, sind sie in der Lage, die Verbindungen (Verkabelung, Steckverbinder, Antennen und Sensoren) auszuwählen, die für mehr Integration und Innovation notwendig sind. Diese Herangehensweise ermöglicht eine stabilere M2M-Kommunikation (Maschine-zu-Maschine) und robustere V2X-Netzwerke (Vehicle-To-Everything). Es wird Herstellern dabei helfen, einzigartigen Mehrwert zu schaffen und die Markterwartungen an die Infotainment-Performance in Pkws, Flugzeugen, Lkws und Bussen, Zügen sowie stark frequentierten Gebäuden und öffentlichen Räumen zu übertreffen.
Mit unserem umfassenden Portfolio an elektronischen Komponenten, einschließlich Hochgeschwindigkeits-Steckverbindern und innovativer Sensorkombinationen, leichter Glasfaserlösungen und Miniaturgehäusen, können Ingenieure die Netzwerkgeschwindigkeiten in Infotainment-Systemen steigern, wodurch die Echtzeit-Datenintegration, eine größere Datenaggregation sowie die autonome Verwaltung komplexer Technologie ermöglicht werden.
Im letzten Jahrzehnt haben sich Infotainment-Systeme in Autos weiterentwickelt, sodass Fahrer und Beifahrer jetzt schnell und bequem auf Informationen zugreifen können, die einen beispiellosen Komfort, überragende Sicherheit und fahrzeuginterne drahtlose Kommunikation bieten. Ermöglicht wird dies durch kleinere und leichtere elektronische Komponenten für Hochgeschwindigkeits-Daten- und -Stromverbindungen mit hoher Dichte. Mit diesen Lösungen können Ingenieure robuste Architekturen entwickeln, die zunehmend V2X-Kommunikation und Cloud-Computing ermöglichen. Die Realisierung dieses Leistungsniveaus stellt eine Herausforderung dar, vor allem weil Hersteller Fahrzeuge mit immer komplexeren Infrastrukturen wie etwa Hochstrom-Antriebsstränge entwickeln. Die zunehmende Konvergenz dieser beiden neuen Technologien – schnellere Datenverbindungen und Elektrifizierung – erfordert Lösungen, die EMI reduzieren können, um die hohe Leistung von datenabhängigen Infotainment- und Sicherheitssystemen zu garantieren. Eine Lösung ist die Nutzung der optischen Datenverbindungstechnik.
Von Haifischantennen bis hin zu einer Zukunft mit 5G – erfahren Sie, wie TE die Antennentechnologie weiterentwickelt hat, um das Fahrzeug in ein vernetztes Netzwerk zu verwandeln.
Bei der Entwicklung der zugrunde liegenden Datenkonnektivitätsarchitekturen eines Fahrzeugs – sowohl bei Verbrennungs- als auch bei Elektromotoren – lösen Ingenieure zunächst einige spezifische Fragen:
Um das Volumen und die Geschwindigkeit der im Fahrzeug übertragenen Daten zu erhöhen, können Ingenieure die Verbindungspunkte im gesamten Fahrzeug ausbauen, was die Größe der Datenpakete erhöht und folglich hohe Bandbreitenkapazitäten erfordert. Automotive Ethernet bietet dafür zwar das beste Preis-Leistungs-Verhältnis, benötigt aber eine intelligente Verbindungslösung mit Flexibilität, Flächenökonomie und Leistungsfähigkeit für unterschiedliche EMV-Anforderungen. Unser miniaturisiertes Automotive-Ethernet-Verbindungssystem MATEnet bietet die erforderliche Zuverlässigkeit, Wirtschaftlichkeit, Skalierbarkeit und vollautomatische Handhabung sowie die notwendige Robustheit nach Automotive-Standard, Flexibilität und Gewichtsreduzierung für eine effektive Konnektivität im gesamten Fahrzeug.
Mit der Integration sicherheitsorientierter Fahrerassistenzsysteme (ADAS) steigen die Eingaben in die Cloud – von Kameras und Antennen sowie aus der Fahrzeugumgebung und der Mobilfunk-Breitbandkonnektivität. Dies führt zu einer zunehmenden Steigerung der Datenübertragungsgeschwindigkeiten. Zur Optimierung dieser Verbindungen sind Radiofrequenz(RF)-Übertragungskanäle für koaxiale und differentiale Verbindungstechnologien notwendig.
Unsere MATE-AX-Steckverbinderfamilie ist für die High-Speed-Datenübertragung in Single-Ended-Lösungen ausgelegt. Sie bietet HF-Performance bis zu einer Frequenz von 20 GHz. Außerdem ist sie sehr platzsparend, um den heutigen Anforderungen von Fahrzeugen gerecht zu werden. Die elektrische Leistung erfüllt die Signalintegrität des Verbindungsbereichs und der Komponentenebene ebenso wie die EMV-Anforderungen. Damit sind unsere koaxialen Kabel für Sicherheitsverbindungen mit hohen RF-Anforderungen ausgelegt.
In der Zukunft wird die nächste Generation der Anwendungen für autonomes Fahren der Stufen 4 und 5 neue elektrische und optische Lösungen benötigen. Dazu werden Steckverbinder auf DWG-Basis (dielektrische Wellenleiter) gehören, die Datenübertragungsraten von mehr als 24 Gbit/s unterstützen. Das Datenverbindungsportfolio von TE wird kontinuierlich weiterentwickelt, um die Anforderungen der Hersteller an Funktion, Sicherheit, Verbindungstyp, Chips und Kabeltypen ebenso wie die Industriestandards und OEM- oder Tier-1-Spezifikationen zu erfüllen.
Durch das Einbetten verschiedener Sensoren in Fahrzeuge können Ingenieure mehr Autonomie und künstliche Intelligenz in das gesamte interne Fahrzeugnetzwerk integrieren. Durch die Ermöglichung der Datenerfassung und -nutzung ermöglichen Sensoren es dem Fahrzeug, eine breite Palette von Informationen über mehrere fahrzeuginterne Systeme sowie an andere Fahrzeuge und die Straßeninfrastruktur zu kommunizieren. Für eine effektive Umsetzung müssen Ingenieure wissen, welche Datentypen von den Sensoren verarbeitet werden können:
Um der steigenden Verbrauchernachfrage nach sichereren und stärker vernetzten Personenkraftfahrzeugen gerecht zu werden, entscheiden sich Hersteller zunehmend für Konnektivitätslösungen, die das Gewicht wichtiger Systeme reduzieren und eine robuste, hochauflösende Kommunikation unterstützen – notwendig für die Beschleunigung der Datenübertragung, die Reduzierung des Energieverbrauchs und die Verbesserung der Signalqualität –, um datengestützte Funktionalitäten bereitzustellen: Fahrerassistenzsysteme (FAS) sowie Fußgängererkennung (FE) und Spurerkennung (SE).
Diese Effizienz macht die Datenkonnektivität zu einem Kernelement für eine robuste Architektur sowohl für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor als auch für Elektrofahrzeuge. Hierdurch werden Infotainment-Systeme zu einem immer wichtigeren Bestandteil des technologischen Ökosystems eines Fahrzeugs, da sie Autos Verbindungen zu anderen Fahrzeugen, der Straßeninfrastruktur sowie Kommunikationsnetzen herstellen lassen.
Für wichtige Systeme wählen Ingenieure leichte, miniaturisierte Komponenten, die Datenübertragungen beschleunigen, den Stromverbrauch senken und die Signalleistung verbessern.
Seit Jahrzehnten können Fluggäste dank Infotainment-Systemen in Flugzeugen – in der Branche auch Bordunterhaltungselektronik genannt – ihren Flug genießen. Heute ermöglichen diese Systeme den Flugzeugpassagieren zunehmend auch die Verbindung mit der Außenwelt, unabhängig davon, wo sie sich gerade befinden. Fluglinien erhalten so die Chance, Kunden zu binden, indem sie eine wichtige Rolle im Leben ihrer Kunden einnehmen. Aufgabe der Ingenieure ist es, stabile, integrierte Verbindungen zu entwickeln, die Hochgeschwindigkeitskommunikation mit hoher Klarheit in zunehmend kleineren, dichteren Paketen nahtlos sowie ohne Unterbrechung durch extreme Vibration und Temperaturen bereitstellen können. Dieses Maß an Konnektivität in einem Fahrzeug zu realisieren, in dem der Platz begrenzt ist und das Gewicht sich auf den Stromverbrauch auswirkt, bedeutet, dass Infotainment zu einem größeren Bestandteil eine bereits komplexen Bordelektroniksystems wird.
Moderne Flugzeuge sind in der Lage, große Datenmengen für höhere Sicherheit und Gesamtleistung sowie verbesserten Komfort zu erfassen und freizugeben. Ingenieure treiben die Elektrifizierung des Flugzeugs voran, indem sie manuelle Steuerungen durch elektronische Schnittstellen ersetzen. Mit Flugdaten können Piloten beispielsweise wichtige Flugzeugsysteme mühelos überwachen und besser verwalten. Diese Entwicklung wird durch Fortschritte in der Luftfahrtkonnektivität ermöglicht – darunter TEs DEUTSCH DMC-M Hochgeschwindigkeits-Modulsteckverbinder und die369 Serie, Backshells, Kabel- und Leitungsprodukte, High-Speed-Kupferleitungen, Ethernet und Glasfasertechnologie .
Dank dieser elektronischen Komponenten sind Ingenieure in der Lage, diese neuen Funktionen zu integrieren. So können Flugzeughersteller neue Wege der Wertschöpfung durch Flugzeugtechnologie finden.
Für die weitere Elektrifizierung in wichtigen Systemen integrieren Ingenieure im gesamten Flugzeug weitere elektronischen Komponenten: Sensoren, Steckverbinder, Relais und Glasfaserkomponenten. Bei Flugzeugen, die in den 1980er Jahren gebaut wurde, entfielen 10 % der Gesamtkosten auf die Elektronik, heute sind es 40 %. Angesichts des hohen Technologieeinsatzes im Flugzeug stehen Ingenieure vor einer entscheidenden Herausforderung: ausreichend Energie ins Flugzeug einzuspeisen, um diese Systeme zu betreiben, und gleichzeitig Größe und Gewicht der elektronischen Baugruppen zu reduzieren.
Das Ziel ist es, Effizienz, Geschwindigkeit und Kosten insgesamt zu verbessern. Die Lösung verwendet kleinere, leichte Komponenten, die höhere Geschwindigkeiten und zuverlässigen Betrieb unter den härtesten Bedingungen ermöglichen – extreme Temperaturen und Vibrationen, Einwirkung von Elementen sowie elektromagnetische Störungen und Blitzeinschläge.
Zur Verbesserung der Flugerfahrung suchen Ingenieure zunehmend nach Möglichkeiten, mehr elektronische Komponenten – insbesondere Sensoren – in das Flugzeug zu integrieren. Die Sensordaten werden in der Regel an den Elektronikschacht des Flugzeugs gesendet, der sich vorne im Flugzeug befindet. Der Elektronikschacht stellt das Gehirn des Kopfstellennetzes der Bordunterhaltung sowie der zentralen Elektronik des Flugzeugs dar, wo Informationen gesammelt, verarbeitet und im Flugzeug sowie an die Passagiere verteilt werden.
Die elektrische und Glasfaserverkabelung in diesen Systemen verläuft normalerweise unter der oberen Abdeckung oder unter dem Boden des Flugzeugs und verbindet die Überkopfmonitore und einzelnen Sitze, je nach spezifischer Flugzeugkonfiguration und Architektur des Infotainment-Systems. Dank dieses komplexen Netzwerks integrierter und WLAN-fähiger Technologie können Passagiere direkt von ihrem Flugzeugsitz aus maximalen Komfort genießen.
Ein WLAN-Bordsystem einzurichten ist besonders schwierig, da es über Antennen verbunden ist, die sich in der Regel oben oder unten am Flugzeug befinden. Zur Bereitstellung von Cloud-Verbindungen müssen die Antennen die Verbindung entweder über einen Satelliten oder einen Mobilfunk-Sendeturm auf dem Boden herstellen. Trotz der Bereitstellung drahtloser Verbindungen darf nicht vergessen werden, dass dieses WLAN nicht vollständig drahtlos ist: Die gesammelten Daten werden häufig über die Kopfstellenserver im Flugzeug geleitet und dann über Hochgeschwindigkeits-Kupfer- und -Glasfaserkomponenten verteilt, die eine Verbindung zu den drahtlosen Zugangspunkten in der Kabine (Cabin Wireless Access Points, CWAPS) herstellen.
Damit diese Systeme zuverlässiger werden, entwickeln Ingenieure stabile Box-to-Box-Verbindungen. Normalerweise werden für Verbindungen, die relativ geringe Geschwindigkeiten über kurze Entfernungen erfordern, Kupferkabel verwendet. Da der Bedarf an höheren Datengeschwindigkeiten wächst, setzen Ingenieure jedoch zunehmend schnellere Verbindungen ein. Die Folge ist ein interessantes Dilemma: Weil die I/O-Geschwindigkeiten zunehmen, ist die Verwaltung von Signalintegrität und Strom schwieriger als bei Signalen mit geringerer Geschwindigkeit.
Zum Beispiel ist die Kontrolle von Rückflussdämpfung, Einfügungsdämpfung, Nebensprechen und ähnlichen Faktoren, die Signale beeinträchtigen können, bei höheren Verbindungsgeschwindigkeiten komplexer. Bei einem idealen Verkabelungssystem gäbe es keine Verbindungen zwischen den Boxen, aber in der Praxis müssen aufgrund der notwendigen Produktionsunterbrechungen und der Modularität Steckverbinder eingesetzt werden.
Zur Lösung dieser Probleme sollten in der Entwurfsphase die Aspekte Gewicht, Entfernung, Geschwindigkeit und Signalintegrität berücksichtigt werden. Weil von Infotainment-Systemen Hochgeschwindigkeitskommunikation mit hoher Klarheit über lange Entfernungen erwartet wird, integrieren Ingenieure Glasfaser in Backbone-Anwendungen. Und da Ethernet-Verbindungen mit 10 Gbit/s oder noch höheren Datenraten bereitgestellt werden, bietet Glasfaser die Zuverlässigkeit, die für Infotainment-Systeme der nächsten Generation in Flugzeugen benötigt wird. Diese Art von Technologie inspiriert zudem neue Ideen zur Realisierung intelligenterer Flughäfen. Diese neuen Ideen können interaktivere Schnittstellen und stark immersive digitale Erfahrungen ermöglichen, mit denen 3D-Visualisierungen von Echtzeitinformationen, On-Demand-Unterhaltung und künstliche Intelligenz möglich sind.
Unsere Ingenieure arbeiten eng mit Flugzeugherstellern zusammen und entwickeln Gehäuse mit hoher Dichte für Infotainment-Systeme, welche die unterbrechungsfreien Verbindungen bereitstellen, die von Reisenden, Piloten, Führungskräften der Fluggesellschaften und der Luftfahrtbranche im Allgemeinen erwartet werden.
Unsere elektronischen Komponenten sind dafür ausgelegt, mehre IoT-fähige Funktionen in Massenverkehrsmittel zu integrieren.
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In Schwerlastfahrzeugen wie Touristenbussen, kontinentübergreifenden Zügen und Fernlastwagen sind Fahrer und Passagiere auf Hochgeschwindigkeits-Datensysteme mit Hochfrequenz angewiesen, um schnell und mühelos ohne Unterbrechung oder Verzögerung auf präzise Daten zugreifen zu können. Um die anspruchsvollen Leistungsanforderungen von Schwerlastfahrzeugen zu erfüllen, werden diese Datenverbindungssysteme zunehmend mit robusten elektronischen Komponenten entwickelt, die für Datenverbindungen mit außergewöhnlich hoher Klarheit und geringer Latenz ausgelegt sind, die Audio und Video mit hoher Bandbreite unterstützen.
Um dies zu ermöglichen, verwenden Hersteller diese Komponenten – Multifunktionssensoren, robuste Steckverbinder, Glasfaserkabel und robuste Leitungssätze –, um dynamischere Konnektivität zu integrieren. So werden Innovationen für interaktive Bildschirme, integrierte elektrische Architekturen und Hochgeschwindigkeits-Multimedia-Netzwerke möglich. Dadurch, dass Sensoren Daten über den Straßen- und Fahrzeugzustand sammeln und messen und diese dann auf interaktiven Bildschirmen anzeigen, erhalten Fahrer schnelle Echtzeit-Informationen für die Bedienung des Fahrzeugs. Beifahrer können problemlos auf Echtzeit-Informationen zugreifen und so arbeiten, einkaufen, Filme schauen und ihre Erlebnisse direkt in den sozialen Medien teilen.
Diese Technologie macht nicht nur Informationen leicht zugänglich, sondern automatisiert auch Datenverbindungen in Systemen zur Überwachung von toten Winkeln, Straßenzuständen und Motorleistung. Diese Integrationsstufe ermöglicht es dem Fahrzeug, zuverlässig mit Fahrgastgeräten, anderen Fahrzeugen, Transportnetzen und Straßen- und Schieneninfrastrukturen wie Mautstationen, intelligenten Straßenlaternen und Bahnhöfen zu kommunizieren. Im Fahrzeuginneren unterstützt diese Technologie Kameras, die müde Fahrer erkennen, Aktivitäten von Beifahrern überwachen oder Audiosysteme und Systeme zur Umweltüberwachung verwalten, um Beifahrern ein angenehmes Reiseerlebnis zu bieten. Mit dieser Technologie – und dem Internet der Dinge – sind Datenverbindungen mit Busbahnhöfen, LKW-Depots und Bahnhöfen möglich.
Die Herausforderung für Hersteller besteht darin, Komponenten zu finden, die die Kapazität für zuverlässige Hochgeschwindigkeitsverbindungen und Gehäuse mit hoher Dichte für Schwerlastfahrzeuge haben. Vorhandene CAN-Bus-Protokolle wie SAE J1939 bieten zum Beispiel keine ausreichende Datengeschwindigkeit und keine Echtzeit-Aktualisierungen, die notwendig sind, damit ein stabiles Infotainment-System die erwartete Leistung bringt. Der Versuch, Innovation mit herkömmlicher Elektronik zu erreichen, kann zudem zu einem deutlich höheren Gesamtgewicht des Fahrzeugs führen. Außerdem wird mehr Platz für zusätzliche Komponenten benötigt, was wiederum den Stromverbrauch und die Wahrscheinlichkeit von Fehlfunktionen erhöht. Dies kann wichtige Systeme überlasten und zu unerwarteten Störungen sowie höheren Betriebskosten führen.
Um größere Bandbreiten in der Schwerlasttechnik zu erreichen, benötigen Ingenieure Lösungen für Low Voltage Differential Signaling (LVDS) undEthernet(wie die neuen 100Base-T1 oder 1000Base-T1). Diese senken die Verkabelungskosten und erhöhen die operative Datengeschwindigkeit zur Unterstützung von Echtzeit- und hochpräzisen Systemen, etwa in einem modernen Bordnetzwerk eines Zuges. Um dies in schweren Nutzfahrzeugen zu erreichen, sind robuste, verschleißfeste elektrische Komponenten erforderlich, die die Systemleistung unterstützen und die Anforderungen an EMI/EMC und – insbesondere in der Bahnindustrie – Feuer und Rauch erfüllen.
Moderne Konnektivität bringt heute mehr IoT-fähige Technologie in den Schwerlastverkehr ein. So können Infotainment-Systeme für optimierte Fahr- und Reiseerlebnisse nahtlos in Fahrzeuge integriert werden. Dies setzt elektronische Komponenten voraus, die den hohen Temperatur- und Vibrationsbelastungen bei Schwerlasttransporten über lange Entfernungen standhalten.
Unsere Sensoren für Temperatur, Druck und Luftfeuchtigkeit erfassen und messen Daten, die für die einfache Überwachung der Fahrzeugleistung, der Straßenbedingungen und der Ladung von entscheidender Bedeutung sind.
Unsere Verbindungssysteme unterstützen Diagnose und vorbeugende Maßnahmen. Insbesondere in kommerziellen Bussen ermöglichen unsereHF-Steckverbinder Telemetrie, Surround View-Systeme und Cloud-Computing.
In Personenkraftwagen bieten unsere MU-Steckverbinder (Multiple Unit) einen effizienten, zentralen Punkt für die Übertragung von 27 Datenbefehlen im gesamten Zug. Auch im Schienenverkehr – angesichts der Tatsache, dass Equipment-Datennetzwerke mehrmals schneller wachsen als der Schienenverkehrsmarkt – bieten unsere M12-Lösungen Antworten auf verschiedene Konstruktionsherausforderungen: Unsere M12-Steckverbinder ermöglichen nahezu unbegrenzte Kombinationen von Kabelkonfektionen mit kundenspezifischen Kabeln oder vordefinierten Kabeln mit variablen Längen; unsere M12-Leitungssätze fördern eine stärkere Digitalisierung in Schienen-Datenkommunikationssystemen, indem sie Datenübertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 10 Gb/s unterstützen; und unsere M12-Ethernet-Switches – ausgeführt mit redundanter Eingangsleistung und einem optionalen Bypass zur Gewährleistung eines unterbrechungsfreien Netzwerkbetriebs – unterstützen Datenübertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 1 Gb/s und fungieren als Knoten in Netzwerken, die Anschlussports für Geräte wie CCTV-Kameras, Fahrgastinformationssysteme, Sensoren, Beleuchtung, HLK-Anlagen und weiteres bereitstellen.
Diese Art von Komponenten, die zur Integration von Infotainment-Systemen in die Technologiearchitektur für schwere Transportfahrzeuge verwendet werden, erweitern die Systemkapazität – ohne dabei die Signalintegrität, den Datendurchsatz und die Leistung zu beeinträchtigen.
In Städten weltweit installieren Gebäudebesitzer und Stadtverwaltungen interaktive Infotainment-Systeme, die den Menschen Zugang zu dynamischen Informationen sowie digitale Erfahrungen ermöglichen, die unser tägliches Leben bereichern. Diese Art von Systemen ist ebenfalls entscheidend für die Steigerung des Nutzungsgrads sowie die Optimierung von Abläufen und der Gesamterfahrung in öffentlichen Räumen.
Infotainment-Systeme der nächsten Generation können Menschen bei der Vernetzung mit ihrer Umgebung unterstützen, indem sie das Potenzial stets verfügbarer Verbindungen für stabile Integration von überall verfügbaren Daten maximieren.
Diese Systeme ähneln zwar häufig Infotainment-Systemen in Autos, Flugzeugen undschweren Transportfahrzeugen, dienen aber als Rückgrat für den Betrieb komplexer Informationsnetze in Smart Cities und intelligenten Gebäuden. Diese Technologie kann Sicherheitssysteme, LED-Beleuchtung, intelligentes Parken und Verkehrssteuerung unterstützen. Wenn diese Systeme integriert werden, verbessern sie die gesamte Energieeffizienz, reduzieren Verkehrsstaus und ermöglichen eine stärkere Kontrolle. Ein Nachteil dieser Infotainment-Systeme ist derzeit noch, dass sie das Potenzial stets betriebsbereiter Verbindungen für stabile Integration von überall verfügbaren Daten nicht maximieren. Es bedarf einer besseren Methode zur Übertragung von Umgebungsinformationen an Menschen, die Innovation in Verbindung mit erweiterter Realität und Echtzeit-Video für die direkte Übermittlung an Smartphones, Videobildschirme und interaktive Kioske nutzt.
In einem vollständig vernetzten öffentlichen Raum und einem technologisch intelligenten Gebäude könnte eine nahezu unbegrenzte Vielfalt an dynamischem Zugang zu einem breiten Spektrum an Video-, Text- und Audioinhalten bestehen – einschließlich Umgebungsdaten und personalisierter Informationen, die über Hochgeschwindigkeits- und Niedriglatenz-Netzwerke bereitgestellt werden und dabei Dateninfrastrukturen sowie die Datenorchestrierung kontinuierlich verbessern.
| Digitale Infrastruktur (Hochgeschwindigkeits-/Ultraniedriglatenz-Netzwerk) |
Netzwerkarchitekturen in kabellosen und Mobilfunk-Geräten werden sich in den nächsten Jahren erwartungsgemäß drastisch verändern. Immer mehr Rechenoperationen werden am „Edge" durchgeführt, um die Netzwerklatenz zu reduzieren und gleichzeitig eine Welt zu unterstützen, die zunehmend auf IoT-Konnektivität und die damit verbundenen Möglichkeiten angewiesen ist. Derzeit fehlen in vielen Städten die Hochgeschwindigkeitsnetzwerke mit geringer Latenz, die für die zuverlässige, nahtlose und gleichzeitige Vernetzung einer großen Anzahl an Geräten erforderlich sind.
Mit der Einführung von 5G-Netzwerken in den nächsten Jahren erhalten diese das Potenzial, die gemeinsame Ausführung von Geräten zu ermöglichen, wodurch die Menschen mit ihrer Umgebung über mehrere Kanäle gleichzeitig interagieren können. Hierzu müssen Technologiefirmen sowie Gebäudebesitzer und Stadtverwaltungen nach neuen Möglichkeiten zur Unterstützung stabiler Kommunikation suchen, möglicherweise indem sie kleinere Infotainment-Systeme mit hoher Dichte verwenden, um wahrhaft autonome Datenverbindungen – wie in Autos – zu ermöglichen, welche die Funktionalität besitzen, in verschiedenen Umgebungen bei kontinuierlich wechselnden Bedingungen zu navigieren, und die Kapazität haben, schnell und gleichzeitig mit anderen Technologien, etwa anderen Fahrzeugen, Gebäuden, Ampeln usw., zu kommunizieren.
Bei TE arbeiten unsere Ingenieure eng mit Technologie-Startups und führenden Herstellern zusammen, um 5G-Konnektivität in Technologien zu ermöglichen, die zur Verbesserung unseres Alltags beitragen, neue Konzepte von der Entwicklung bis zur realen Anwendung umsetzen und die Rechen- sowie Datenverarbeitungskapazitäten bis an die Grenzen des Möglichen – und an den Edge – vorantreiben.
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| Datenorchestrierung |
Mit 5G-Netzwerken werden Multi-Gigabit-Geschwindigkeiten und enorme Kapazitäten über kurze Distanzen ermöglicht, wodurch ein fruchtbares Umfeld für neue Anwendungen und Anwendungsfälle entsteht. Wenn Stadtverwaltungen und Gebäudebesitzer von dieser Kapazität profitieren und Vorteile aus der intelligenten Datenorchestrierung ziehen möchten, müssen sie ihre technologischen Architekturen überdenken.
Die größte Herausforderung für Ingenieure ist im Moment die effiziente Extraktion, Verarbeitung, Analyse und Aktualisierung von Daten des Internets der Dinge. Viele Anwendungsfälle zeigen, dass Cloud-Kommunikation nicht immer sinnvoll ist. Wenn zum Beispiel ein autonomes Fahrzeug von der Funktionsfähigkeit eines Verarbeitungsschritts in der Cloud abhängig ist, kann ein Verbindungsfehler auftreten und die Sicherheit der Fahrzeuginsassen gefährden. In dieser Situation kann Netzwerklatenz dazu führen, dass die erfassten Daten zum Zeitpunkt ihrer Verarbeitung und Rückgabe irrelevant sind.
In einem 5G-Netzwerk werden Maschinen die Kapazität benötigen, die Datenübertragung zwischen Geräten, am Edge und in der Cloud zu beschleunigen. Nur mit einer effektiven Strategie für die Datenorchestrierung und -verwaltung stellt ein 5G-Netzwerk die Kapazität bereit, mit der wirklich intelligente Städte und Gebäude möglich sind.
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Die Entwicklung von Infotainment-Systemen für Städtelandschaften und Gebäude erfordert, dass man über das Gehäusedesign hinaus denkt. Der Fokus muss darauf gerichtet werden, wie diese Netzwerke in sehr große und komplexe technologische Ökosysteme integriert werden können. Dies bedeutet, zu untersuchen, wie geosynchrone Satelliten die Datenübertragung auf ein neues Niveau heben können – beispielsweise durch die Verbesserung von Navigationssystemen in Smart Cities.
Fortschrittliche Konnektivität kann es Satelliten ermöglichen, eine Rolle in der 5G-Kommunikation und der IoT-Konnektivität zu spielen. Bei Satelliten überwachen unsere raumtauglichen Temperatursensoren die Temperatur von Komponenten, die der Sonnenstrahlung ausgesetzt sind (heiß), und die dunkle Seite von Satelliten (kalt), um eine effektive Hochgeschwindigkeitsleistung zu gewährleisten. Unsere LVDT-Positionssensoren steuern äußerst präzise die Position von Mini-Triebwerken, die ihrerseits die Position eines Satelliten oberhalb der Erde kontrollieren und aufrechterhalten.
Unsere Ingenieure arbeiten mit großen und kleinen Unternehmen (von führenden Herstellern bis hin zu Technologieunternehmen) zusammen, um Möglichkeiten für die Integration neuer Technologien – künstlicher Intelligenz, autonomer Prozesse, der Nachverfolgung von allem überall – in Infotainment-Systeme zu schaffen, die Informationen auf Reisen, zu Hause und bei der Arbeit zugänglicher machen.
Da die Einführung von 5G bevorsteht und das Internet der Dinge zu einem größeren Bestandteil unseres täglichen Lebens wird, die weltweite Nachfrage nach integrierter Technologie wird erwartungsgemäß zunehmen. Hersteller müssen noch einige Herausforderungen bewältigen, damit die Innovationsmöglichkeiten real werden. So wird beispielsweise mit zunehmenden Geschwindigkeiten in allen digitalen Komponenten von 5G der Energieverbrauch proportional ansteigen – ebenso wie die Gesamtkosten.
Da die Anzahl der Technologien für das Internet der Dinge zunimmt, müssen Ingenieure herausfinden, wie diese neuen Technologien mit Multisensorfunktionen Informationen effektiv und schnell genug verarbeiten können, um Hyperscale-Datenerfassung für Maschinen, Netzwerke und Menschen nützlich zu machen.
Dieses Leistungsniveau zu erreichen gleicht vielmehr einer Kunst als einer Wissenschaft. Zunächst müssen stabile Verbindungslösungen in Systemarchitekturen integriert werden. Folglich benötigen Ingenieure robuste elektronische Komponenten, die für die Bereitstellung der Geschwindigkeit, Klarheit und Bandbreite ausgelegt sind, die zur Ausführung neuer Algorithmen des maschinellen Lernens erforderlich sind. Mit dem umfassenden Portfolio fortschrittlicher Konnektivitätslösungen von TE – einschließlich High-Speed-Steckverbindern und innovativen Sensorkombinationen, leichten Glasfaserlösungen und Miniaturvergehäusen, mehradrigen Kabeln und EMI-Filtern– können Ingenieure diese Art von Innovation erreichen.
In Infotainment-Systemen ermöglichen unsere Lösungen eine schnellere Netzwerkgeschwindigkeit an der Peripherieund ermöglichen so Datenintegration in Echtzeit, eine größere Datenaggregation und die autonome Verwaltung komplexer Technologien in anspruchsvollen Umgebungen mit hoher Dichte. Für Infotainment-Hersteller öffnen unsere Lösungen die Türen, um mit interaktiven Infotainment-Anwendungen, die für den immersiven Einsatz mit Echtzeit-Informationen, On-Demand-Unterhaltung und künstlicher Intelligenz konstruiert wurden, einen Unternehmenswert zu erzeugen – in Autos, Flugzeugen, Bussen, LKWs, Zügen sowie in hochfrequentierten Gebäuden und öffentlichen Räumen.
Infotainment-Systeme der nächsten Generation können robustere Verbindungslösungen in die technologischen Architekturen der Geräte, Maschinen und Netzwerke integrieren, die unsere Art zu reisen, zu leben und zu kommunizieren verändern.
Die Ingenieur-, Produkt- und Fertigungsteams von TE untersuchen und entwickeln Lösungen für die Weiterentwicklung elektronischer Komponenten im Hinblick auf Design, Materialwissenschaft und integrierte Schaltungen – alles Spezialgebiete von TE. Weltweit verlassen sich Hersteller bei der Entwicklung leichter, kleiner Infotainment-Systeme, welche hohe Klarheit und äußerst geringe Latenz bieten, die insbesondere mit zunehmenden Volumen für Geschäftsvorteile und Kostenwettbewerbsfähigkeit nötig sind, auf unsere leichten, miniaturisierten Hochgeschwindigkeitskomponenten. Mit unserem breiten Spektrum an elektronischen Komponenten integrieren Hersteller zukunftsfähige Verbindungslösungen in komplexe Infotainment-Systeme, die für Funktion, Sicherheit, Verbindungstyp und Effizienz ausgelegt sind. Zusammen schaffen wir robuste Architekturen und wenden die Denkweise des Internets der Dinge an, um auf den Straßen und Schienen sowie in der Luft und den Städten digitale End-to-End-Erfahrungen zu ermöglichen. Wir arbeiten zusammen, um die Kommerzialisierung einer neuen Generation von Infotainment-Systemen zu beschleunigen, die für Komfort, Integration und Produktivität ausgelegt sind.
