Что такое технология сверхширокополосной связи?
Ультраширокополосная технология — это технология беспроводной связи, использующая полосу частот выше 1 ГГц. Она не использует синусоидальную несущую в традиционной системе связи, а использует наносекундные несинусоидальные узкие импульсы для передачи данных. Поэтому она занимает большой спектр и, несмотря на использование беспроводной связи, скорость передачи данных может достигать более нескольких сотен мегабит в секунду.
Функциональность сверхширокополосной связи
Ультраширокополосная технология напрямую модулирует импульсный сигнал с очень крутым временем нарастания и спада, так что сигнал имеет полосу пропускания порядка ГГц. Это решает основные проблемы, связанные с распространением сигнала, которые на протяжении многих лет мешали развитию традиционных беспроводных технологий.
Как работает сверхширокополосная связь?
В отличие от большинства беспроводных технологий, сверхширокополосная связь (UWB) работает на основе импульсного радио. Она использует серию импульсов в широком частотном диапазоне, поэтому иногда ее называют IR-UWB или импульсным радио UWB. Для сравнения: спутники, Wi-Fi и Bluetooth используют модулированные синусоидальные волны в узких частотных диапазонах для передачи информации.
Где доступна сверхширокополосная связь?
бытовая электроника
Технология UWB в последние годы стала хорошо известна в области бытовой электроники. Основные бренды включают:
- iPhone
Компания Apple последовательно применяет решение UWB в Apple Watch S6, умных колонках HomePod mini, мобильных телефонах серии iPhone12 и беспроводных трекерах Aritag.
- Samsung
Samsung использовала решение UWB в мобильных телефонах. Конкретные модели включают Galaxy Note 20 Ultra, Galaxy Z Fold 2, S21+ и S21 Ultra. В то же время Samsung также выпустила интеллектуальный трекер SmartTag+ с использованием технологии UWB.
цифровой ключ для автомобиля
Автомобильные ключи прошли путь развития от механических ключей до дистанционных ключей, ключей NFC и ключей Bluetooth. Цифровой ключ превращает носимые устройства, такие как смартфоны, смарт-карты NFC, умные часы и умные браслеты, в автомобильные ключи благодаря точному позиционированию Bluetooth, NFC, UWB и другим технологиям ближней связи. Таким образом, можно реализовать комфортный и удобный опыт использования автомобиля, такой как бесключевой вход и запуск, дистанционная авторизация ключей для других лиц и персонализированные настройки автомобиля.
промышленное производство
Система определения местоположения в реальном времени RTLS, основанная на сверхширокополосной технологии, является очень зрелой в промышленной сфере. Она в основном используется в таких областях, как отслеживание местоположения, складирование и логистика, беспроводные измерения, интеллектуальное вождение, дополненная реальность, соревновательные виды спорта и других.
военный радар
UWB — это не новая технология. Впервые она была использована в военных радарах и средствах связи под названием «импульсное радио». С 2002 года Федеральная комиссия по связи США (FCC) разрешила ее использование без разрешения и выделила для нее полосу частот 3,1–10,6 ГГц, занимающую более 500 МГц.
Сверхширокополосная связь против Bluetooth
По сравнению с тремя хорошо известными технологиями GNSS, Wi-Fi и Bluetooth low energy, которые могут предоставлять услуги позиционирования, преимущества технологии UWB заключаются в следующем:
Во-первых, традиционная глобальная навигационная спутниковая система (Global Navigation Satellite System, GNSS) может предоставлять услуги спутникового позиционирования, но из-за того, что спутниковые сигналы блокируются зданиями, она не может обеспечить позиционирование в помещениях.
Wi-Fi и Bluetooth обычно используют индикаторы уровня принимаемого сигнала (RSSI) для определения местоположения, показывая только приблизительную классификацию «слабых» или «сильных» принимаемых сигналов с точностью определения местоположения до метра.
Существует три технологии позиционирования UWB, а именно: метод разности времени пролета (TOF), разность времени прибытия (TDOA) и разность фаз прибытия (PDOA). Хотя это работает только на коротких дистанциях, оно может определять местоположение источника сигнала с точностью менее 50 см (в оптимальных условиях и при оптимальном развертывании) и с очень низкой задержкой.
Стандартная организация технологии UWB
Каждая технология беспроводной передачи данных обычно имеет стандартизационную организацию, ответственную за разработку соответствующих стандартов и техническую сертификацию, такую как Bluetooth SIG, Wi-Fi Alliance, Международный союз электросвязи и т. д. В области технологии UWB в настоящее время существуют две организации: FIRA Alliance и UWBA ultra-wideband Union.
Альянс FiRa
Альянс FiRa стремится к разработке и широкому внедрению технологий взаимодействия сверхширокополосной связи (UWB) для обеспечения безопасных возможностей точного определения дальности и местоположения, чтобы предоставить пользователям бесперебойный опыт.
Члены альянса FiRa в основном разрабатывают продукты на основе стандарта IEEE 802.15.4, технологии точного определения дальности UWB, а также разрабатывают сценарии применения технологии UWB в различных вертикальных бизнес-сферах. Альянс FiRa тесно сотрудничает с другими отраслевыми группами, такими как IEEE, Wi-Fi Alliance, Car Connectivity Consortium (CCC) и другими, уделяя особое внимание случаям использования UWB в доступных частотных диапазонах 6-9 ГГц.
Университет Западной Англии
Альянс UWB сосредоточен на создании благоприятных условий регулирования и управления спектром в соответствии со стандартом 802.15.4z с целью максимального роста рынка UWB. Альянс UWB стремится продвигать различные вертикальные отрасли, чтобы продемонстрировать ценность UWB для IoT и Industry 4.0, создавая глобальную экосистему во всей цепочке создания стоимости UWB, от чипов до услуг.
Кроме того, альянс Ultra Wideband Alliance в настоящее время выступает за выделение нового спектра для расширения UWB до 12,4 ГГц и новых диапазонов более высоких частот в Европе.
