媒體上充斥著關(guān)於5G帶來巨變的預測：未來是無線的，而且速度極快。5G資料網(wǎng)路強烈地改變我們的生活，更甚於網(wǎng)際網(wǎng)路誕生以來所出現(xiàn)的任何技術(shù)變革，我們可以從智慧手機上高速下載電影，甚至可以使用單一裝置來控制我們的住所、車輛以及幾??所有的事物。
這是因為5G將催生一個由互聯(lián)裝置組成的智慧生態(tài)系統(tǒng)，它能夠收集巨量資料來改變我們的工作、生活和娛樂方式。5G將與物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、人工智慧（AI）、延展實境（XR）和區(qū)塊鏈等新興技術(shù)相互結(jié)合，可??使我們的生活過得更安全、更智慧，并且能更迅速地反應(yīng)。
相較於3G，4G大大提升了行動網(wǎng)際網(wǎng)路能力，而5G則有??為通訊帶來更重大的變革。它將如同道路、火車和電網(wǎng)構(gòu)成工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施一樣，成為通訊的基礎(chǔ)設(shè)施。
定量未來主義者Amy Webb也是Future Today Institute創(chuàng)始人，她表示5G技術(shù)將形成「城市規(guī)模的網(wǎng)路和城市規(guī)模的空間運算，不僅僅是與居家環(huán)境相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)，而且是讓整個城市的各種裝置、感測器和所有的事物都實現(xiàn)互聯(lián)。」
在這個高度互聯(lián)的新世界里，「智慧城市」的概念終將成為現(xiàn)實。攝影機和感測器可追蹤車輛和行人交通、監(jiān)控環(huán)境因素、改善緊急和市政服務(wù)，并從整體上實現(xiàn)完善的城市營運，造福市民的生活。
5G的經(jīng)濟潛力如此巨大，我們很可能還未完全得知它可能帶來的許多潛在優(yōu)勢。在4G剛出現(xiàn)時，沒有人預料到行動寬頻會出現(xiàn)新的商業(yè)模式，例如Uber、Air BnB和Facebook。同樣地，5G也可以創(chuàng)造出我們尚未想像得到的嶄新服務(wù)。
雖然有一些人表示這項技術(shù)被過分吹捧，但確實我們距離5G在全國各地實現(xiàn)商用化還有數(shù)年。一部分的分析家預測，直至2022年或2023年，我們才會看到強大的5G服務(wù)在美國廣泛部署。從5G的基礎(chǔ)設(shè)施到實現(xiàn)未來智慧城市的應(yīng)用、實例和各種裝置，電子開關(guān)將在推動這個變化過程中扮演關(guān)鍵角色。
甚麼是5G？
要轉(zhuǎn)換到5G蜂巢式網(wǎng)路不僅僅牽涉到智慧手機的使用，它也會對很多其他裝置產(chǎn)生影響，例如工業(yè)機器人、無人機、監(jiān)控攝影機和能相互傳送交通資料的車輛。
嚴格來說，5G是一套技術(shù)的基礎(chǔ)規(guī)則，它定義了蜂巢式網(wǎng)路如何運作，包括5G采用的無線頻率，以及電腦晶片和天線等各種組件如何處理無線電訊號和交換資料。
這里的G指的是無線技術(shù)的「世代」（Generation）。每一世代的無線技術(shù)都為用戶和企業(yè)帶來獨特的性能和優(yōu)勢。1980年代出現(xiàn)的1G是第一個大規(guī)模手機通訊的模式，它實現(xiàn)了手機之間的簡單通話。與類比訊號相比，1990年代出現(xiàn)的2G通過數(shù)位加密帶來了更好的安全性，實現(xiàn)了諸如短信類的資料服務(wù)。2003年出現(xiàn)的3G終於為智慧手機的革命開拓了道路，提供了更快的速度并建立了行動裝置和網(wǎng)路的連接。2012年出現(xiàn)的4G則帶來了更快的速度和串流媒體的行動內(nèi)容。
5G在行動技術(shù)上進一步實現(xiàn)巨大飛躍，它具有三項新特性：更快的速度（傳送更多的資料）、更低的遲滯（反應(yīng)更快），以及可同時連接更多裝置的能力（用於感測器和智慧裝置）。整體來說，5G的應(yīng)用案例大致上能區(qū)分成三種主要類型的連接服務(wù)：
增強型行動寬頻：5G將提供更快的速度、更統(tǒng)一的資料速率，以及更低的遲滯性和更低的單位位元成本來支援沉浸式體驗，例如虛擬實境（VR）和擴增實境（AR），并使得我們的智慧手機如虎添翼。
關(guān)鍵任務(wù)通訊：5G將提供新的服務(wù)，通過超高的可靠性和可用性、以及超低遲滯性的連接來實現(xiàn)工業(yè)轉(zhuǎn)型，例如遠端控制交通工具、遠端基礎(chǔ)設(shè)施和醫(yī)療程序。
大規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)：5G將通過降低資料速率、功率和行動性來連接大規(guī)模數(shù)據(jù)的內(nèi)嵌式感測器和其他基礎(chǔ)設(shè)施，以提供極低成本的解決方案。
由於更快的網(wǎng)路有助於推廣人工智慧和其他尖端技術(shù)的應(yīng)用，因此很多國家將5G視為一種競爭優(yōu)勢。
根據(jù)IHT的一份研究報告，隨著5G的發(fā)展，將行動通訊技術(shù)從連接人到連接人與資訊、再到連接人與萬物，經(jīng)濟學家們估計到2035年，5G對新商品和新服務(wù)的全球經(jīng)濟效益將可高達12兆美元。
| 圖一 : 5G的擴展終將釋放智慧城市的真正潛力，為一系列新的連接服務(wù)提供重要基礎(chǔ)。（source：ScienceSoft） |
|
5G架構(gòu)
5G正在進行測試，并預計今年稍晚在一些市場中推出。支援加強型行動寬頻、物聯(lián)網(wǎng)以及要求網(wǎng)路效能在所有網(wǎng)路叁數(shù)（例如遲滯性、吞吐量、可靠性和規(guī)模）中均要較現(xiàn)在提升十倍的關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用。為達到這一點，行動營運商需要對所有的網(wǎng)路領(lǐng)域進行投資，包括頻譜、無線存取網(wǎng)路（RAN）基礎(chǔ)設(shè)施、傳輸及核心網(wǎng)路。
這項投資最初集中在一些關(guān)鍵領(lǐng)域，例如資料中心、邊緣運算、網(wǎng)路變換、5G網(wǎng)路協(xié)定（也稱為5G IP）和數(shù)據(jù)機。研究機構(gòu)Moor Insight & Strategy指出，預計到2025年，這些投資的金額將超過3,260億美元，而電子開關(guān)和元件將在其中占有極高比重。
其他應(yīng)用於5G的開關(guān)技術(shù)將支援基礎(chǔ)設(shè)施裝置的射頻（RF）調(diào)變，例如天線和基地站，以及在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）中用來驅(qū)動其他物體，例如斷路器、燈柱、機器人手臂或空調(diào)通風系統(tǒng)，而這些連接、感測器和處理器都是低耗能的。
5G技術(shù)的許多要素是基於4G網(wǎng)路，而不是全新的，這就意味著行動營運商可以采取漸進式的方法來投資基礎(chǔ)設(shè)施。投資5G無線功率將有助於節(jié)省成本，其他替代方案例如網(wǎng)路分享，以及通過物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和智慧城市所形成新的收益模型，這些都將有利於實現(xiàn)5G的最大效益，并使5G的推廣不會過於昂貴或太慢。
5G的擴展最終將釋放智慧城市的真正潛力，為一系列新的連接服務(wù)提供重要基礎(chǔ)。無論是幫助緩解交通堵塞、改進城市監(jiān)控和管理重要服務(wù)的方式，還是實現(xiàn)自動駕駛服務(wù)，5G將成為未來城市越來越重要的工具。
根據(jù)Grand View Research的數(shù)據(jù)顯示，至2025年，從醫(yī)療、交通到能源安全等智慧城市服務(wù)，其全球市場預計可達到2.57兆美元。這樣規(guī)模的投資將很大程度上取決於網(wǎng)路供應(yīng)商在其連接的裝置和系統(tǒng)之間近??即時地傳輸巨量資料的能力。
建設(shè)智慧城市的基礎(chǔ)
在公共安全、交通、公用事業(yè)、公共Wi-Fi接取和緊急救助方面，具有5G連接的城市將會更有優(yōu)勢。根據(jù)聯(lián)合國經(jīng)濟與社會事務(wù)部預測，至2050年，全球68%的人囗將居住在城市里。
開始建設(shè)智慧城市基礎(chǔ)的有新加坡、倫敦、巴塞隆納、杜拜、東京、中國的幾個城市、紐約、加州沙加緬度市、哥倫布等。
在亞洲，新加坡提早推出了5G服務(wù)，將經(jīng)營5G許可牌照數(shù)量從兩家增至四家，努力實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，并為新加坡在亞太地區(qū)提供獨特的競爭優(yōu)勢。新加坡已經(jīng)證明了其作為智慧城市的領(lǐng)先地位，并且因其對技術(shù)和連接基礎(chǔ)設(shè)施的投資，曾經(jīng)在2018年智慧城市展覽全球論壇（Smart City World Congress）中獲獎，這些投資將有助於推動城市服務(wù)朝向電子政府轉(zhuǎn)變。
美國加州的沙加緬度市準備通過首次大規(guī)模的商用5G服務(wù)，因而一躍成為智慧城市，它是世界上首批采用固定式無線5G技術(shù)規(guī)范的城市之一。計畫內(nèi)容包括公共安全和行人監(jiān)控、交通堵塞監(jiān)控和公園里的免費公共Wi-Fi接取。
在歐洲，倫敦為了實現(xiàn)成為世界上最智慧的城市這一目標，倫敦市長鼓勵政府部門和私有事業(yè)部門都積極叁與建設(shè)。倫敦提出超過二十項規(guī)劃來應(yīng)對城市挑戰(zhàn)，各地可使用5G將整個倫敦連接起來就是其中的一環(huán)，而市長的規(guī)劃是在公共區(qū)域提供免費的Wi-Fi服務(wù)。
智慧城市的應(yīng)用實例
| 圖二 : 從生活在城市中獲取資訊，處理來自道路、車輛和建筑物等感測器所得的資料，改善所有人的生活品質(zhì)。 |
|
想像一下城市與周圍世界的互動，從生活在其中的人們那里獲取資訊，處理來自道路、車輛和建筑物等感測器得到的資料，還有其他更多的事情可以改善永續(xù)性和所有人的生活品質(zhì)。這一切都因為5G而成為可能，而且可能性是無窮的。以下是一些應(yīng)用實例，其中一些已在世界各地的智慧城市中實現(xiàn)或正在嘗試。
● 交通
自動駕駛車輛將成為現(xiàn)實，幫助人們更有效地工作，并為無法駕駛車輛的人解決社交問題。車內(nèi)環(huán)境包括娛樂系統(tǒng)和商務(wù)通訊工具的升級，都將大幅改善乘客體驗。
車輛通訊系統(tǒng)通過無線連接的方式連接車輛與道路裝置，提供即時的交通預警和安全警告，這將有利於駕駛?cè)烁眯膽?yīng)手地獲知交通狀況；而通過即時智慧定位技術(shù)改善整個城市的交通流量，將可縮短公共交通的等待時間。
假以時日，自動駕駛將逐漸成為新常態(tài)。擁有汽車的人會越來越少，上班族、旅客和觀光客通過利用網(wǎng)上的app呼叫廠商提供的交通服務(wù)則將取而代之。網(wǎng)路互連、自動駕駛、共享和電動化將改變汽車的概念，并在未來提供更豐富的交通運輸服務(wù)。
車輛資訊服務(wù)和車隊管理工具所帶來的優(yōu)勢，將對航運和物流公司十分有利，這些工具結(jié)合了視訊、機器視覺技術(shù)和車輛資料，可以確保零售商和企業(yè)在城市各處實現(xiàn)高效、及時和準確的交貨服務(wù)。
● 市政服務(wù)
每當垃圾箱裝滿時，垃圾桶中的感測器就會觸發(fā)自動警報，然後自動收集垃圾。物流軟體、行動app和車載監(jiān)控裝置將使得垃圾管理過程變得更便捷，同時也保證駕駛?cè)说陌踩?/span>
停車位管理人員利用車輛偵測感測器、智慧停車表，以及具有自動車輛牌照識別功能的攝影機，就能夠利用智慧停車技術(shù)即時遠端，并且自動監(jiān)測停車位的利用率。正確解讀獲取的資料將有助於城市規(guī)劃者完善地調(diào)整交通流量，降低擁擠堵塞的情況。
智慧自行車和電動滑板車有助於減少污染，并使出門在外行走的上班族更為健康且行動有效率。裝配GPRS功能的自行車鎖和智慧支付系統(tǒng)，可實現(xiàn)流暢的用戶體驗。人工智慧平臺則有助於共享單車的營運商在用戶有需要時，於多個城市之間重新配置自行車。
● 公共安全
新的通訊網(wǎng)路使監(jiān)控攝影機與警察局和員警可互相連線。智慧視訊分析平臺會管理視訊資料，并且滿足各種服務(wù)需求，包括即時監(jiān)控、視訊瀏覽、資料共享和證據(jù)收集。這個領(lǐng)域的最新應(yīng)用，例如門鈴上的攝影機，就能為全國的警察部門提供可起訴犯罪的情報，協(xié)助捉拿犯罪嫌疑人。
利用裝配在建筑物、燈柱和公用設(shè)施上的感測器，可以實現(xiàn)對周圍環(huán)境和公用設(shè)施的監(jiān)控，再搭配市民提供的氣候和污染資料，就能更有效地控制污染，降低成本和對環(huán)境的影響。
緊急服務(wù)也將變得更加完備，能夠準確定位求助者的位置和最隹路線來進行救助。無人機能共同叁與行動，在事故發(fā)生地周圍或發(fā)生自然災(zāi)害地區(qū)等難以接近的區(qū)域或壅塞地段，提供救命的情報資訊。
在實現(xiàn)互聯(lián)裝置和智慧城市中扮演要角
智慧城市和5G中運用的大部分技術(shù)重點都在於改進無線通訊、拓展感測器技術(shù)和能量效率，包含那些完全無電池的裝置。然而，如果沒有合適的開關(guān)，5G技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)施、物聯(lián)網(wǎng)和智慧城市等應(yīng)用，就不會像我們今天所知的如此存在，也無法在未來發(fā)揮它們的潛力。
| 圖三 : 當設(shè)計工程師、技術(shù)人員和城市規(guī)劃人員在構(gòu)思各種可能性時，5G新功能的前景仍然令人感到興奮。 |
|
以下是一些采用C&K開關(guān)的智慧城市應(yīng)用實例和設(shè)計考量，設(shè)計工程師可以在開發(fā)下一代新興技術(shù)時加以叁考。
智慧交通領(lǐng)域的開關(guān)應(yīng)用
智慧交通通常包括車載資訊服務(wù)和車隊管理解決方案，在後視鏡安裝安全攝影機。它們結(jié)合了視訊、機器視覺技術(shù)和車輛資料，確保零售商和企業(yè)在城市各地高效、及時且準確的交貨。這些解決方案還能記錄車輛的突發(fā)事件，例如突然的減速或撞擊，從而確保駕駛員和貨物的安全。
使用者要通過耐用堅固的輕觸按鈕開關(guān)來決定表單上的選項，并記錄所發(fā)生的事件。考慮到車輛的空間有限，C&K的KMR系列產(chǎn)品經(jīng)常受到采用，它們具有優(yōu)異的觸感，并可提供四級操作力度，而其尺寸僅為4.6mm x 2.8mm。
用於智慧運輸貨柜箱的開關(guān)
智慧貨柜箱通過無線通訊節(jié)點利用GPS實現(xiàn)追蹤和監(jiān)控，蜂巢式網(wǎng)路需要SIM卡連接器提供連接服務(wù)。C&K的CCMO3 Mk2型SIM/SAM卡座連接器有6個或8個觸點，以及固定式或鉸接式蓋板的選擇，機械壽命最高達到50,000次循環(huán)。另外，應(yīng)用於篡改檢測裝置，例如C&K的ZMA和ZMS系列微動開關(guān)，能夠在追蹤裝置從貨柜箱移除時提醒用戶。
用於智慧市政服務(wù)的開關(guān)
短期租賃自行車逐漸成為智慧城市的標志。這些自行車放置在主要地段，用戶能通過智慧型手機上的app來進行解鎖（以及開始計費程序）。
智慧鎖有賴於開關(guān)技術(shù)，例如C&K的ZMS系列。這些微型微動開關(guān)能檢測鎖是否已經(jīng)打開，在鎖內(nèi)空間有限的情況中，其袖珍尺寸使其成為理想選擇。它具有高過載和低過載兩種選項，這些耐用裝置的使用壽命可達100,000次，并采用IP65密封方式，可防止?jié)駳馊肭帧?/span>
用於智慧家庭的開關(guān)
在家中，與物聯(lián)網(wǎng)連接的電器將自動實現(xiàn)更多功能，并通過攝影機和遠端門鎖控制來監(jiān)控安全。隨著能源成本不斷攀升，物聯(lián)網(wǎng)增加對照明以及加熱或制冷方面的控制，以確保能源的高效利用和最大便利性。
物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點通常都很小，因此能準確安置在需要的位置上。這造成了空間限制，意味著開關(guān)也要同樣小型化而且耐用。即使尺寸如此之小，開關(guān)仍然可以進行程式設(shè)計、設(shè)置并使用物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，開關(guān)如果故障就表示節(jié)點失效。C&K的開關(guān)經(jīng)歷嚴格的測驗，使用壽命可超過五十萬次，因此可多年長期使用。
鑒於很多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都具備高度的可攜性，設(shè)備中的開關(guān)很可能會在戶外操作，面臨承受潮濕和觸點腐蝕的影響。針對這些應(yīng)用，C&K的開關(guān)可以進行鍍金來抵御腐蝕，并提供IP67等級的防潮標準。
開關(guān)在操作時發(fā)出的聲音與手感（觸感）在確認其操作時極為重要，同時也傳達了高品質(zhì)產(chǎn)品的形象。C&K的標準產(chǎn)品在常規(guī)應(yīng)用中具有優(yōu)異的觸感，而且還有專門的實驗室能為任何特定的應(yīng)用來客制化開關(guān)產(chǎn)品的觸感。
結(jié)論
5G引領(lǐng)我們迅速進入由幾十億個小型裝置進行控制，并且越來越先進和自動化的時代，這些裝置無時無刻都在產(chǎn)生巨量的資料。這些裝置存在於我們的家中、辦公室、工廠、醫(yī)院，以及我們的智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施里。十年前這塊市場可以說幾??不存在，但如今已經(jīng)是每年可達到幾千億美元產(chǎn)值的市場。
而這些令人難以置信的裝置及其應(yīng)用都有一個共同點：它們都將有賴於一個或更多個開關(guān)來實現(xiàn)其功能。
（本文作者Craig Thomson為Littelfuse旗下C&K全球產(chǎn)品與市場總監(jiān)）
