Comment la connectivité haut débit permet l’IdO

Les réseaux nouvelle génération tels que la 5G cellulaire et le WiFi 6+ lancent une nouvelle ère pour l’Internet des objets (IdO). Avec des vitesses plus élevées et de plus grandes capacités de données, ces réseaux ultra-rapides et fiables peuvent prendre en charge des millions d’autres appareils connectés qui permettent tout, des fonctionnalités de maison intelligente relativement simples aux fonctionnalités plus avancées, telles que les usines automatisées, la télésurveillance de la santé et la télématique des flottes de véhicules. 

L’explosion à venir de la communication de machine à machine
pourrait représenter plus de 50 % de toutes les connexions Internet d’ici 2023. En outre, il pourrait y avoir jusqu’à 41 milliards d’appareils IdO installés d’ici 2027. 

Toutefois, pour que l’IdO atteigne ce potentiel, le monde doit construire un écosystème de connectivité robuste qui tire parti des réseaux 5G et WiFi 6+ à haut débit, tout en prenant en charge d’autres protocoles sans fil adaptés aux différentes contraintes et exigences d’applications IdO spécifiques. Dans cette optique, il est nécessaire de concevoir des appareils et des réseaux autour de solutions d’antennes multibandes avancées, capables de gérer efficacement une plus large gamme de fréquences, de créer des composants embarqués plus petits et plus durables pour enregistrer et transférer des données dans une gamme d’environnements, et d’ajouter une infrastructure capable de gérer l’augmentation prévue de la surtension des données sur les réseaux sans fil. 

En tant que partenaire de connectivité et de capteurs pour les principales entreprises hyperscale et de télécommunications, TE collabore avec nos clients pour relever certains de leurs plus grands défis de conception. Voici d’importantes innovations sur lesquelles nous travaillons pour aider l’IdO à atteindre son potentiel de croissance explosif. 

Dans le cadre de la communication de machine à machine, n’importe où et à tout moment, les capacités des antennes sans fil intégrées et externes sont soumises à une pression supplémentaire. Les concepteurs d’appareils et les ingénieurs doivent avoir accès à une gamme d’options d’antennes pour répondre aux besoins de différentes applications IdO.

L’une des caractéristiques essentielles des solutions d’antennes IdO est leur capacité d’offrir des performances de fréquence à large bande couvrant tout, du cellulaire LTE à bande basse de 600 MHz aux réseaux 5G de 6 GHz et au-delà. Afin de capturer efficacement les signaux sur un large spectre de fréquences, la technologie des antennes doit fournir une sélectivité et une isolation suffisantes pour éviter les interférences avec d’autres équipements IdO.

Chaque antenne de l’écosystème IdO doit également être adaptée aux exigences de performance de son application. Par exemple, un équipement situé dans un emplacement fixe doté d’un réseau robuste et d’une bonne puissance de signal peut obtenir des performances suffisantes à partir d’un simple dipôle ou d’une antenne lame. À mesure que la qualité et la fiabilité du réseau diminuent, des antennes omnidirectionnelles ou directionnelles à gain élevé sont généralement nécessaires pour s’assurer que le signal des appareils atteint le réseau.

Pour relever ces défis, TE Connectivity propose une gamme complète de solutions d’antennes qui s’adaptent à un mélange de bandes de fréquences et d’exigences de performances pour différentes applications IdO. Alors que le déploiement des réseaux à haut débit continue de stimuler de nouvelles innovations en matière d’IdO, TE est prêt à développer des conceptions d’antennes personnalisées pour s’adapter aux gammes de fréquences et aux exigences de conception des nouvelles applications.

À mesure que l’IdO évolue, les antennes et les capteurs dotés de capacités avancées doivent également être disponibles dans des boîtiers de plus en plus petits. Que l’application concerne des appareils prêts-à-porter, des panneaux de commande domotiques ou des dispositifs de suivi pour le transport intelligent, la demande de miniaturisation est déjà élevée et ne fera qu’augmenter.

Les innovations dans les antennes de cartes de circuits imprimés (PCB) et de cartes de circuits flexibles (FCB) ont déjà créé de puissantes options pour les applications de petite taille. Nous avons constaté des progrès similaires dans la miniaturisation des puissantes antennes utilisées par les véhicules de sécurité publique. Fini les longues antennes fouet, remplacées par des antennes discrètes de style aileron de requin ou salière qui accueillent le sans fil à large bande, le GPS/GNSS et d’autres bandes de fréquences nécessaires à la création d’un véhicule entièrement connecté.

Notre équipe d’ingénieurs travaille en permanence sur les défis techniques liés à l’ajout de plusieurs ports et de fréquences supplémentaires dans des antennes plus petites pour répondre à cette demande. 

Les appareils IdO doivent être partout, de l’atelier d’usine au milieu d’un champ agricole, en passant par le poignet d’une personne. Pour que ces appareils puissent enregistrer et transmettre des données de manière cohérente , ils doivent être conçus pour résister à différents environnements imprévisibles.

Les concepteurs d’appareils IdO peuvent choisir parmi une large gamme d’antennes et d’autres composants qui répondent aux normes de leur application particulière. En tant que fournisseur de solutions de connectivité, TE s’engage à tester rigoureusement ses composants pour s’assurer de leur résilience à la température, à l’humidité, aux vibrations et aux chocs, ainsi qu’à d’autres conditions environnementales susceptibles de mettre en péril les performances.

La personnalisation est également un aspect clé des applications IdO, chacune ayant des exigences environnementales uniques. Par exemple, notre équipe a collaboré avec un client qui avait besoin d’une antenne pour boîtiers électriques extérieurs dans les quartiers résidentiels. L’exigence du client était que l’antenne devait résister à un coup
direct de batte de baseball ou de planche à roulettes. Nos ingénieurs ont développé une petite antenne dôme robuste qui a résisté au test.

Un autre client de l’industrie de la technologie médicale s’est tourné vers TE pour le développement d’un dispositif de traitement sans fil, portable et non invasif. Nous avons conçu une antenne personnalisée offrant une connectivité 4G LTE multibande de style téléphone mobile dans un appareil de la taille d’une montre-bracelet. 

Les appareils qui sont capables de s’adapter à des bandes de fréquences plus larges et qui offrent une meilleure couverture du signal consomment généralement plus d’énergie. Une consommation d’énergie plus élevée génère généralement plus de chaleur.

Les appareils plus petits et les applications embarquées ne peuvent pas compter sur les ventilateurs pour aider à dissiper la chaleur. C’est la raison pour laquelle les fabricants de composants se sont tournés vers des approches de conception structurelle multifonctionnelles qui aident à dissiper la chaleur au niveau de la carte de circuit imprimé, ce qui garantit des performances stables. 

L’ajout de millions d’appareils connectés supplémentaires aux réseaux sans fil entraînera une augmentation considérable des données qui doivent être transmises vers le cloud ou les centres de données centraux. Les centres de données et les fournisseurs de cloud augmenteront leur capacité pour faire face à cet accroissement. Pourtant, sans modèle d’antenne robuste et performances de corrélation MIMO, il existe toujours un risque de retards de communication entre les serveurs/stockage centralisés et les appareils IdO employés dans des applications de sécurité ou critiques en temps réel, même avec la latence plus faible offerte par les réseaux haut débit.

La croissance des applications IdO critiques stimulera la demande de solutions d’edge computing capables de rapprocher le traitement et le stockage des données des appareils IdO. La construction de ces réseaux périphériques implique de nouvelles considérations importantes. L’infrastructure de données hébergée dans une salle d’équipement sur site pourrait faire face à un environnement plus difficile que celui d’un centre de données centralisé, où la température et l’humidité sont bien contrôlées. En conséquence, les concepteurs de réseaux devront rechercher des câbles et des connecteurs plus robustes qui sont adaptés à des environnements périphériques moins contrôlés (plus difficiles).

L’IdO nécessite une infrastructure de connectivité entièrement intégrée et optimisée, c’est pourquoi TE inclut des câbles et des connecteurs dans son offre IdO, outre les antennes, capteurs et autres composants qui permettent le fonctionnement des appareils intelligents. 

Il ne fait aucun doute que les réseaux à haut débit peuvent aider l’IdO à faire un saut évolutif. La vision des villes intelligentes, des usines entièrement automatisées et des voitures autonomes devient maintenant réalité.

Seuls, ces réseaux plus rapides ne permettront pas de créer un monde interconnecté. Pour réaliser le plein potentiel de l’IdO, les municipalités, les entreprises de télécommunication, les fabricants d’appareils, les propriétaires de bâtiments et les spécialistes de la connectivité comme TE devront travailler ensemble pour créer un écosystème complet conçu pour les nouvelles opportunités et les nouveaux défis présentés par des réseaux sans fil plus rapides et plus puissants.