COVID-19 大流行正在改變我們使用數據的方式，以及數據的消費和生成位置。數據使用模型已從更傳統(tǒng)的集中式模型轉變?yōu)楸仨氈С衷S多遠程用戶和連接點的模型。這些遠程連接正在迅速改變現(xiàn)有的電信架構，促進分布式架構的需求和發(fā)展，其中邊緣設備現(xiàn)在定義了接入點及其功能。

大流行推動了對網絡和計算的更大需求，以支持一些關鍵活動，包括：

遠程工作 – 在家或遠程辦公室/分支機構 （ROBO）

遠程學習

遠程醫(yī)療（遠程醫(yī)療）

這些驅動因素建立在對視頻流和游戲等媒體和娛樂（M&E）應用不斷增長的需求之上。此外，電信行業(yè)一直在不斷改善城市和郊區(qū)的最后一英里連接，如今的重點是擴大無線5G連接。這將支持數據創(chuàng)建的巨大潛在增長。

如今，基于網絡的處理被廣泛用于支持智能手表應用程序、流媒體視頻、智能家居應用程序等等。但是，這種處理的大部分依賴于集中式體系結構方法，其中所有收集的數據都必須回傳到中央“云”數據中心，在那里進行處理。然后，這些處理結果將轉換為可能需要在數據源中收回的特定操作。移動所有這些數據的成本，以及由于這種方法而產生的延遲，并不容易支持實時應用程序，如增強現(xiàn)實、對話智能或自主系統(tǒng)（自動駕駛汽車/卡車/輪船、機器人工廠等）。要求低延遲和高吞吐量的內容富集應用程序需要在網絡邊緣組合訪問（連接）和計算資源。

邊緣計算及其分布式處理模型旨在滿足這一需求。這種方法使計算、存儲和控制服務更接近數十億個“物聯(lián)網”設備，如傳感器、執(zhí)行器、攝像頭，當然還有用戶及其設備。成功的實施將計算資源放置在通信基礎設施中的最佳點，無論是在中央云、邊緣計算節(jié)點還是終端設備本身。它將能夠動態(tài)擴展資源，以滿足這些不同點不斷變化的需求。

大流行從根本上加速了對邊緣計算的需求和依賴，這為支持當今的需求提供了巨大的潛力，而且還提供了未來應用程序的需求，這些應用程序需要本地化處理以實現(xiàn)快速響應和核心帶寬減少。預計網絡邊緣的訪問位置和內容交付的變化不會如此迅速地發(fā)生，現(xiàn)在它迫使行業(yè)改變其啟用和交付內容的方式，同時提供一個安全的環(huán)境來交付和使用內容。

在本地執(zhí)行復雜的數據計算 - 鄰近處理 - 現(xiàn)在至關重要。如果將這些邊緣計算資源放置在距離端點 30 米以內，它可以變得更加強大。然而，這需要進一步的技術創(chuàng)新。

邊緣計算設備利用有線和無線連接方法。使用的有線連接方法主要是以太網。但是，用于提供與邊緣設備之間的連接的大多數方法都利用無線通信進行無線訪問。

不幸的是，沒有單一的網絡或無線接入方法可以解決所有連接和數據挑戰(zhàn)。例如，一些基本的無線連接協(xié)議包括LTE，5G無線，WiFi（802.11ax和6e），藍牙，BLE，ZigBee等。因此，這種新型邊緣計算設備應支持多種無線接入方法。然而，大量無線電協(xié)議爭奪邊緣計算設備上的不動產和電源，推動了對提高功能集成水平的需求。

為了更好地支持低延遲、高帶寬的應用，強大的、集成的面向消費者的邊緣計算網關（我們稱之為智能邊緣節(jié)點或 SENS）開始出現(xiàn)。這些 SEN 支持多種無線接入方法，以及更多的安全計算、存儲和路由功能。它們采用更強大的處理器、片上系統(tǒng) （SoC） 設備、存儲器、天線、功率放大器和其他資源構建，以更好地支持高速無線通信，同時在網絡的設備邊緣執(zhí)行復雜的功耗密集型應用。

這讓我們感到熱火朝天。隨著功能和能力添加到任何設備中，功率和相關熱量會增加。必須去除這些熱量，否則電子設備將停止可靠地工作。用于散熱的一種典型方法是簡單地增加器件的物理尺寸，以增加功耗表面積。然而，簡單地增加物理尺寸通常與在增加功能時保持甚至減小SEN物理尺寸的預期目標背道而馳。市場總是希望我們提供更多 - 用更少的錢。在這種情況下，可用于散熱的水平和垂直表面積較小。此外，邊緣設備通常在排除其他熱管理解決方案的環(huán)境中部署或使用，例如云數據中心中普遍存在的強制氣流或外部冷卻。

由于這些物理限制，高功率邊緣部署的設備外形尺寸通常由散熱驅動。例如，SEN可以塑造為具有兩個細長邊的四邊形長方體，或者包括容納大型散熱器以增加散熱表面積的大外殼。

除了熱量之外，用于家庭和小型辦公室的 SEN 必須符合某些尺寸和物理設計要求，不需要安裝服務器機架。由于SEN與人共享物理環(huán)境，因此它應該不顯眼或具有物理吸引力，以便可以輕松地將其放置在整個家庭或小型辦公室中。同時，這些物理屬性不得妨礙性能、功能和面向未來的性能或增加成本。

為了無線通信的利益，已經發(fā)生了許多產品小型化的進步;看看你今天的智能手機，與20年代后期的智能手機磚相比千世紀。當然，隨著越來越多的無線接入協(xié)議和頻段被添加到我們的邊緣設備中，物理學需要更多的天線。當添加新的無線電技術時，額外的功率需要更大的散熱器。簡單的解決方案是隨著天線數量的增加，增加平臺的尺寸以容納更多/更大的散熱器。不幸的是，這不是市場愿意支付的。

天線的數量和散熱器的尺寸是決定SEN本身整體尺寸的關鍵驅動因素。當添加更多的無線接入功能時，典型的設計方法需要為每個新的無線協(xié)議或頻段提供更多的物理空間。我們如何打破這種明顯的僵局？

如果散熱器和天線是同一個怎么辦？最近的進展成功地將天線與散熱器集成在一起，支持“事半功倍”的市場需求。這一整合領域為進一步創(chuàng)新提供了機會。

圖1顯示了廣泛用于無線通信的平面倒置F天線（PIFA）和散熱器。傳統(tǒng)的設計方法要求有一個散熱器區(qū)域和一個RF天線區(qū)域，兩者永遠不會相遇。但是，SEN使用在不同頻段工作的多個無線電。許多無線電系統(tǒng)（如 Wi-Fi ax 和 Wi-Fi 6e）需要多個頻段和天線來提供所需的大量帶寬，從而產生一系列無線電和天線。

（圖1散熱器和天線）

帶散熱器的集成天線如圖2所示。我們發(fā)現(xiàn)，集成的散熱器和天線是共生的，作為同一房地產的共同租戶運行。具體來說，散熱器為天線形成更大的接地層，從而實現(xiàn)性能更好的天線，并具有減少占用空間的額外好處。天線還充當散熱器，幫助散發(fā)產生的熱量。這種天線和散熱器的組合可在更小的面積內實現(xiàn)更好的電源管理和無線性能。當創(chuàng)新成功發(fā)揮作用時，每個人都是贏家。

（圖 2 組合散熱器和天線）

通過這種集成的天線/散熱器，SEN可以散發(fā)與更大的傳統(tǒng)設備相同的熱量，并實現(xiàn)相同的熱性能，同時滿足無線電性能要求。通過減少部件，這種組合天線/散熱器組合還降低了材料和制造成本，可用于增加利潤或提高市場價格競爭力。

我們完全期望集成天線/散熱器創(chuàng)新將有助于培育產品小型化的新時代，不僅用于邊緣計算的智能邊緣節(jié)點的發(fā)展，而且用于許多其他非邊緣計算應用。

審核編輯：郭婷