Banda ultra-larga x Bluetooth de baixa energia

Os sistemas atuais de localização em tempo real (RTLS) estão em constante aperfeiçoamento. Às vezes, os líderes de operações podem ficar sobrecarregados com todas as opções. Uma dessas opções é a tecnologia de sensor Ultra-Wideband (UWB). Devido à popularidade dos mais recentes telefones celulares da Apple e Samsung, a maioria das pessoas está familiarizada com o termo. No entanto, eles não têm certeza de como o UWB se compara e contrasta com o Bluetooth de baixa energia (BLE). Embora as empresas tenham usado o BLE para rastrear ativos por muitos anos, o UWB agora é uma tecnologia emergente para conectar dispositivos em distâncias curtas com precisão sem precedentes. De acordo com MarketsandMarkets, “Ultra-Wideband valerá 2,7 bilhões em 2025, com um CAGR de 19,6%.” Portanto, a pergunta que muitas pessoas estão fazendo é:“O UWB substituirá o BLE”? Para responder a essa pergunta, primeiro devemos entender o que são Ultra-Wideband e BLE e como funcionam.

O que é UWB?

O UWB é um radar de varredura contínua que opera por meio de uma ampla gama de frequências de rádio de baixa potência. Este sistema sem fio de curto alcance usa uma largura de banda de pelo menos 500 Mhz. Mais especificamente, o UWB desbloqueou uma gama de frequências de rádio de 3,1 a 10,6 GHz. Alguns podem se perguntar:"Esse intervalo é ótimo, mas não vai interferir com outras tecnologias que operam dentro desse intervalo?" A resposta é não. A chave para essa "sem interferência" vem da baixa quantidade de energia com a qual o UWB opera. Conforme visto no diagrama abaixo, a maior parte da energia que o UWB usa é -41,3 dBm / MHz. Devido à baixa quantidade de energia, os dispositivos UWB funcionam melhor quando estão próximos uns dos outros e a linha de visão está livre de obstáculos.

Embora o UWB possa prever a posição relativa e o movimento de ativos dentro de 10-30 centímetros, seu recurso mais importante é a comunicação e a transição de dados de um dispositivo para outro. Devido à enorme largura de banda, o UWB demonstrou transmitir 110Mbit / s. Isso é o suficiente para compartilhar três streams de vídeo em uma conexão ao mesmo tempo.

Como funciona o UWB?

O UWB funciona por meio da varredura contínua de radares que operam por meio de uma ampla gama de ondas de rádio de baixa potência. Na verdade, o UWB pode posicionar ativos de duas maneiras:Diferença de tempo de chegada (TDoA) e Alcance bidirecional (TWR). Com o TDoA, as tags enviam sinais de rádio em intervalos regulares para vários sensores sincronizados de âncora diferentes. Depois que as tags transmitem os dados para as âncoras dentro do intervalo de comunicação, essas âncoras transmitem os dados para um servidor RTLS central e, em seguida, calcula as diferenças de tempo de chegada. O servidor obtém os carimbos de data / hora de pelo menos quatro âncoras e calcula a localização da tag. TWR funciona de forma diferente. O TWR depende do intervalo entre uma única etiqueta e uma âncora. Este método é complicado porque o TWR requer nove mensagens para ir e voltar para calcular uma localização. A maioria das empresas que escolhe UWB para rastrear seus ativos usa a tecnologia TDoA porque o menor uso de energia permite que as baterias nas etiquetas durem mais.

O que é BLE?

Para entender o Bluetooth de baixa energia, é necessário primeiro entender a tecnologia Bluetooth. Resumindo, o Bluetooth é uma tecnologia de rádio de salto de frequência que transmite dados em pacotes. A informação viaja na banda de 2,4 GHz. Embora o BLE seja semelhante à tecnologia original, eles têm usos muito diferentes. O Bluetooth é conhecido por coisas como transferências de arquivos ou fones de ouvido sem fio, teclados e alto-falantes. O BLE é mais usado para monitoramento industrial, monitoramento de pressão arterial, promoções direcionadas com base na geografia ou aplicativos de transporte público. A diferença entre Bluetooth e BLE é a quantidade de energia usada. Ao contrário do Bluetooth clássico, o BLE permanece no modo de hibernação até que o sistema inicie uma conexão. Os tempos reais de conexão são de apenas alguns ms, enquanto o Bluetooth leva cerca de 100 ms. Com o Bluetooth Low Energy, uma única bateria pode durar até cinco anos. Os dispositivos Bluetooth têm um alcance máximo de comunicação de 30. (assumindo que nenhum obstáculo esteja bloqueando o caminho). No entanto, com uma antena, o BLE pode ser estendido até 77 metros.

Como funciona o BLE?

O Bluetooth transmite dados na banda de 2,4 GHz. No entanto, se você sabe alguma coisa sobre a banda de 2,4 GHz, sabe que muitas outras tecnologias, como WiFi e ZigBee, usam a mesma banda de 2,4 GHz. Então, como os dispositivos Bluetooth evitam a interferência? A resposta é o salto de frequência de curto alcance. O Bluetooth opera em 80 canais diferentes (numerados de 0 a 79, cada um com largura de 1 MHz) e muda de canal até 1600 vezes por segundo. Os dispositivos Bluetooth detectam outros sinais e negociam um caminho de comunicação.

Com o rastreamento de ativos BLE tradicional, os beacons BLE determinam a proximidade, não a localização. Quando uma etiqueta ativa está dentro do alcance, um farol próximo pode computar a intensidade do sinal e calcular a proximidade do farol. A única maneira de aumentar a precisão é aumentar a densidade dos faróis em uma área. Quanto mais entradas de dados houver para o algoritmo de localização, maior será a precisão. Isso permite a “precisão exata” na determinação de quantos beacons usar em uma configuração de infraestrutura.

A nova tecnologia patenteada da Link Labs adiciona variação de fase às tags BLE padrão. O AirFinder OnSite usa tags BLE com novo firmware para adicionar faixa de fase para determinar a precisão até o nível submétrico. Isso agora combina os baixos custos de BLE com precisão mais próxima dos níveis de UWB.

Vantagens vs. Desvantagens

Vantagens UWB

Vantagens BLE

Preciso dentro de 10 cm

Baixo consumo de energia - algumas tags podem durar até 5 anos

Altas taxas de transmissão

Baixa manutenção - as baterias não precisam ser substituídas com frequência

Custos de implantação baixos





Desvantagens UWB

Desvantagens BLE

Instalação intensiva

Não tão preciso - até submetros em vez de centímetros

Alto consumo de energia



Alta manutenção



Altos custos de implantação

Qual tecnologia é a melhor?

Ambas as tecnologias têm suas vantagens e desvantagens. Determinar se usar UWB ou Bluetooth depende do caso de uso que você está tentando resolver. Para discutir qual tecnologia é a melhor para sua empresa, entre em contato com um de nossos especialistas do Link-Labs ...