Išmaniųjų telefonų gamybos technologija su dviem SIM kortelėmis
Pastaraisiais metais išmanieji telefonai su dviejų SIM kortelių funkcija tapo populiariu daugelio vartotojų pasirinkimu. Galimybė vienu metu naudoti dvi SIM korteles suteikia lankstumo: atskirti asmeninius ir darbo numerius, naudoti du skirtingų operatorių duomenų planus ir netgi įveikti signalo apribojimus tam tikrose vietovėse. Tačiau už šios, atrodytų, paprastos funkcijos slypi sudėtingas technologijų ir gamybos procesų rinkinys. Šiame straipsnyje aptariama, kaip veikia dviejų SIM kortelių technologija ir kaip gamintojai projektuoja bei gamina išmaniuosius telefonus su dviem SIM kortelėmis – nuo projektavimo iki kokybės bandymų.
1. Kodėl reikia dviejų SIM kortelių?
Dviejų SIM kortelių poreikis kyla tiek dėl individualių poreikių, tiek dėl rinkos sąlygų. Daugelyje šalių ryšio ir interneto išlaidos dažnai yra ekonomiškesnės, jei vartotojai derina du operatorius: vieną skambučiams / SMS žinutėms, o kitą – duomenims. Be to, daugeliui darbuotojų reikia atskirų numerių, kad profesinis bendravimas nebūtų sumaišytas su asmeniniais reikalais. Gamintojams dvigubos SIM kortelės yra pagrindinis pardavimo argumentas, ypač Azijos ir besivystančiose rinkose, todėl ši technologija nuolat tobulinama.
2. Dviejų SIM kortelių technologijos tipai
Apskritai yra keletas dviejų SIM kortelių prijungimo būdų, kuriuos naudoja šiuolaikiniai išmanieji telefonai:
a) Dviguba SIM kortelės budėjimo režimas (DSDS)
Tai labiausiai paplitęs tipas. Abi SIM kortelės veikia budėjimo režimu, tačiau kai viena SIM kortelė naudojama skambučiui, kita paprastai negali priimti skambučių tuo pačiu metu (nebent yra papildomų funkcijų, tokių kaip „VoLTE“ / „VoWiFi“). DSDS yra santykinai ekonomiškesnis ir energiją taupantis, nes įrenginiui reikia tik vienos pagrindinės radijo grandinės su kruopščiu perjungimų valdymu.
b) Dviguba SIM kortelė, dvigubas aktyvus (DSDA)
Naudojant DSDA, abi SIM kortelės gali būti aktyvios vienu metu skambučiams. Tai reiškia, kad vartotojai gali priimti skambučius antrąja SIM kortele, tuo pačiu metu skambindami pirmąja. Šiai technologijai reikalingi du siųstuvai-imtuvai (arba sudėtingesnė radijo konfigūracija), o tai padidina gamybos sąnaudas, energijos suvartojimą ir elektroninės plokštės vietos poreikį. Todėl DSDA yra mažiau paplitęs vartotojų išmaniuosiuose telefonuose ir paprastai randamas nišinėse rinkose.
c) Hibridinis lizdas (SIM + microSD)
Daugelyje telefonų naudojamas „hibridinis“ dėklas, leidžiantis rinktis dvi SIM korteles arba vieną SIM kortelę ir vieną „microSD“ kortelę. Gamybos požiūriu tai sumažina vidinės erdvės poreikius ir leidžia naudoti plonesnius korpuso dizainus, tačiau riboja vartotojų, norinčių dviejų SIM kortelių ir išplečiamos atminties, lankstumą.
d) eSIM ir fizinės SIM kortelės derinys
Naujausia tendencija – fizinės SIM ir eSIM kortelių arba net dviejų eSIM kortelių derinys. eSIM yra įrenginyje įmontuotas lustas, leidžiantis skaitmeniniu būdu atsisiųsti operatoriaus profilius. Tai supaprastina kortelės lizdo dizainą ir pagerina atsparumą vandeniui / dulkėms, tačiau tam reikalingas operatoriaus palaikymas ir sudėtingesnė sistemos sąranka.
3. Dviejų SIM kortelių palaikanti aparatinės įrangos architektūra
Norėdami pagaminti išmanųjį telefoną su dviem SIM kortelėmis, gamintojai sujungia kelis pagrindinius komponentus:
a) SoC (sistema luste) ir bazinė juosta
Mobiliojo ryšio funkcijas atlieka bazinio dažnio modemas, paprastai integruotas į šiuolaikinius „SoC“. Šis modemas tvarko tinklo registraciją, skambučius, duomenų perdavimą ir dviejų SIM kortelių tapatybės valdymą. DSDS telefonuose modemas ir radijo dažnio grandinė turi turėti galimybę dalytis laiku: labai greitai kaitalioti SIM 1 ir SIM 2 korteles, kad abi atrodytų „budėjimo režime“.
b) RF priekinė dalis (RFFE)
RF priekinę dalį sudaro galios stiprintuvas, mažo triukšmo stiprintuvas, antenos jungiklis, duplekseris, filtrai (įskaitant SAW/BAW komponentus) ir antenos derinimo modulis. Dviguba SIM kortelė padidina sudėtingumą, nes įrenginys turi išlaikyti RF našumą keliose juostose, užtikrinti gerą signalo izoliaciją ir sumažinti vidinius trukdžius.
c) SIM sąsaja ir SIM valdiklis
Kiekvienai SIM kortelei reikalinga standartizuota elektrinė sąsaja (fizinėms SIM kortelėms – ISO/IEC 7816). Dviejų SIM kortelių atveju yra du sąsajos keliai, kurie turi būti suprojektuoti taip, kad būtų stabilūs, atsparūs triukšmui ir saugūs. Sistema taip pat turi būti apsaugota nuo elektrostatinės iškrovos (ESD), nes SIM kortelės kontaktai yra jautrūs statinei elektrai, kai vartotojas įdeda kortelę.
d) Antenos ir mechaninis projektavimas
Šiuolaikiniai išmanieji telefonai naudoja kelias antenas 4G/5G, „Wi-Fi“, „Bluetooth“, GPS ir NFC ryšiui. Dvi SIM kortelės padidina antenos derinimo sudėtingumą, nes įrenginys turi išlaikyti signalo kokybę, kai vienu metu aktyvūs du tinklo profiliai, plonas korpusas ir įvairios medžiagos (metalinis, stiklinis, polikarbonatas) ir kai jį laiko vartotojas, o tai gali pakeisti antenos spinduliuotės charakteristikas.
4. SIM kortelės lizdo dizainas: nuo mechanikos iki patvarumo
Tradicinėse dviejų SIM kortelių dėkle yra dvi nano-SIM kortelės. Dėklas turi būti pagamintas tiksliai, kad būtų užtikrintas:
1. kortelė lengvai nejuda,
2. Jungčių kaiščiai greitai nesusidėvi,
3. Tvirtai pritvirtinkite, kad būtų užtikrintas atsparumas vandeniui (pvz., IP67/IP68).
Tada gamintojai atsižvelgia į gumines tarpines, rėmo konstrukcijas ir gamybos tolerancijas. Dėl netinkamų tolerancijų dėklas gali atsilaisvinti, SIM jungtis gali tapti nestabili arba ją gali būti sunku išimti. eSIM kortelių mechaninė konstrukcija yra supaprastinta, nes jai nereikia antro lizdo, tačiau jai reikalingas saugus eSIM lustas, PCB išdėstymas ir programinės įrangos paruošimas.
5. Programinės įrangos integravimas: OS ir programinės įrangos vaidmuo
Dviguba SIM kortelė nėra vien aparatinės įrangos problema. Operacinė sistema (dažniausiai „Android“) turi užtikrinti valdymą:
– numatytasis SIM kortelės pasirinkimas duomenims, telefonui ir SMS žinutėms,
– tinklo prioritetų nustatymai,
– duomenų perdavimas, kai signalas silpnas,
– tam tikrų programų apribojimas naudoti tam tikras SIM korteles,
– „VoLTE“ / „VoWiFi“ palaikymas kiekvienoje SIM kortelėje, priklausomai nuo operatoriaus.
Žemesniu lygiu modemo programinė įranga reguliuoja, kaip dvi SIM kortelės „bendrina laiką“ DSDS. Pavyzdžiui, kai SIM 1 aktyviai naudoja 4G/5G duomenis, modemas vis tiek turi skirti „laiko tarpsnį“ SIM 2 kortelei, kad ji galėtų užsiregistruoti tinkle ir priimti pranešimus (gaunamus skambučius). Šis planavimas turi būti efektyvus, kad būtų išvengta per didelio energijos suvartojimo ir palaikomas stabilus duomenų ryšys.
6. Dviejų SIM kortelių išmaniųjų telefonų gamybos procesas
Dviejų SIM kortelių išmaniojo telefono gamyba vyksta pagal bendrą išmaniųjų telefonų gamybos procesą, ypatingą dėmesį skiriant SIM kortelės keliui ir tinklo testavimui.
a) Tyrimų ir projektavimo (MTEP) etapas
Gamintojai nustato tikslinę rinką, dviejų SIM kortelių tipą (DSDS / DSDA / eSIM), palaikomas dažnių juostas ir mechaninį dizainą. RF ir antenų inžinieriai atlieka modeliavimus, kad užtikrintų, jog veikimas atitiktų reglamentus ir operatorių reikalavimus.
b) PCB projektavimas ir komponentų išdėstymas
Spausdintinė plokštė (PCB) sukurta iš kelių sluoksnių, skirtų RF, SIM, maitinimo ir duomenų linijoms. SIM linijos turi būti ekranuotos ir išdėstytos taip, kad būtų išvengta kitų komponentų keliamo triukšmo. Jei naudojami du fiziniai lizdai, SIM jungtis yra išdėstyta taip, kad dėklas ją lengvai pasiektų, tačiau išliktų mechaninis stiprumas.
c) SMT (paviršinio montavimo technologija)
Elektroniniai komponentai prie spausdintinės plokštės tvirtinami naudojant „pick-and-place“ mašiną, o po to lituojami refly krosnyje. Tikslumas yra labai svarbus, nes radijo dažnių komponentai ir filtrai yra maži. Mažos paklaidos gali sumažinti signalo jautrumą arba sukelti dažnių juostos suderinamumo problemų.
d) Mechaninis surinkimas
Kai spausdintinė plokštė paruošta, sumontuojamas kameros modulis, akumuliatorius, garsiakalbis ir kiti komponentai. Dviejų SIM kortelių įrenginiuose modulio dėklas ir jungtis yra labai svarbūs: jie turi būti tvirti, atsparūs dilimui ir nepažeisti sandarumo, jei įrenginys yra atsparus vandeniui.
e) RF kalibravimas ir bandymas
Išmanieji telefonai turi būti kalibruojami radijo dažnių diapazonui (RF), siekiant užtikrinti, kad jų siųstuvai ir imtuvai atitiktų standartus. Testavimas apima:
– perdavimo galia (TX galia),
– priėmimo jautrumas (RX jautrumas),
– skambučių kokybė,
– duomenų pralaidumas,
– našumas keliose juostose ir tinklo scenarijuose,
– sambūvio bandymas (pvz., 4G/5G kartu su „Wi-Fi“/„Bluetooth“).
Dviejų SIM kortelių testo metu taip pat tikrinami tokie scenarijai kaip: įeinantys skambučiai į 2 SIM kortelę, kai 1 SIM kortelė naudoja duomenis, tinklo perjungimas (perdavimas) ir stabilumas, kai abi SIM kortelės yra skirtingų operatorių tinkluose.
7. Sertifikavimas ir atitiktis reglamentams
Kiekvienas įrenginys turi atitikti telekomunikacijų ir saugos reglamentus. SAR (savitosios sugerties spartos) bandymas įvertina žmogaus kūno RF energijos sugerties lygį. Dviejų SIM kortelių įrenginius su daugiau dažnių juostų reikia optimizuoti, kad jie išliktų saugūs ir atitiktų standartus. Be to, įrenginiai turi būti suderinami su konkrečiais operatoriais, įskaitant VoLTE / IMS palaikymą, kuriam dažnai reikia papildomų bandymų.
8. Pagrindiniai dviejų SIM kortelių iššūkiai
Kurti išmanųjį telefoną su dviem SIM kortelėmis reiškia susidurti su dizaino kompromisais:
– Baterijos energija: dvi SIM kortelės budėjimo režime gali padidinti energijos suvartojimą, ypač jei abu tinklai yra aktyvūs silpno signalo zonoje.
– RF trukdžiai ir sudėtingumas: kuo daugiau juostų, tuo sudėtingesni filtrai ir perjungimas.
– Vidinė erdvė: papildomas SIM kortelės lizdas ir susijusios linijos užima vietą, kuri konkuruoja su baterija arba kameros sistema.
– Naudotojo patirtis: OS turėtų būti lengvai suprantama dviejų SIM kortelių sąranka, kad nebūtų painu renkantis numerius skambučiams / duomenims.
9. Dviejų SIM kortelių ateitis: eSIM ir iSIM
Ateityje eSIM kortelės taps vis labiau paplitusios. Yra net iSIM (integruotos SIM) koncepcija, kuri integruoja SIM funkcijas tiesiai į SoC, todėl dizainas tampa kompaktiškesnis ir potencialiai efektyvesnis energijos vartojimo požiūriu. Jei operatoriai plačiai taps prieinami, išmanieji telefonai gali neturėti jokio fizinio lizdo, taip pagerinant įrenginio patvarumą ir supaprastinant gamybą. Tačiau šiam perėjimui reikalingas ekosistemos pasirengimas: operatorių palaikymas, paprastas aktyvinimo procesas ir patogi vartotojui politika.
Išvada
Dviejų SIM kortelių išmaniojo telefono kūrimo technologija yra sudėtingas aparatinės įrangos projektavimo, radijo dažnių optimizavimo, mechanikos inžinerijos, modemo programinės įrangos ir operacinės sistemos integravimo derinys. Už galimybės vienu metu naudoti du numerius slypi dideli iššūkiai, susiję su energijos suvartojimu, tinklo stabilumu ir vietos apribojimais vis plonesniuose korpusuose. eSIM ir iSIM plėtra žymi kelią į ateitį: dviejų SIM kortelių technologija išlieka aktuali, tačiau vis labiau skaitmenine ir integruota forma. Vartotojams galutinis rezultatas – lankstesnis ryšių valdymas – paprasta funkcija, gimusi iš sudėtingos technologijos.
