Was ist Ultrabreitband? Was können Sie damit tun?

Einführung

Genau wie Bluetooth und WiFi ist auch UWB (Ultra-Breitband) ist ein drahtloses Kommunikationsprotokoll mit kurzer Reichweite. Die Attraktivität von Ultrabreitband liegt in der hohen Datenrate, dem geringen Energieverbrauch, der Fähigkeit, Interferenzen zu verhindern, usw. In diesem Blog befassen wir uns mit der Definition, den wichtigsten Vorteilen und der Verwendung der Ultrabreitbandtechnologie.

Was ist Ultrabreitband?

Ultrabreitband ist eine drahtlose Technologie, die auf die Kommunikation innerhalb kurzer Entfernungen beschränkt ist. Sie wurde früher als Impulsfunk bezeichnet, aber Ultrabreitband wird derzeit als Antennenübertragung mit einer Signalbandbreite von mehr als 500 MHz oder 20% der arithmetischen Mittenfrequenz definiert, je nachdem, welcher Wert kleiner ist. Die Ultrabreitbandtechnik überträgt Daten durch das Senden kurzer, schmaler Funkimpulse und eignet sich zur genauen Messung der Ankunft des Signals. Die wichtigsten Anwendungen dieser beiden Kapazitäten sind die genaue Positionierung eines UWB-fähigen Geräts und die Entfernungsmessung.

Wie funktioniert Ultrabreitband Work?

Heutzutage wird die Ultrabreitbandtechnologie hauptsächlich für hochpräzise Entfernungsmessungen eingesetzt. Wenn sich zwei Ultrabreitbandgeräte nahe beieinander befinden, sendet ein Gerät, das als Sender bezeichnet wird, einen kurzen Funkimpuls an das andere Gerät, den Empfänger. Nach dem Rückprall des Impulses gibt der Empfänger schnell einen Antwortimpuls. Dann misst der Funksender die Zeit, die zwischen dem Senden und dem Empfang der Antwort vergangen ist (auch Flugzeit genannt). Diese Zeit kann unter Berücksichtigung der Lichtgeschwindigkeit zur Berechnung der Entfernung zwischen den beiden Geräten verwendet werden.

Ultrabreitband-Frequenzen

Das Ultrabreitband-Frequenzband kann von Land zu Land unterschiedlich sein, je nach den jeweiligen Funkvorschriften. In den USA hat die FCC eine Bandbreite von 7,5 GHz (3,1 GHz bis 10,6 GHz) für nicht lizenzierte Ultrabreitbandanwendungen zugewiesen. In diesem Jahr hat das chinesische Ministerium für Industrie und Informationstechnologie den Ultrabreitband-Frequenzbereich neu festgelegt, und zwar von 7163 MHz bis 8812 MHz. Die Frequenzbänder werden in Zukunft ständig aktualisiert werden, da sie sich weiterentwickeln und die drahtlosen Technologien, die die benötigten Frequenzressourcen nutzen, unterschiedlich sind.

Was sind die Vorteile von Ultrabreitband?

Hohe Positionierungsgenauigkeit:

Es vermeidet die Nachteile der Signalstärke und wendet Time-of-Flight (ToF), Two-way Ranging (TWR), Time Difference of Arrival (TDoA) oder Angle of Arrival (AoA) an, um die genaue Entfernung der Geräte zu bestimmen.

Drahtlose Hochgeschwindigkeitskommunikation:

Aufgrund seiner hohen Bandbreite bietet UWB eine extrem hohe Datenübertragungsrate, die für die Echtzeitkommunikation nützlich ist.

Niedriger Stromverbrauch:

Da Ultrabreitbandsignale eine geringe spektrale Leistungsdichte aufweisen, müssen die Geräte nicht mit hoher Energie senden. Dies ermöglicht eine noch längere Lebensdauer der Batterie und ist insbesondere für batteriebetriebene Geräte von entscheidender Bedeutung, wie z. B. UWB-Funkfeuer, Asset-Tags, oder mit einem digitalen Schlüssel.

Geringe Störungen:

Es arbeitet über einen sehr breiten Frequenzbereich (3,1-10,6 GHz) und trägt so dazu bei, die Auswirkungen von Interferenzen aus schmalbandigen Quellen zu verringern.

Verwendungszwecke von Ultrabreitband

Smartphone

Smartphone-Hersteller nutzen die UWB-Technologie (Ultrabreitband) für genauere standortbezogene Dienste. Die Nutzer können ihre UWB-Beacons oder -Tags jetzt mit bemerkenswerter Genauigkeit orten, um ihre verlorenen Gegenstände schnell wiederzufinden.

Medizinische

Echtzeit-Vitaldatenmessungen mit hoher Genauigkeit können in tragbaren medizinischen Geräten, die für UWB optimiert sind, verwendet werden, wodurch das Gesundheitswesen effizienter wird.

Automobilindustrie

Digitale und physische Autoschlüssel werden ebenfalls durch UWB ermöglicht, was eine Vielzahl von berührungslosen Anwendungsfällen für neue Funktionen wie die zustandsbasierte Zugangskontrolle erlaubt: Mit anderen Worten, das Fahrzeug entriegelt sich, wenn man sich ihm (physisch oder digital) nähert, wodurch es sich lebendig anfühlt.

Industriell

Die hochpräzise Verfolgung von UWB ist für verschiedene Branchen von großer Bedeutung. In der Logistik wird die Verfolgung von Gütern und Paketen zum Kinderspiel. In großen Einkaufszentren sorgt die Technologie für eine präzise Indoor-Navigation für die Verbraucher und ist gleichzeitig ein effizientes Instrument für das Proximity Marketing, das von Unternehmen genutzt wird.

Was ist der Unterschied zwischen Ultrabreitband, Wi-Fi und Bluetooth?

Bluetooth und WiFi gehören bereits zu den am weitesten verbreiteten drahtlosen Kommunikationssystemen. Sie fragen sich vielleicht: Warum ist bei diesen gut etablierten Systemen ein weiterer drahtloser Standard erforderlich? Lassen Sie uns eine vergleichende Analyse vornehmen.

UWB vs. Bluetooth LE (BLE)

Sowohl Bluetooth als auch WiFi arbeiten im 2,4-GHz-Band, was sie anfällig für Störungen macht, wobei Signale auch leicht reflektiert oder absorbiert werden können, insbesondere in Umgebungen mit vielen Hindernissen. Bluetooth misst die Entfernung zwischen zwei Geräten anhand der Stärke des gesendeten Signals, was in manchen Fällen nicht funktioniert, wenn sich viele Hindernisse dazwischen befinden. UWB ist dagegen robuster gegenüber Störungen, vor allem weil es ein breites Spektrum hat und Techniken wie Time of Flight (ToF) einsetzt, die Genauigkeit gewährleisten. UWB ist jedoch teuer und funktioniert manchmal nicht ohne eine aktive Stromquelle, aber BLE-Baken sind immer noch die bevorzugte Lösung, weil sie kostengünstig und besser kompatibel sind.

UWB vs. Wi-Fi

Wi-Fi für die Ortung in Innenräumen ist in der Regel eine weitere gängige Lösung, die zudem den Vorteil hat, dass sie sowohl an öffentlichen als auch an privaten Orten auf der ganzen Welt verfügbar ist. Wie Bluetooth verwendet WiFi jedoch das 2,4-GHz-Band, und die Entfernungsschätzung basiert ebenfalls auf der Signalstärke, was die gleichen Probleme mit sich bringt. Außerdem hat WiFi aufgrund des Leistungsvorteils von UWB gegenüber WiFi, weshalb WiFi-Router immer mit Strom versorgt werden müssen, einen viel höheren Energiebedarf als UWB. Obwohl es aufgrund der hohen Installationskosten recht kostspielig ist, sind der geringe Batterieverbrauch und die Genauigkeit von UWB für einige Anwendungsfälle besonders vorteilhaft.

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