無線就是未來…嗎?​

許多人稱說在未來數據資料 (甚至能源電力) 都將轉變為無線傳輸模式,而這是否會成為電纜產業的末路?一句話總括,絕對不會。不論是有線還無線科技都各有優缺點,可以預期在未來雙方都會相輔相成的互補作用。

​​

在 Lapp 我們常聽到人們繪出對於未來的想像:空中巴士、智能機器人、火星旅行還有完全無線化的科技城市。所以當我們闡述對於電纜市場前景的看好時大家常會十分詫異。這是因為儘管科幻電影/書本裡的科技看起來多麼令人憧憬,就現代科技來看大部分都尚停留在初步構思或甚至止步於幻想階段。而且另一個重點是,一個新科技的發明不一定代表著舊有方法的淘汰,它們反而常常會並肩共存著。

非 “不是你死就我亡” 的情境

被視為”舊科技”的電纜自問世以來也盛行了100多年。它帶來的效益極巨 (尤其在傳輸電力能源上) 也滿足了絕大部分的科技需求。無線科技縱然新穎且方便但它仍非是個完全取代電纜電線的技術,反而比較適合跟電纜在不同環境情況產生互補作用,我們接下來就來解析為什麼:

更多接連的大時代

​進一步看國際科技趨勢,你就會發現電纜如今還被應用在許多不同產業,就算在遙遠的未來規劃裡,也不乏有著它與無線科技的並存的蹤跡。

國際人口與經濟的成長 - 尤其在第三世界的國家中 – 皆對電力有強烈的需求。現代家用電器,特別是個人電子設備和行動電話,需要大量的連接才能有效地工作。儘管無線技術正在興起,但由於電纜的效率,可靠性和成本效益,將仍然是首選技術(至少在一開始)。

另一個有意思的現象就是能源供應的分散,現在越來越多人選擇透過自家的太陽能裝置或在地下室設小型發電機供應家庭用電,因此會需要在自己家中建立更多連接線以確保及時提供能源。

數位化,意即IoT 與工業4.0, 也是個不容小覷的趨勢。假設工廠內所有的機器與感測器都有了互聯功能,需要設備連接的數量將會指數倍的上升。所需要的電力與數據傳輸量會導致無線與有線市場的一同大幅度成長。

無線科技適合被應用於流動型裝置或平時難以接觸的地方。例如,在工廠中將會越來越多的無人駕駛運輸系統,而智能傳感器將在大型工廠中發揮重要作用,以提高效率和速度。

限制規範

在工業應用中,無線技術仍然存在一些局限性。 延遲(在位置A觸發的動作與在位置B的執行之間的延遲)始終是無線技術的最大問題之一,也是工廠中最在意的一點

通常製程的當下都會是以毫秒、甚至是微秒的速率在進行著的,若中間傳感器與執行器因為資訊延遲不同步,則可能會發生不必要的中斷,或者更糟的是危及員工的安全。即將到來的5G標準雖有承諾1毫秒的延遲,但到目前為止僅在測試階段,是否真的能夠滿足該行業的高標準還有待觀察。

要考慮的另一個方面是抗干擾性:無線電信號可能會破壞易受影響的電子設備,甚至使其他信號過載。 而若要建立具有足夠覆蓋範圍和抗干擾性的無線網絡又會非常昂貴。除此之外還得考慮安全性問題,駭客可以滲透到無線網絡並竊取機密數據,這對任何企業都是十分高的風險。

空中傳輸電力

無線方式傳輸能源是現代另一項備受期待的技術。感應式電應傳輸在短距離上擁有財務與技術上的優勢,像是為電動牙刷與智慧型手機充電。另外電動車也可以利用地面上的電磁線圈來感應式供電。但若要應用此技術,必須讓設備精確地放置在感應環的附近。這不僅需要很高的精度,且靈活性也不高。

若將無線技術應用於製造業中,其弊端更是顯著。以汽車行業為例:在繁忙的生產線上,汽車零件不斷地移動和焊接,期間為了驅動所有發動機、設備零件、激光器等設備皆需要極大的電力,如此高功率的無線傳輸會產生更大的經濟損失。 因此實行大規模無線電力傳輸如今仍停留於科幻小說情節,另外因為技術尚未成熟,目前還無法證實高壓無線電波是否對人體與環境有害。

電池也不是解決辦法。電池只適合給低耗功設備且時常必須更換,若是回充型電池又會需要一條電纜。若是要無線充電的話,問題就如前一段所述,只能短距離運作且電力又需要能精確達到接收器線圈位址。

舊科技的成長

無線科技如今每年成長量30% 乍看十分驚人,但以市場占比率來看僅6% 仍不普及。然而有趣的是產業的轉變:工業乙太網 (Industrial Ethernet) 已經在工廠自動化中取代了傳統的現場總線 (Fieldbus)。乙太網的連接如今在市場占比已超過 50%, 並每年以22 % 持續增長著。而這背後的轉變推力是對乙太網高性能的依賴、建廠整備、IT / IoT系統的整合以及工業物聯網的需求。

舊有技術持續增長的主要原因在於安全性和可靠性。 帶有塑料外殼的多股銅線將數據或電力從A傳輸到B相對簡單且低成本。延遲率也能以光速數值計算出來。加上若電纜有屏蔽效果,也可防範被外部電磁干擾影響,並避免破壞其他組件。

團結就是力量

沒有人能預知未來長怎麼樣,特別是隨著新技術在人們的日常工作中以及產線中變得越來越不可或缺。我們相信無線技術的重要性將會在未來產線中愈發重要,但要實施完全無線化尚有一大段路要走。所以當新技術尚未成熟前,只有通過共同開發新舊技術,一齊並行,才能開拓創新未來。

觀看其他儀器