Technik für eine vernetzte Zukunft
End-to-End-Datenverbindungen für Infotainment-Systeme
Mit Multifunktionssensoren und miniaturisierten Steckverbindern, eingebetteten Antennen und leichten Leitungen können Ingenieure Infotainment-Anwendungen der nächsten Generation entwickeln, die Fahrern, Passagieren sowie Fußgängern intelligentere Erfahrungen ermöglichen.
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. Solche elektronischen Komponenten versetzen Ingenieure in die Lage, ständig verfügbare Infotainment-Systeme mit großer Bandbreite zu entwerfen.
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. So wie sich die Technologie der Datenintegration weiterentwickelt, könnten mit diesen Systemen eines Tages immersive digitale Erlebnisse möglich werden, die physische Räume umgestalten und dynamisches Geschichtenerzählen über mehrere Bildschirme mit intelligenter audiovisueller (A/V) Technologie und mobilen Geräten , Virtual-Reality-Geräten (VR) und Augmented-Reality-Geräten (AR) ermöglichen.
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 technolo-gischen Ökosystemen integriert werden können.
Wir unterstützen Ingenieure bei der Entwicklung ihrer Infotainment-Systeme, die schneller und kontinuierlich ausgeführt werden können.
Auswahl der geeigneten Komponenten
Zunächst ist wichtig zu wissen, wie viele Daten das System verarbeiten muss. Davon hängt ab, welche Arten von elek-trischen 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.
Die erste Wahl für Leistungsverbesserungen von Power over Ethernet (PoE) in Flugzeugen und Zügen sind zum Beispiel Differenzialpaare wie Twisted Pair-Kabel (verdrillte Kabel-paare), die die Grundlage für alle Ethernet-Verkabelungs-methoden darstellen. Mit verdrillten Kabelpaaren 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 optimale Lösung kann nur gefunden werden, wenn das Designteam alle Anforderungen zum Schutz des Systems vor elektromagne-tischer Interferenz (EMI) kennt. 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. Beispielsweise werden für Ethernet-Verbindungen von PCs in der Regel RJ45-Steckverbinder verwendet. In Anwendungen mit hoher Vibrationsbelastung sind für ein Infotainment-System jedoch robustere Kompo-nenten erforderlich. Der M12-Hochleistungssteckver-binder sowie der kleinere, vielseitige M8-Steckverbinder sind eine zuverlässige Wahl. Beide bieten ein Schraubgewinde für eingerastete Verbindungen, und beide sind für Standard-anordnungen von Stiften und Stecksockeln ausgelegt (auch Codierungen genannt), um sichere Verbindungen für kontinuierliche Kommunikation mit hoher Klarheit in Fernlastwagen sowie in regionalen und kontinentüber-greifenden Zügen zu schaffen. Unsere M12- und M8-Steckverbinder entsprechen zudem strengen Sicherheits-standards 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 eingeführt werden, wird diese Technologie zumindest eine Gerät-zu-Gerät-Kommunikation herstellen, mit der die Menschen schneller und besser auf Informationen zugreifen können. Und was noch wichtiger ist, sie wird eine digitale Entwicklung anführen, mit der flexible Netzwerke für die Technologie-Integration möglich werden. Die Basis dieser Evolution sind eingebettete Antennen für die 5G-Kommunikation.
Diese eingebettete Technologie ist in Form von Antennen im Standarddesign und mit einem kundenspezifischen Design verfügbar und ermöglicht OEMs, eine Kommunikation mit äußerst geringer Latenz zwischen Netzwerkgeräten bereitzustellen. Da immer mehr Technologien an das Internet der Dinge angepasst werden und sich Tausende von Geräten und Systemen gleichzeitig mit unglaublich schneller Geschwindigkeit verbinden, müssen Ingenieure vorausahnen, 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 bestimmt die gesamte Signal- und Stromleistung von Infotainment-Systemen. 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 von Amitabh Passi, Vice President, Strategy & Business Development for the Communications Segment, wie wir uns auf 5G und die Zukunft der Verbindung vorbereiten.
Die Antennenexperten von TE sind über die Trends informiert, die sich auf die fortschrittliche Vernetzung auswirken. Sie schauen sich immer nur an, welchen Einfluss die erwartete Zunahme an kabellosem Datenverkehr auf das eingeschränkte Spektrum verfügbarer Frequenzen haben wird. Und weil die spektrale Effizienz immer mehr zu einem kritischen Designproblem wird, suchen sie danach, wie eingebettete Antennen die Übertragungswege besser und wiederholbar machen können. Die Entwicklung einer geeigneten Antennenlösung für die 5G-Datenübertragung erfordert aber einen neuen Ansatz zum Lösen der Design-Herausforderungen. Der erste Schritt besteht darin, das Antennendesign bereits in einem frühen Stadium der Entwicklung zu berücksichtigen.
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 technolo-gische 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). Sie verschafft Herstellern einzigartige Vorteile und lässt sie die Markterwartung in Bezug auf die Leistung von Infotainment-Systemen in Autos, Flugzeugen, LKWs, Bussen, Zügen sowie in stark frequentierten Gebäuden und öffentlichen Räumen 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.
Robuste Integration entwickeln
Infotainment in Automobilen
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 Herausfor-derung 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.
Hier erfahren Sie, wie TE Drahtlostechnologie, Datenverbindungen und Automobiltechnik vereint, um aus einem Fahrzeug ein hochgradig verknüpftes Netzwerk zu machen.
Bei der Entwicklung der zugrunde liegenden Datenverbindungsarchitekturen eines Autos – egal ob mit Verbrennungs- oder Elektromotor – beantworten Ingenieure zunächst einige spezifische Fragen:
- Wie können Ingenieure Nebensprechen zwischen Schaltungen im Allgemeinen und elektrifizierten Schaltungen im Besonderen vermeiden?
- Wie richten sie ein Netzwerk ein, das leistungsfähig genug für die grenzenlose Übertragung großer Datenmengen ist?
- Wie gewährleisten sie die Sicherheit und Zuverlässigkeit der übertragenen Daten?
- Wie lösen sie die fortlaufenden Anforderungen an Platz- und Gewichtseinsparungen, ohne dabei auf Fahrzeugstabilität zu verzichten?
Für ein größeres Volumen und eine höhere Geschwindigkeit der Datenübertragungen im Auto können Ingenieure die Anzahl der Verbindungen im Fahrzeug erhöhen, was zu größeren Datenpaketen führt und somit höhere Bandbreiten 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 Verbindungssystem für Automotive Ethernet MATEnet bietet die erforderliche Zuverlässigkeit, Erschwinglichkeit, Skalierbarkeit und vollautomatische Handhabung mit der nötigen Stabilität für Fahrzeuge, Flexibilität und Gewichtsreduktion, um das gesamte Fahrzeug wirtschaftlich zu vernetzen.
Durch das Hinzufügen von Anwendungen für sicherheitsorientierte fortschrittliche Fahrer-assistenzsysteme (ADAS) werden immer mehr Daten in die Cloud geladen, sowohl aus Kameras und Antennen als auch aus der Umgebung und von mobilen Breitband-Verbindungen. Dies erhöht die Datengeschwindigkeiten. Zur Optimierung dieser Verbindungen sind Radiofrequenz(RF)-Übertragungskanäle für koaxiale und differentiale Verbindungstechnologien notwendig.
Unsere MATE-AX Steckverbinder-Familie wurde für Hochgeschwindigkeitsdaten in Single-Ended-Lösungen konstruiert. Sie bietet RF-Leistungen 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 weiterent-wickelt, 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. Da Sensoren die Erfassung und Nutzung von Daten ermöglichen, kann das Fahrzeug auf mehreren internen Fahrzeugsystemen sowie mit anderen Fahrzeugen und der Straßeninfrastruktur ein breites Spektrum an Informationen austauschen. Für eine effektive Umsetzung müssen Ingenieure wissen, welche Datentypen von den Sensoren verarbeitet werden können:
- Temperatursensoren zur Zustandsüberwachung von Batterie und Motor
- Drehzahlsensoren zur Erfassung der Motorleistung
- Stromsensoren zur Nachverfolgung von Lade- und Entladezyklen der Batterie
- Positionssensoren zur Überwachung von Türschlössern und Fenstern
- Beschleunigungsmesser zur Messung von Vibrations- und Lagerbelastung
Um dem Verbraucherwunsch nach sicheren, vernetzten PKWs nachzukommen, entscheiden sich Hersteller zunehmend für Verbindungslösungen, die das Gewicht wichtiger Systeme verringern und stabile Kommunikation mit hoher Klarheit unterstützen, was für eine schnellere Datenübertragung, einen geringeren Stromverbrauch und eine bessere Signalleistung sowie die Bereitstellung weiterer datengesteuerter Funktionen wie fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme, die Erkennung von Fußgängern und die Fahrspurerkennung erforderlich ist.
Diese Effizienz macht Datenverbindungen zu einem wesentlichen Element für eine stabile Architektur sowohl in Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor als auch in Elektrofahrzeugen. Hierdurch werden Infotainment-Systeme zu einem immer wichtigeren Bestandteil des technologischen Ökosystems eines Fahrzeugs, da sie Autos Verbindungen zu anderen Fahrzeugen, der Straßeninfrastruktur und Kommunikationsnetzen herstellen lassen.
Für wichtige Systeme wählen Ingenieure leichte, miniaturisierte Komponenten, die Datenübertragungen beschleunigen, den Stromverbrauch senken und die Signalleistung verbessern.
Infotainment in Flugzeugen
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 Gesamt-leistung 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 ist aufgrund der Fortschritte bei Verbindungslösungen in der Luft- und Raumfahrt möglich, einschließlich modularer DEUTSCH DMC-M Hochgeschwindigkeits-Steckverbinder und Steckverbinder der Serie 369, Abdeck-kappen, Draht- und Verkabelungsprodukte, Hochgeschwindigkeits-Kupferleitungen, Ethernet und Glasfaser von TE.
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 elektronische Komponenten: Sensoren, Steckverbinder, Relais und Glasfaser. Bei Flugzeugen, die in den 1980er Jahren gebaut wurde, entfielen 10 % der Gesamtkosten auf die Elektronik, heute sind es 40 %. Dieses Ausmaß an Technologie im Flugzeug stellt die Ingenieure vor eine schwierige Herausforderung: Das Flugzeug muss mit ausreichend Strom versorgt werden, damit diese Systeme ausgeführt werden können. Gleichzeitig müssen Gewicht und Größe der elektronischen Baugruppen reduziert werden.
Ziel ist es, die Effizienz, Geschwindigkeit und Kosten insgesamt zu optimieren. Die Lösung besteht in der Nutzung kleiner, leichter Komponenten, die selbst unter rauesten Bedingungen wie extremen Temperaturen, Vibrationen und Witterungseinflüssen sowie elektromagnetischen Störungen und Blitzschlägen hohe Geschwindigkeiten und zuverlässigen Betrieb gewährleisten.
Das Design des vernetzten Flugzeugs: intelligentere, schnellere Verbindungstechnik. Flugzeuge sind heute so vernetzt wie nie zuvor und gewährleisten damit ein effizienteres und sicheres Flugerlebnis. Zur Steuerung der immer komplexeren Flugzeugsysteme benötigen Piloten und Bodenpersonal schnellen Zugriff auf große Datenmengen. Für diese Anforderungen hat TE Connectivity (TE) Technologien entwickelt, die zuverlässige Leistung in rauen Umgebungen erbringen, um moderne Flugreisen effizienter und komfortabler zu gestalten.
Zur Optimierung des Flugerlebnisses 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 Verbindungsge-schwindigkeiten 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 der Technologie ist außerdem der Zündstoff für neue Ideen, die Flughäfen intelligenter machen. 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.
Infotainment in Bussen, Zügen und LKWs
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.
Hersteller realisieren dies, indem sie mit diesen Komponenten – Multifunktionssensoren, robusten Steckerbindern, Glasfaserverkabelung und Hochleistungs-Kabelsätzen – mehr dynamische Verbindungen 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. Durch diesen Integrationsgrad kann ein Fahrzeug zuverlässig mit den Geräten der Beifahrer, anderen Fahrzeugen, Transportnetzwerken sowie Straßen- und Schieneninfra-struktur wie Mautstellen, intelligenter Straßenbeleuchtung und Bahnhöfen 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 Schwerlast-fahrzeuge 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 Gesamt-gewicht 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.
Für höhere Bandbreiten in der Technologie von Schwerlastfahrzeugen benötigen Ingenieure LVDS-Lösungen (Low Voltage Differential Signaling) und Ethernet-Lösungen (wie das neue 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. Für die richtige Umsetzung in Schwerlastfahrzeugen sind robuste, witterungsbeständige Komponenten erforderlich, welche die Systemleistung unterstützen und die Anforderungen für EMI/EMC sowie – insbesondere in der Schienenverkehrsbranche – den Brandschutz erfüllen.
Heutzutage bringen fortschrittliche Verbindungslösungen mehr IoT-fähige Technologie in Schwertransportfahrzeugen unter. 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 Feuchtigkeit erkennen und messen Daten, die entscheidend sind, damit Fahrer die Fahrzeugleistung, Straßenzustände sowie die Fracht mühelos überwachen können. Unsere Verbindungssysteme unterstützen Diagnosen und präventive Maßnahmen. Insbesondere in Linienbussen ermöglichen unsere HF-Steckverbinder Telemetrie, Surround-View-Systeme sowie Cloud-Computing.
In Schienenfahrzeugen mit Passagieren erlauben unsere MU-Steckverbinder (Multiple Unit)einem effizienten, einzelnen Punkt, innerhalb des Zuges bis zu 27 Befehle zu senden. Um auch in Bahntechnikanwendungen der Tatsache Rechnung zu tragen, dass Gerätedatennetzwerke erheblich schneller wachsen als der Schienenverkehrsmarkt, liefern unsere M12-Lösungen die Antwort auf mehrere Designherausforderungen: Unsere M12-Steckverbinden bieten unzählige Kombinationen von Kabelsätzen mit kundenspezifischen oder vorgegebenen Kabeln in verschiedenen Längen. Unsere M12-Kabelsätze ermöglichen durch Unterstützung von Datengeschwindigkeiten bis zu 10 Gbit/s mehr Digitalisierung in Datenaustauschsystemen für Bahntechnikanwendungen. Und unsere M12-Ethernet-Switches, die für redundante Eingangsleistung und eine optionale Überbrückung für unterbrechungsfreie Netzwerkleistung ausgelegt sind, unterstützen Datengeschwindigkeiten bis zu 1 Gbit/s und dienen als Knoten in Netzwerken, die Verbindungsports für Geräte wie CCTV-Kameras, Fahrgast-Informations-systeme, Sensoren, Beleuchtung, HLK-Systeme usw. Bereitstellen.
Wenn diese Komponenten zur Integration von Infotainment-Systemen in die Technologie-architektur von Schwertransportfahrzeugen eingesetzt werden, erweitern sie die Systemkapazität – ohne Einbußen bei Signalintegrität, Datendurchsatz und Leistung.
Infotainment in intelligenten Städten
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 Infotainment-Systeme ähneln denen in Autos, Flugzeugen und Schwertransport-fahrzeugen zwar häufig sehr, sie dienen jedoch als Backbone für den Betrieb komplexer Informationsnetzwerke in intelligenten Städten 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 wahrhaft vollständig vernetzten öffentlichen Räumen und mit der neuesten Technik ausgestatteten Gebäuden kann eine nahezu endlose Auswahl an dynamischen Zugriffs-möglichkeiten auf ein breites Spektrum an Video-, Text- und Audioinhalt zur Verfügung stehen, darunter Umgebungsdaten sowie personalisierte Informationen, die über Hochgeschwindig-keitsnetzwerke mit geringer Latenz bereitgestellt werden, wodurch Dateninfrastrukturen und Datenorchestrierung verbessert werden.
| Digitale Infrastruktur (Hochgeschwindigkeitsnetzwerke mit äußerst geringer Latenz) |
Netzwerkarchitekturen in kabellosen und Mobilfunk-Geräten werden sich in den nächsten Jahren erwartungsgemäß drastisch verändern. Mehr Datenverarbeitungsvorgänge werden im „Edge“ erfolgen, um die Netzwerklatenz zu reduzieren und gleichzeitig eine Welt zu unterstützen, die zunehmend von Vernetzung und Möglichkeiten rund um das Internet der Dinge abhängig 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.
Durch die Einführung von 5G-Netzwerken in den nächsten Jahren werden mehr Geräte als je zuvor gleichzeitig und miteinander arbeiten können, sodass 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.
Unsere Ingenieure arbeiten eng mit Technologie-Start-ups und führenden Herstellern zusammen, um 5G-Verbindungen in Technologie zu ermöglichen, die unser Leben verbessert, neu entworfene Konzepte in realen Anwendungen umsetzt und das Maximale aus Rechenleistung und Datenverarbeitung herausholt.
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| Datenorchestrierung |
Wenn das 5G-Netzwerk eingeführt wird, lässt es Geschwindigkeiten im Gigabit-Bereich sowie enorme Kapazitäten über kurze Entfernungen zu, wodurch eine fruchtbare Umgebung für neue Anwendungsmöglichkeiten geschaffen wird. 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 benötigen Maschinen die Kapazität zur Beschleunigung der Datenübertragung zwischen Geräten sowohl im Edge als auch in der Cloud. 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. Es gilt daher zu prüfen, wie geostationäre Satelliten die Datenübertragung auf die nächste Stufe heben können, zum Beispiel die Verbesserung von Navigationssystemen in intelligenten Städten.
Mit moderner Verbindungstechnik können Satelliten eine entscheidende Rolle dabei spielen, 5G-Kommunikation und die Vernetzung des Internets der Dinge möglich zu machen. In Satelliten überwachen unsere raumfahrttauglichen Temperatursensoren die Temperatur von Komponenten, die Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind (heiß), und die dunkle Seite der Satelliten (kalt), wodurch effektive Hochgeschwindigkeitsleistung sichergestellt wird. Unsere LVDT-Positionssensoren steuern sehr präzise die Position von Mini-Triebwerken, die wiederum die Position eines Satelliten über der Erde steuern und halten.
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.
Entwicklung zukunftsfähiger Technologie
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. Mit den zunehmenden Geschwindigkeiten in allen digitalen Bestandteilen von 5G wachsen proportional auch der Stromverbrauch und 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 unserer fortschrittlichen Verbindungslösungen – darunter Hochgeschwindigkeits-Steckverbinder und innovative Sensorkombinationen, leichte Glasfaserlösungen und Miniaturgehäuse, mehradrige Kabel und EMI-Filter – sind Ingenieure in der Lage, diese Art der Innovation zu erreichen.
In Infotainment-Systemen führen unsere Lösungen zu höheren Netzwerkgeschwindigkeiten im Edge, wodurch die Integration von Echtzeit-Daten, mehr Datenaggregation sowie die autonome Verwaltung komplexer Technologie in rauen Umgebungen mit hoher Dichte möglich werden. 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.
Zukunftsfähige Vernetzung
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 Kosten-wettbewerbsfähigkeit nötig sind, auf unsere leichten, miniaturisierten Hochgeschwindig-keitskomponenten. 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.
