Ultra-breedband vs. Bluetooth Low Energy

De huidige Real-Time Location Systems (RTLS) worden voortdurend verbeterd. Soms kunnen operationele leiders overweldigd raken door alle opties. Een van die opties is Ultra-Wideband (UWB) sensortechnologie. Door de populariteit van de nieuwste mobiele telefoons van Apple en Samsung zijn de meeste mensen bekend met de term. Ze weten echter niet per se zeker hoe UWB zich verhoudt tot en contrasteert met Bluetooth Low Energy (BLE). Hoewel bedrijven BLE al vele jaren gebruiken om activa te volgen, is UWB nu een opkomende technologie om apparaten over korte afstanden met ongekende nauwkeurigheid te verbinden. Volgens MarketsandMarkets zal "Ultra-Wideband tegen 2025 2,7 miljard waard zijn, met een CAGR van 19,6%." Dus de vraag die veel mensen stellen is:"Zal UWB BLE vervangen"? Om die vraag te beantwoorden, moeten we eerst begrijpen wat Ultra-Wideband en BLE zijn en hoe ze werken.

Wat is UWB?

UWB is een continu scannende radar die werkt via een breed scala aan radiofrequenties met laag vermogen. Dit draadloze systeem met een kort bereik gebruikt een bandbreedte van minimaal 500 Mhz. Meer specifiek heeft UWB een reeks radiofrequenties ontgrendeld van 3,1 tot 10,6 GHz. Sommigen vragen zich misschien af:"Dat bereik is geweldig, maar zal het niet interfereren met andere technologieën die binnen dat bereik werken?" Het antwoord is nee. De sleutel tot deze 'geen interferentie' komt van de lage hoeveelheid stroom waarop UWB werkt. Zoals te zien is in het onderstaande diagram, is het meeste stroomverbruik van UWB -41,3 dBm/MHz. Vanwege het lage vermogen werken UWB-apparaten het beste wanneer ze dicht bij elkaar staan ​​en de zichtlijn vrij is van obstakels.

Hoewel UWB de relatieve positie en beweging van activa binnen 10-30 centimeter kan voorspellen, is het belangrijkste kenmerk de communicatie en overdracht van gegevens van het ene apparaat naar het andere. Vanwege de enorme bandbreedte heeft UWB laten zien 110Mbit/sec te verzenden. Dat is genoeg om drie videostreams tegelijk via één verbinding te delen.

Hoe werkt UWB?

UWB werkt door continu radar te scannen die werkt via een breed scala aan radiogolven met een laag vermogen. In werkelijkheid zijn er twee manieren waarop UWB activa kan positioneren:Time Difference of Arrival (TDoA) en Two Way Ranging (TWR). Met TDoA sturen tags met regelmatige tussenpozen radiosignalen naar verschillende, met anker gesynchroniseerde sensoren. Nadat tags gegevens hebben verzonden naar ankers binnen het communicatiebereik, verzenden die ankers de gegevens naar een centrale RTLS-server en berekenen vervolgens de tijdsverschillen van aankomst. De server neemt de tijdstempels van ten minste vier ankers en berekent de locatie van de tag. TWR werkt anders. TWR vertrouwt op het bereik tussen een enkele tag en anker. Deze methode is ingewikkeld omdat TWR negen berichten nodig heeft om heen en weer te reizen om een ​​locatie te berekenen. De meeste bedrijven die UWB kiezen om hun activa te volgen, gebruiken TDoA-technologie omdat het lagere energieverbruik ervoor zorgt dat de batterijen op de tags langer meegaan.

Wat is BLE?

Om Bluetooth Low Energy te begrijpen, moet men eerst de Bluetooth-technologie begrijpen. In een zin is Bluetooth een frequentieverspringende radiotechnologie die gegevens in pakketjes verzendt. Informatie reist binnen de 2,4 GHz-band. Hoewel BLE vergelijkbaar is met de moedertechnologie, hebben ze heel verschillende toepassingen. Bluetooth staat bekend om zaken als bestandsoverdracht of draadloze headsets, toetsenborden en luidsprekers. BLE wordt meer gebruikt voor industriële monitoring, bloeddrukmonitoring, geografische gerichte promoties of apps voor openbaar vervoer. Het verschil tussen Bluetooth en BLE is de hoeveelheid stroom die wordt gebruikt. In tegenstelling tot klassieke Bluetooth blijft BLE in de slaapstand totdat het systeem een ​​verbinding tot stand brengt. De werkelijke verbindingstijden zijn slechts enkele mS, terwijl Bluetooth ~ 100 mS duurt. Met Bluetooth Low Energy kan een enkele batterij wel vijf jaar meegaan. Bluetooth-apparaten hebben een maximaal communicatiebereik van 30. (ervan uitgaande dat er geen obstakels de weg blokkeren). Met één antenne zou BLE echter tot 77 meter kunnen worden verlengd.

Hoe werkt BLE?

Bluetooth verzendt gegevens binnen de 2,4 GHz-band. Als je echter iets weet van de 2,4 GHz-band, dan weet je dat veel andere technologieën, zoals wifi en ZigBee, dezelfde 2,4 GHz-band gebruiken. Dus hoe voorkomen Bluetooth-apparaten interferentie? Het antwoord is frequentiehoppen op korte afstand. Bluetooth werkt binnen 80 verschillende kanalen (genummerd van 0 tot 79, elk 1 MHz breed) en verandert tot 1600 keer per seconde van kanaal. Bluetooth-apparaten detecteren andere signalen en zoeken een pad voor communicatie.

Met traditionele BLE-activa-tracking bepalen BLE-bakens de nabijheid, niet de locatie. Wanneer een actieve tag binnen bereik is, kan een nabijgelegen baken de signaalsterkte berekenen en de nabijheid van het baken berekenen. De enige manier om de nauwkeurigheid te vergroten, is door de dichtheid van bakens in een gebied te vergroten. Hoe meer gegevensinvoer er is voor het locatiealgoritme, hoe hoger de precisie. Dit zorgt voor "Just-Right Precision" bij het bepalen hoeveel bakens in een infrastructuuromgeving moeten worden gebruikt.

Nieuwe gepatenteerde technologie van Link Labs voegt fasebereik toe aan standaard BLE-tags. AirFinder OnSite gebruikt BLE-tags met nieuwe firmware om fasebereik toe te voegen voor het bepalen van de nauwkeurigheid tot op submeterniveau. Dit combineert nu de lage kosten van BLE met nauwkeurigheid die dichter bij UWB-niveaus ligt.

Voordelen versus nadelen

UWB-voordelen

BLE-voordelen

Nauwkeurig binnen 10 cm

Laag energieverbruik - sommige tags kunnen tot 5 jaar meegaan

Hoge overdrachtssnelheden

Weinig onderhoud - batterijen hoeven niet vaak te worden vervangen

Lage implementatiekosten

UWB-nadelen

BLE-nadelen

Intensieve installatie

Niet zo nauwkeurig - tot sub-meter in plaats van centimeters

Hoog energieverbruik

Veel onderhoud

Hoge implementatiekosten

Welke technologie is het beste?

Beide technologieën hebben hun voor- en nadelen. Bepalen of u UWB of Bluetooth wilt gebruiken, hangt af van het gebruik dat u probeert op te lossen. Neem contact op met een van onze Link-Labs-experts om te bespreken welke technologie het beste is voor uw bedrijf...