Сверхширокополосная связь по сравнению с Bluetooth с низким энергопотреблением

Текущие системы определения местоположения в реальном времени (RTLS) постоянно совершенствуются. Иногда руководители операций могут быть перегружены всеми вариантами. Одним из таких вариантов является сенсорная технология сверхширокополосной связи (UWB). Из-за популярности последних моделей сотовых телефонов Apple и Samsung этот термин знаком большинству людей. Тем не менее, они не обязательно уверены, что UWB сравнивается и контрастирует с Bluetooth Low Energy (BLE). Хотя компании уже много лет используют BLE для отслеживания активов, в настоящее время UWB является перспективной технологией для подключения устройств на короткие расстояния с беспрецедентной точностью. По данным MarketsandMarkets, «сверхширокополосная сеть к 2025 году будет стоить 2,7 миллиарда при среднегодовом темпе роста 19,6%». Итак, многие задают вопрос:«Заменит ли UWB BLE?»? Чтобы ответить на этот вопрос, мы сначала должны понять, что такое Ultra-Wideband и BLE и как они работают.

Что такое СШП?

СШП - это радар с непрерывным сканированием, работающий в широком диапазоне маломощных радиочастот. Эта беспроводная система малого радиуса действия использует полосу пропускания не менее 500 МГц. В частности, UWB разблокировал диапазон радиочастот от 3,1 до 10,6 ГГц. Кто-то может спросить:«Это большой диапазон, но не будет ли он мешать другим технологиям, работающим в этом диапазоне?» Ответ - нет. Ключом к этому «отсутствию помех» является низкая мощность, на которой работает СШП. Как видно на диаграмме ниже, наибольшая мощность, которую использует СШП, составляет -41,3 дБм / МГц. Из-за небольшого количества энергии СШП-устройства работают лучше всего, когда они расположены близко друг к другу и на линии прямой видимости нет препятствий.

Хотя UWB может прогнозировать относительное положение и движение активов в пределах 10-30 сантиметров, его наиболее важной функцией является передача и передача данных с одного устройства на другое. Из-за огромной пропускной способности СШП может передавать 110 Мбит / с. Этого достаточно, чтобы одновременно использовать три видеопотока по одному соединению.

Как работает СШП?

СШП работает путем непрерывного сканирования радара, который работает в широком диапазоне маломощных радиоволн. По правде говоря, существует два способа позиционирования активов UWB:разница во времени прибытия (TDoA) и двухстороннее ранжирование (TWR). С помощью TDoA метки отправляют радиосигналы через равные промежутки времени нескольким различным датчикам, синхронизированным с привязкой. После того, как теги передают данные якорям в пределах диапазона связи, эти якоря передают данные на центральный сервер RTLS, а затем вычисляют разницу во времени прибытия. Сервер берет отметки времени как минимум от четырех якорей и вычисляет местоположение тега. TWR работает иначе. TWR полагается на диапазон между одним тегом и якорем. Этот метод сложен, потому что TWR требует, чтобы девять сообщений перемещались туда и обратно для вычисления местоположения. Большинство компаний, которые выбирают UWB для отслеживания своих активов, используют технологию TDoA, потому что меньшее потребление энергии позволяет батареям на метках работать дольше.

Что такое BLE?

Чтобы понять Bluetooth Low Energy, нужно сначала понять технологию Bluetooth. Одним словом, Bluetooth - это радиотехнология со скачкообразной перестройкой частоты, которая передает данные пакетами. Информация распространяется в диапазоне 2,4 ГГц. Хотя BLE похож на свою родительскую технологию, они используются по-разному. Bluetooth известен такими вещами, как передача файлов или беспроводные гарнитуры, клавиатуры и динамики. BLE больше используется для промышленного мониторинга, мониторинга артериального давления, географических целевых рекламных акций или приложений для общественного транспорта. Разница между Bluetooth и BLE заключается в потребляемой мощности. В отличие от классического Bluetooth, BLE остается в спящем режиме до тех пор, пока система не установит соединение. Фактическое время подключения составляет всего несколько мс, тогда как для Bluetooth требуется ~ 100 мс. С Bluetooth Low Energy от одной батареи хватит на пять лет. Устройства Bluetooth имеют максимальную дальность связи 30. (при условии, что путь не преграждают препятствия). Однако с одной антенной BLE можно расширить до 77 метров.

Как работает BLE?

Bluetooth передает данные в диапазоне 2,4 ГГц. Однако, если вы знаете что-нибудь о диапазоне 2,4 ГГц, вы знаете, что многие другие технологии, такие как WiFi и ZigBee, используют тот же диапазон 2,4 ГГц. Итак, как устройства Bluetooth избегают помех? Ответ - скачкообразная перестройка частоты на короткие расстояния. Bluetooth работает с 80 различными каналами (пронумерованными от 0 до 79, каждый шириной 1 МГц) и переключает каналы до 1600 раз в секунду. Устройства Bluetooth обнаруживают другие сигналы и согласовывают путь для связи.

При традиционном отслеживании активов BLE маяки BLE определяют близость, а не местоположение. Когда активная метка находится в пределах досягаемости, ближайший маяк может вычислить мощность сигнала и вычислить расстояние до маяка. Единственный способ повысить точность - увеличить плотность маяков в области. Чем больше данных вводится в алгоритм определения местоположения, тем выше будет точность. Это позволяет с «правильной точностью» определять, сколько маяков использовать в настройках инфраструктуры.

Новая запатентованная технология Link Labs добавляет диапазон фаз к стандартным тегам BLE. AirFinder OnSite использует теги BLE с новой прошивкой для добавления диапазона фаз для определения точности до субметрового уровня. Теперь это сочетает в себе низкую стоимость BLE с точностью, близкой к уровням UWB.

Преимущества против недостатков

Преимущества СШП

Преимущества BLE

Точность до 10 см

Низкое энергопотребление - некоторые метки могут прослужить до 5 лет

Высокая скорость передачи

Низкие эксплуатационные расходы - батареи не нужно часто менять

Низкие затраты на развертывание

Недостатки СШП

Недостатки BLE

Интенсивная установка

Не так точно - с точностью до метра вместо сантиметров

Высокое потребление энергии

Высокое обслуживание

Высокая стоимость развертывания

Какая технология лучше всего?

Обе технологии имеют свои преимущества и недостатки. Выбор использования UWB или Bluetooth зависит от варианта использования, который вы пытаетесь решить. Чтобы обсудить, какая технология лучше всего подходит для вашей компании, обратитесь к одному из наших экспертов Link-Labs…