Os avances nas principais tecnoloxías e a proliferación de Internet axudaron a acelerar o crecemento da Internet das cousas (IoT). E co aumento da Internet das cousas, varias áreas clave viron un aumento dos sistemas de posicionamento en interiores, especialmente en casas, hospitais e zonas de alta seguridade. A actual pandemia COVID-19 xa obrigou á maioría da poboación mundial a traballar desde as súas casas, o que trae consigo a seguridade da casa. Os sistemas tradicionais de posicionamento interior non foron tan fiables á hora de precisar o posicionamento. Dúas tecnoloxías omnipresentes que gañaron unha tracción significativa no contexto do posicionamento en interiores son Ultra-Wideband (UWB) e Bluetooth Low Energy (BLE). Comparamos as dúas tecnoloxías por diversos motivos para determinar o seu potencial de posicionamento en interiores e outras áreas clave de aplicación.

Que é UWB?

Do mesmo xeito que o Bluetooth e o Wi-Fi, a banda ultralarga (UWB) é unha tecnoloxía de radio que usa ondas de radio de pulso curto para lograr conexións de alto ancho de banda. É un enfoque relativamente novo para as comunicacións de curto alcance que opera a frecuencias moi altas; é capaz de enviar e recibir datos a anchos de banda de máis de 500 megahertz a densidades de espectro de potencia moi baixas, a diferenza dos seus homólogos. Ten outros atributos como o alcance de alcance e unha alta eficiencia de enerxía, que o fan ideal para o posicionamento en interiores. Os enormes anchos de banda, o amplo alcance da compensación de velocidade / rango de datos e a operación de baixo custo contribúen a unha maior flexibilidade no uso do espectro. As transmisións UWB son practicamente indetectables polos receptores de radio comúns, polo tanto, poden existir simultaneamente coas comunicacións sen fíos existentes sen preocuparse por engadir bandas de frecuencia exclusivas. Isto abre unha gran cantidade de casos de uso para dispositivos portátiles, como a localización e o posicionamento en interiores, o seguimento de activos, o acceso ao coche intelixente, o pago seguro, etc.

Que é BLE?

Bluetooth Low Energy (BLE) é unha tecnoloxía de radio de baixa potencia que facilita a comunicación entre dispositivos intelixentes a pouca distancia. BLE é un estándar Bluetooth para a Internet das cousas (IoT) desenvolvido e comercializado polo Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG). Se estás a usar un rastreador de fitness ou un reloxo intelixente como Fitbit, Apple Watch ou Nike Fuelband, o máis probable é que esteas a usar un dispositivo Bluetooth de baixo consumo. Entón, que fai que BLE sexa diferente do bo e antigo Bluetooth? BLE foi desenvolvido especificamente para dispositivos con poucos requirimentos de enerxía e baixo custo. BLE é como un Bluetooth de baixa potencia deseñado para a Internet das cousas. Aínda que tanto Bluetooth Classic como BLE están baseados na mesma arquitectura e ambos son comercializados polo Bluetooth SIG, as dúas tecnoloxías non interoperan, o que significa que un dispositivo con Bluetooth Classic non pode comunicarse cun dispositivo BLE.

Diferenza entre UWB e BLE

Tecnoloxía

  - Tanto a banda ancha (UWB) como o Bluetooth Low Energy (BLE) son tecnoloxías de comunicación sen fíos de baixa potencia moi utilizadas para o seguimento de localización e sistemas de posicionamento en interiores. UWB é unha tecnoloxía de radio que usa ondas de radio de pulso curto para lograr conexións de alto ancho de banda. BLE tamén é unha tecnoloxía de radio de baixa potencia que facilita a comunicación entre dispositivos intelixentes a pouca distancia e usa o mesmo salto de frecuencia adaptativo (AFH) que o Bluetooth Classic.

Frecuencia

- As aplicacións UWB operan en bandas de frecuencia estendidas, o que lles permite ofrecer unha capacidade moito maior que os sistemas actuais de banda estreita. Así, calquera tecnoloxía de radio que produza sinais cun ancho de banda máis grande de 500 MHz pode considerarse como UWB. A FCC especificou a frecuencia de funcionamento dos sinais UWB entre 3,1 e 10,6 GHz a partir do 2002. Bluetooth Low Energy comparte moitas cousas importantes coa tecnoloxía Bluetooth clásica como a arquitectura e ambos operan no mesmo ISM de 2,4 GHz, sen licenza banda.

Precisión de posicionamento

- A precisión de posicionamento é o parámetro de uso común para avaliar o rendemento dos algoritmos de posicionamento. Aínda que tanto UWB como BLE contribúen a unha ampla gama de casos de uso, incluído o seguimento de localización e o posicionamento en interiores, a diferenza radica en cal o fai mellor e cal é máis preciso. Aínda que ambos caracterízanse polo seu baixo consumo de enerxía, UWB proporciona unha precisión de posicionamento moito maior ata alcanzar o nivel dos centímetros. É por iso que a tecnoloxía de posicionamento interior baseada en UWB é máis popular que o posicionamento interior coa tecnoloxía BLE.

Principio de medición

- UWB mide a distancia e a localización cunha precisión de ata 10 cm, mentres que BLE pode alcanzar unha precisión de varios metros. UWB mide o tempo de propagación que tardan as ondas de radio en viaxar desde o transmisor para chegar ao receptor. Mide a distancia e a fase entre receptores de diferenza para DoA (Dirección de chegada). BLE, por outra banda, depende da medición da forza do sinal en lugar do tempo para avaliar o nivel de potencia no receptor.

UWB vs. BLE: gráfico de comparación

Resumo

Aínda que tanto UWB como BLE son tecnoloxías de comunicación sen fíos de baixa potencia que se usan nunha ampla gama de casos de uso, especialmente o seguimento de localización e o posicionamento en interiores, os sistemas sen fíos UWB apuntan principalmente a velocidades de datos extremadamente altas para as comunicacións interiores. Isto resulta en capacidades desexables, incluíndo unha alta precisión de posicionamento en moitas áreas de comunicación sen fíos como WPAN, telemedicina, telemetría e redes de sensores sen fíos. Grazas ás súas amplas capacidades de ancho de banda, UWB ten o potencial de ofrecer unha capacidade moito maior que os sistemas actuais de banda estreita para aplicacións de curto alcance. BLE é unha tecnoloxía de radio relativamente nova que se atopa en case todos os teléfonos intelixentes que se están a lanzar. Apple foi un dos primeiros adoptadores da tecnoloxía BLE e máis tarde uniuse Samsung, Motorola, LG, etc.