White Paper: Tecnologia de infoentretenimento de última geração

Ao projetar as arquiteturas de conectividade de dados subjacentes de um carro, tanto em veículos de combustão quanto em veículos com motor elétrico, os engenheiros começam resolvendo algumas questões específicas:

• Como os engenheiros podem evitar a diafonia entre circuitos, especialmente circuitos eletrificados? 
• Como eles constroem uma rede que tem o poder de transmitir grandes quantidades de dados sem limites? 
• Como eles garantem a segurança e a confiabilidade dos dados transmitidos?
• Como eles satisfazem os requisitos contínuos de economia de espaço e peso, mantendo a verdadeira robustez automotiva?

Para aumentar o volume e a velocidade dos dados transmitidos no carro, os engenheiros podem aumentar as interconexões em todo o veículo, o que aumenta o tamanho dos pacotes de dados e, consequentemente, exige recursos de alta largura de banda. A Ethernet automotiva oferece a melhor relação custo-benefício para alcançar isso, mas requer uma solução de interconexão inteligente com flexibilidade, economia de espaço e desempenho para diferentes níveis de requisitos de EMC. Nosso sistema de interconexão Ethernet automotiva miniaturizado MATEnet oferece a confiabilidade, acessibilidade, escalabilidade e manuseio necessários de forma totalmente automatizada, com a robustez, flexibilidade e redução de peso de nível automotivo necessárias para conectividade eficaz em todo o carro.

À medida que os aplicativos do sistema avançado de assistência ao motorista (ADAS) orientados para a segurança são adicionados, há mais entradas para a nuvem, de câmeras e antenas, bem como do ambiente ao redor e conectividade de banda larga móvel. Isso está aumentando as velocidades de dados. A otimização dessa conectividade requer canais de transmissão RF (radiofrequência) para tecnologias de conectividade coaxial e diferencial.

Nossa família de conectores MATE-AX é projetada para dados de alta velocidade em soluções de terminação única. Oferece desempenho de RF até uma frequência de 20 GHz. Isso também reduz o espaço para atender aos requisitos atuais de embalagens automotivas. O desempenho elétrico atende à integridade do sinal de nível de componente e segmento de link, bem como aos requisitos de EMC. Com isso, nossos cabos coaxiais são projetados para links de segurança com altos requisitos de RF.

Olhando para o futuro, a próxima geração de aplicativos de direção autônoma de nível 4 e 5 exigirá novas soluções elétricas e ópticas. Estes incluirão conectores baseados em DWG (guia de onda dielétrica) que podem suportar taxas de transmissão de dados superiores a 24 Gbps. Na TE, estamos desenvolvendo continuamente nosso portfólio de conectividade de dados para atender aos requisitos dos fabricantes para função, segurança, tipo de link, chips e tipo de cabo, bem como padrões do setor e especificações OEM ou Tier1.

A incorporação de uma variedade de sensores no veículo permite que os engenheiros projetem com mais autonomia e inteligência artificial em toda a rede no veículo. Ao ativar a aquisição e utilização de dados, os sensores possibilitam que o veículo comunique uma ampla gama de informações em vários sistemas do veículo, bem como para outros veículos e arquitetura de vias. Para fazer isso de forma eficaz, os engenheiros precisam entender os tipos de dados que os sensores podem processar:

• Sensores de temperatura, para monitorar condições da bateria e do motor
• Sensores de velocidade, para detectar o desempenho do motor
• Sensores de corrente, para acompanhar os ciclos de carga/descarga da bateria
• Sensores de posição, para monitorar o travamento de portas e janelas
• Acelerômetros, para medir as condições de vibração e rolamento

Para atender à demanda do consumidor por veículos de passageiros mais seguros e conectados, os fabricantes estão escolhendo cada vez mais soluções de conectividade que reduzem o peso dos principais sistemas e suportam comunicações robustas e de alta clareza necessárias para acelerar os dados, reduzir a potência e melhorar o sinal para fornecer mais funcionalidades orientadas por dados (ADAS), bem como detecção de pedestres (PD) e detecção de faixa (LD).

Essa eficiência torna a conectividade de dados um elemento central para permitir uma arquitetura robusta tanto em carros com motor a combustão quanto em carros elétricos. E com isso, torna os sistemas de infoentretenimento uma parte cada vez mais crucial do ecossistema tecnológico do veículo, para permitir que os carros se conectem a outros veículos, infraestrutura rodoviária e redes de comunicação.

As aeronaves de hoje têm a capacidade de capturar e compartilhar uma grande quantidade de dados para melhorar a segurança, a conveniência e o desempenho geral. Cada vez mais, os engenheiros fazem a eletrificação da aeronave, substituindo os controles manuais por ambas as interfaces eletrônicas. Por exemplo, os dados em voo permitem que os pilotos monitorem facilmente e gerenciem melhor os sistemas críticos da aeronave. Essa evolução é possível devido aos avanços na conectividade aeroespacial, incluindo os conectores modulares de alta velocidade DEUTSCH DMC-M da TE e da série 369, backshells, produtos de fios e cabeamento, fios de cobre de alta velocidade, Ethernet, e fibra óptica.

Com esses tipos de componentes eletrônicos, os engenheiros podem projetar esses tipos de novas funcionalidades. Isso permite que os fabricantes de aviões encontrem novas maneiras de gerar valor comercial a partir da tecnologia de aeronaves.

Para permitir mais eletrificação em sistemas críticos, os engenheiros estão incorporando mais tipos de componentes eletrônicos– sensores, conectores, relés, e fibras ópticas – em toda a aeronave. Por exemplo, o uso de componentes eletrônicos em aviões aumentou de 10% do custo total dos aviões construídos na década de 1980 para 40% do custo total das aeronaves atuais. Com tanta tecnologia no avião, os engenheiros enfrentam um desafio crítico: obter energia suficiente no avião para operar esses sistemas e, ao mesmo tempo, reduzir o tamanho e o peso do acondicionamento de componentes eletrônicos.

Oobjetivo é melhorar a eficiência geral, velocidade e custo; a solução é usar componentes menores e leves capazes de velocidades mais rápidas e operação confiável sob as condições mais adversas, ou seja, temperaturas e vibrações extremas, exposição a elementos e ruídos EMI e relâmpagos.

Para aprimorar a experiência em voo, engenheiros estão cada vez mais procurando oportunidades para integrar mais componentes eletrônicos, principalmente sensores, na aeronave. Os dados dos sensores normalmente são enviados para o compartimento eletrônico da aeronave, localizado na parte da frente da aeronave. A Electronics Bay é o cérebro da rede headend de entretenimento de bordo e a eletrônica central da aeronave, onde as informações são coletadas, processadas e distribuídas por toda a aeronave e para os passageiros.

O cabeamento elétrico e óptico nesses sistemas, incluindo a fonte de energia da aeronave, normalmente percorre o espaço na parte superior da aeronave ou abaixo do piso e, em seguida, conecta-se a monitores suspensos e assentos individuais, dependendo da configuração específica da aeronave e da arquitetura do sistema de infoentretenimento. Essa rede complexa de tecnologia integrada e habilitada para Wi-Fi permite que os passageiros desfrutem de muitas conveniências diretamente de seus assentos no avião.

Estabelecer um sistema Wi-Fi de bordo é particularmente desafiador, porque eles são conectados por antenas normalmente localizadas na parte superior ou inferior da aeronave. Para fornecer conectividade em nuvem, as antenas devem se conectar a um satélite ou a uma torre de celular terrestre. Apesar da aparência de conectividade sem fio, é importante lembrar que esse Wi-Fi não é totalmente sem fio: os dados coletados geralmente viajam pelos servidores headend dentro da aeronave e são distribuídos por componentes de cobre e fibra óptica de alta velocidade que se conectam aos pontos de acesso sem fio da cabine (CWAPS).

Para dar mais confiabilidade a esse tipo de sistema, os engenheiros estão desenvolvendo uma conectividade robusta de caixa para caixa. Cabos de cobre são tradicionalmente usados para links que requerem velocidades relativamente baixas em distâncias curtas. Mas com a crescente demanda por velocidades de dados mais rápidas, os engenheiros estão começando a usar interconexões de maior velocidade. Isso produz um dilema interessante, porque à medida que as velocidades de entrada/saída aumentam, torna-se mais desafiador gerenciar a integridade e a potência do sinal do que com sinais de baixa velocidade.

Por exemplo, com velocidades de interconexão mais altas, é mais difícil gerenciar a perda de retorno, perda de inserção, diafonia e fatores semelhantes que podem degradar os sinais. Embora um sistema de cabeamento ideal não tenha conexões intermediárias entre as caixas, a necessidade real de quebras de produção e modularidade exige conectores no caminho.

Resolver esses problemas significa projetar com quatro desafios em mente: peso, distância, velocidade e integridade do sinal. Para sistemas de infoentretenimento que devem fornecer comunicações de alta velocidade e alta clareza em distâncias mais longas, os engenheiros estão colocando fibra óptica em aplicativos de backbone. E à medida que os links Ethernet de 10G, e ainda mais altos, são implantados, a fibra óptica fornecerá a confiabilidade que possibilita os sistemas de infoentretenimento de aeronaves de última geração. Esse tipo de tecnologia também está gerando ideias para tornar os aeroportos mais inteligentes. Essas novas ideias podem possibilitar interfaces mais interativas e experiências digitais altamente imersivas que permitem visualizações 3D de informações em tempo real, entretenimento sob demanda e inteligência artificial. transporte seguro, divertido e sustentável.

Na TE, nossos engenheiros estão trabalhando em estreita colaboração com fabricantes de aeronaves para projetar embalagens de alta densidade para sistemas de infoentretenimento que forneçam a conectividade contínua esperada por passageiros, pilotos, executivos de companhias aéreas e o setor de aviação em geral.

Para tornar isso possível, os fabricantes estão usando os seguintes componentes: sensores multifuncionais, conectores robustos, cabeamento de fibra óptica, e conjuntos de cabos para serviço pesado – para integrar a conectividade de modo mais dinâmico. Isso permite a inovação em telas interativas, arquiteturas elétricas integradas e redes multimídia de alta velocidade. À medida que os sensores coletam e medem dados sobre as condições da estrada e do veículo e os exibem em telas interativas, os motoristas obtêm informações rápidas em tempo real para operar o veículo. No caso dos passageiros, eles têm acesso fácil a informações em tempo real para que possam trabalhar, fazer compras, assistir a filmes e compartilhar suas experiências nas mídias sociais – diretamente de seus assentos.

Essa tecnologia não apenas permite fácil acesso às informações, mas também automatiza a conectividade de dados em sistemas para monitoramento de pontos cegos, condições da estrada e desempenho do motor. Esse nível de integração permite que o veículo se comunique de forma confiável com dispositivos de passageiros, outros veículos, redes de transporte e infraestrutura rodoviária e ferroviária, como cabines de pedágio, iluminação pública inteligente, e estações de trem. Dentro dos veículos, essa tecnologia alimenta câmeras que detectam motoristas sonolentos, monitoram as atividades dos passageiros e gerenciam os sistemas de áudio e ambiente para proporcionar aos passageiros uma experiência de viagem confortável e agradável. Essa tecnologia – e o IoT thinking (pensamento IoT) que a torna possível – está permitindo a conectividade de dados para terminais de ônibus, depósitos de caminhões e estações ferroviárias.

Para os fabricantes, o desafio é encontrar componentes com capacidade para conexões confiáveis de alta velocidade em pacotes de alta densidade para veículos pesados. Por exemplo, os protocolos de barramento CAN existentes, como o SAE J1939, não possuem a velocidade de dados e as atualizações em tempo real necessárias para que um sistema de infoentretenimento robusto funcione conforme o esperado. Tentar alcançar a inovação com a eletrônica convencional também pode aumentar significativamente o peso total do veículo e exigir mais espaço para abrigar componentes adicionais, o que, por sua vez, aumenta o consumo de energia e a possibilidade de mais coisas funcionarem mal. Isso pode sobrecarregar sistemas críticos, causando falhas inesperadas que aumentam os custos operacionais.

Para obter larguras de banda mais amplas na tecnologia de veículos pesados, os engenheiros precisam de soluções de Sinalização Diferencial de Baixa Tensão (LVDS) e de Ethernet (como as novas soluções 100Base-T1 ou 1000Base-T1). Isso reduz os custos de cabeamento e aumenta a velocidade dos dados operacionais para oferecer suporte a sistemas em tempo real e altamente precisos, como na moderna rede de bordo de uma ferrovia. Fazer isso de modo correto em veículos pesados requer componentes elétricos robustos e resistentes ao desgaste que suportam o desempenho do sistema e atendem aos requisitos de EMI/EMC e – particularmente na indústria ferroviária – incêndio e fumaça.

Atualmente, a conectividade avançada está colocando mais tecnologia habilitada para IoT no transporte pesado. Isso possibilita a integração perfeita de um sistema de infoentretenimento no veículo, para melhores experiências de condução e viagem. Alcançar isso requer componentes eletrônicos projetados para suportar as altas temperaturas e altas vibrações do transporte pesado de longo alcance.

Nossos sensores para temperatura, pressãoe umidade , detectam e medem dados essenciais para permitir que os motoristas monitorem facilmente o desempenho do veículo, as condições da estrada e a carga.

Nossos sistemas de interconexão são compatíveis com diagnósticos e respostas preventivas. Particularmente em ônibus comerciais, nossos conectores RF permitem telemetria, sistemas de visão surround e computação em nuvem.

Em vagões de passageiros, nossos conectores de Múltiplas Unidades (MU) fornecem um ponto único e eficiente para transmitir 27 comandos de dados por todo o trem. Também para o transporte ferroviário, para abordar o fato de que as redes de dados de equipamentos estão crescendo várias vezes mais rápido que o mercado ferroviário, nossas soluções M12 estão resolvendo vários desafios de design: nossos conectores M12 oferecem combinações infinitas de conjuntos de cabos com cabos específicos do cliente ou cabos predefinidos com comprimentos variáveis; nossos conjuntos de cabos M12 permitem mais digitalização nos sistemas de comunicação de dados ferroviários suportando velocidades de dados de até 10 Gb/s; e nossos interruptores Ethernet M12 – projetados com alimentação de entrada redundante e um bypass opcional para fornecer desempenho de rede ininterrupto – suporta velocidades de dados de até 1 Gb/s e funciona como nós em redes, fornecendo portas de conexão para dispositivos como câmeras de CFTV, sistemas de informação de passageiros, sensores, iluminação, climatização e muito mais.

Esses tipos de componentes, quando usados para integrar sistemas de infoentretenimento à arquitetura de tecnologia para veículos de transporte pesado, expandem a capacidade do sistema sem sacrificar a integridade do sinal, a taxa de transferência de dados e o desempenho de energia.

Embora muitas vezes sejam muito semelhantes aos sistemas de infoentretenimento em carros, aviõese veículos de transporte pesado, esses sistemas servem de espinha dorsal para operar redes de informações complexas em cidades e edifícios inteligentes. Essa tecnologia pode suportar sistemas de segurança, iluminação LED, estacionamento inteligente e controle de tráfego. Quando integrados, eles podem ajudar a melhorar a eficiência energética geral, reduzir o congestionamento e permitir maior controle. A falha desses sistemas de infoentretenimento atualmente está na maximização do potencial de conectividade sempre disponível para integração robusta de dados em todos os lugares. O que é necessário é uma maneira melhor de transmitir informações às pessoas sobre seu ambiente, de forma a alavancar a inovação em torno da realidade aumentada (AR) e do vídeo em tempo real entregue diretamente para smartphones, telas de vídeo e quiosques interativos.

Em um espaço público conectado totalmente realizado e em um edifício com tecnologia inteligente, pode haver uma variedade quase infinita de acesso dinâmico a uma ampla variedade de conteúdo de vídeo, texto e áudio, incluindo dados ambientais informações personalizadas entregues em redes de alta velocidade e baixa latência melhorando as infraestruturas de dados e orquestração de dados.

Projetar sistemas de infoentretenimento para paisagens urbanas e edifícios requer pensar além do design de pacotes, com foco em como essas redes se integram em ecossistemas tecnológicos muito grandes e complexos. Isso significa observar como os satélites geossíncronos podem levar a transmissão de dados para o próximo nível, como melhorar os sistemas de navegação em cidades inteligentes.

A conectividade avançada pode permitir que os satélites desempenhem um papel nas comunicações 5G e na conectividade IoT. Em satélites, nossos sensores de temperatura com classificação espacial monitoram a temperatura dos componentes expostos à radiação solar (quente) e o lado escuro dos satélites (frio), garantindo um desempenho eficaz em alta velocidade. Nossos sensores de posição LVDT controlam com muita precisão a posição dos minipropulsores que, por sua vez, controlam e mantêm a posição de um satélite acima da terra.

Na TE, nossos engenheiros estão trabalhando com empresas grandes e pequenas (de líderes de manufatura a empreendedores de tecnologia) para ajudá-los a criar oportunidades de integração de novas tecnologias – inteligência artificial, processos autônomos, rastreamento de tudo em todos os lugares – em sistemas de infoentretenimento que tornam as informações mais disponíveis para pessoas em todos os lugares, em qualquer lugar para onde viajam, vivem e trabalham.