Banda ultra ancha frente a Bluetooth de baja energía

Los sistemas actuales de ubicación en tiempo real (RTLS) mejoran constantemente. A veces, los líderes de operaciones pueden sentirse abrumados con todas las opciones. Una de esas opciones es la tecnología de sensor de banda ultra ancha (UWB). Debido a la popularidad de los últimos teléfonos móviles de Apple y Samsung, la mayoría de la gente está familiarizada con el término. Sin embargo, no están necesariamente seguros de cómo se compara y contrasta UWB con Bluetooth Low Energy (BLE). Aunque las empresas han estado utilizando BLE para rastrear activos durante muchos años, UWB es ahora una tecnología emergente para conectar dispositivos en distancias cortas con una precisión sin precedentes. Según MarketsandMarkets, "la banda ultraancha tendrá un valor de 2.700 millones en 2025, con una tasa compuesta anual de 19,6%". Entonces, la pregunta que muchas personas se hacen es:"¿UWB reemplazará a BLE"? Para responder a esa pregunta, primero debemos entender qué son Ultra-Wideband y BLE y cómo funcionan.

¿Qué es UWB?

UWB es un radar de escaneo continuo que opera a través de una amplia gama de frecuencias de radio de baja potencia. Este sistema inalámbrico de corto alcance utiliza un ancho de banda de al menos 500 Mhz. Más específicamente, UWB ha desbloqueado una gama de frecuencias de radio de 3,1 a 10,6 GHz. Algunos se preguntarán:"Ese rango es excelente, pero ¿no interferirá con otras tecnologías que operan dentro de ese rango?" La respuesta es no. La clave de esta "no interferencia" proviene de la baja cantidad de energía con la que opera UWB. Como se ve en el diagrama a continuación, la mayor potencia que utiliza UWB es -41,3 dBm / MHz. Debido a la baja cantidad de energía, los dispositivos UWB funcionan mejor cuando están cerca unos de otros y la línea de visión está libre de obstáculos.

Aunque UWB puede predecir la posición relativa y el movimiento de los activos dentro de 10 a 30 centímetros, su característica más importante es la comunicación y la transición de datos de un dispositivo a otro. Debido al enorme ancho de banda, UWB ha demostrado transmitir 110 Mbit / seg. Eso es suficiente para compartir tres transmisiones de video a través de una conexión al mismo tiempo.

¿Cómo funciona UWB?

UWB funciona mediante la exploración continua de un radar que funciona a través de una amplia gama de ondas de radio de baja potencia. En realidad, hay dos formas en que UWB puede posicionar los activos:diferencia horaria de llegada (TDoA) y rango bidireccional (TWR). Con TDoA, las etiquetas envían señales de radio a intervalos regulares a varios sensores sincronizados de anclaje diferentes. Después de que las etiquetas transmiten datos a los anclajes dentro del rango de comunicación, esos anclajes transmiten los datos a un servidor RTLS central y luego calculan las diferencias de tiempo de llegada. El servidor toma las marcas de tiempo de al menos cuatro anclas y calcula la ubicación de la etiqueta. TWR funciona de manera diferente. TWR se basa en el rango entre una sola etiqueta y un ancla. Este método es complicado porque TWR requiere que nueve mensajes viajen de un lado a otro para calcular una ubicación. La mayoría de las empresas que eligen UWB para rastrear sus activos utilizan la tecnología TDoA porque el menor uso de energía permite que las baterías de las etiquetas duren más.

¿Qué es BLE?

Para comprender Bluetooth Low Energy, primero debe comprender la tecnología Bluetooth. En una oración, Bluetooth es una tecnología de radio de salto de frecuencia que transmite datos en paquetes. La información viaja dentro de la banda de 2,4 GHz. Aunque BLE es similar a su tecnología madre, tienen usos muy diferentes. Bluetooth es conocido por cosas como transferencias de archivos o auriculares, teclados y parlantes inalámbricos. BLE se usa más para monitoreo industrial, monitoreo de presión arterial, promociones específicas basadas en geografía o aplicaciones de transporte público. La diferencia entre Bluetooth y BLE es la cantidad de energía utilizada. A diferencia del Bluetooth clásico, BLE permanece en modo de suspensión hasta que el sistema inicia una conexión. Los tiempos de conexión reales son solo unos pocos mS, mientras que Bluetooth tarda ~ 100 mS. Con Bluetooth Low Energy, una sola batería puede durar hasta cinco años. Los dispositivos Bluetooth tienen un alcance máximo de comunicación de 30 (suponiendo que no haya obstáculos que bloqueen el camino). Sin embargo, con una antena, BLE podría extenderse hasta 77 metros.

¿Cómo funciona BLE?

Bluetooth transmite datos dentro de la banda de 2,4 GHz. Sin embargo, si sabe algo sobre la banda de 2,4 GHz, sabrá que muchas otras tecnologías, como WiFi y ZigBee, utilizan la misma banda de 2,4 GHz. Entonces, ¿cómo evitan las interferencias los dispositivos Bluetooth? La respuesta es el salto de frecuencia de corto alcance. Bluetooth funciona dentro de 80 canales diferentes (numerados del 0 al 79, cada uno de 1 MHz de ancho) y cambia de canal hasta 1600 veces por segundo. Los dispositivos Bluetooth detectan otras señales y negocian una ruta de comunicación.

Con el seguimiento de activos BLE tradicional, las balizas BLE determinan la proximidad, no la ubicación. Cuando una etiqueta activa está dentro del alcance, una baliza cercana puede calcular la fuerza de la señal y calcular la proximidad a la baliza. La única forma de aumentar la precisión es aumentar la densidad de balizas en un área. Cuantas más entradas de datos haya en el algoritmo de ubicación, mayor será la precisión. Esto permite la "Precisión Justa" para determinar cuántas balizas utilizar en un entorno de infraestructura.

La nueva tecnología patentada por Link Labs agrega rango de fase a las etiquetas BLE estándar. AirFinder OnSite utiliza etiquetas BLE con nuevo firmware para agregar rango de fase para determinar la precisión hasta un nivel inferior al metro. Esto ahora combina los bajos costos de BLE con una precisión más cercana a los niveles de UWB.

Ventajas y desventajas

Ventajas de UWB

Ventajas de BLE

Precisión dentro de los 10 cm

Bajo consumo de energía:algunas etiquetas pueden durar hasta 5 años

Altas velocidades de transmisión

Bajo mantenimiento:no es necesario reemplazar las baterías con frecuencia

Bajos costos de implementación

Desventajas de UWB

Desventajas de BLE

Instalación intensiva

No tan preciso:hasta un metro en lugar de centímetros

Alto consumo de energía

Alto mantenimiento

Altos costos de implementación

¿Qué tecnología es mejor?

Ambas tecnologías tienen sus ventajas y desventajas. Determinar si usar UWB o Bluetooth depende del caso de uso que esté tratando de resolver. Para discutir qué tecnología es la mejor para su empresa, comuníquese con uno de nuestros expertos de Link-Labs…