超広帯域vs.Bluetooth Low Energy

現在のリアルタイムロケーションシステム（RTLS）は常に改善されています。場合によっては、運用リーダーはすべてのオプションに圧倒される可能性があります。それらのオプションの1つは、Ultra-Wideband（UWB）センサーテクノロジーです。最新のAppleとSamsungの携帯電話の人気により、ほとんどの人はこの用語に精通しています。ただし、UWBがBluetooth Low Energy（BLE）とどのように比較対照されているかは必ずしもわかりません。企業は長年BLEを使用して資産を追跡してきましたが、UWBは現在、前例のない精度で短距離でデバイスを接続するための新進気鋭のテクノロジーです。 MarketsandMarketsによると、「Ultra-Widebandは2025年までに27億の価値があり、CAGRは19.6％になるでしょう。」それで、多くの人が尋ねている質問は、「UWBはBLEに取って代わるのだろうか」ということです。その質問に答えるには、まずUltra-WidebandとBLEとは何か、そしてそれらがどのように機能するかを理解する必要があります。

UWBとは何ですか？

UWBは、広範囲の低電力無線周波数で動作する連続走査レーダーです。この短距離ワイヤレスシステムは、少なくとも500Mhzの帯域幅を使用します。より具体的には、UWBは3.1〜10.6GHzの範囲の無線周波数のロックを解除しました。「その範囲は素晴らしいですが、その範囲内で動作する他のテクノロジーに干渉しませんか？」と疑問に思う人もいるかもしれません。答えはいいえだ。この「干渉なし」の鍵は、UWBが動作する電力量が少ないことにあります。次の図に示すように、UWBが使用する最大電力は-41.3 dBm / MHzです。電力量が少ないため、UWBデバイスは、互いに近くにあり、見通し線に障害物がない場合に最適に機能します。

UWBは、10〜30センチメートル以内の資産の相対的な位置と動きを予測できますが、その最も重要な機能は、あるデバイスから別のデバイスへのデータの通信と移行です。膨大な帯域幅のため、UWBは110Mbit /秒を送信することが示されています。これは、1つの接続で同時に3つのビデオストリームを共有するのに十分です。

UWBはどのように機能しますか？

UWBは、広範囲の低電力電波を介して動作するレーダーを継続的にスキャンすることによって機能します。実際、UWBがアセットを配置する方法は2つあります。到着時間差（TDoA）と双方向レンジング（TWR）です。 TDoAを使用すると、タグは一定の間隔でいくつかの異なるアンカー同期センサーに無線信号を送信します。タグが通信範囲内のアンカーにデータを送信した後、それらのアンカーはデータを中央のRTLSサーバーに送信し、到着の時間差を計算します。サーバーは、少なくとも4つのアンカーからタイムスタンプを取得し、タグの場所を計算します。 TWRの動作は異なります。 TWRは、単一のタグとアンカーの間の範囲に依存しています。 TWRは、位置を計算するために前後に移動するために9つのメッセージを必要とするため、この方法は複雑です。資産を追跡するためにUWBを選択するほとんどの企業は、エネルギー使用量が少ないためタグのバッテリーが長持ちするため、TDoAテクノロジーを使用しています。

BLEとは何ですか？

Bluetooth Low Energyを理解するには、まずBluetoothテクノロジーを理解する必要があります。一言で言えば、Bluetoothはパケットでデータを送信する周波数ホッピング無線技術です。情報は2.4GHz帯域内を移動します。 BLEはその親テクノロジーに似ていますが、用途が大きく異なります。 Bluetoothは、ファイル転送やワイヤレスヘッドセット、キーボード、スピーカーなどで知られています。 BLEは、産業用監視、血圧監視、地理ベースのターゲットを絞ったプロモーション、または公共交通機関のアプリでより多く使用されます。 BluetoothとBLEの違いは、使用する電力量です。従来のBluetoothとは異なり、BLEはシステムが接続を開始するまでスリープモードのままです。実際の接続時間はわずか数mSですが、Bluetoothは約100mSかかります。 Bluetooth Low Energyを使用すると、1つのバッテリーで5年も持続する可能性があります。 Bluetoothデバイスの最大通信範囲は30です（障害物がパスをブロックしていないと仮定します）。ただし、アンテナが1つの場合、BLEは77メートルまで拡張できます。

BLEはどのように機能しますか？

Bluetoothは2.4GHz帯域内でデータを送信します。ただし、2.4 GHz帯域について何か知っている場合は、WiFiやZigBeeなどの他の多くのテクノロジーが同じ2.4GHz帯域を使用していることをご存知でしょう。では、Bluetoothデバイスはどのようにして干渉を回避するのでしょうか。答えは短距離周波数ホッピングです。 Bluetoothは80の異なるチャネル（0から79までの番号が付けられ、それぞれ1 MHz幅）内で動作し、1秒間に最大1600回チャネルを変更します。 Bluetoothデバイスは他の信号を検出し、通信パスをネゴシエートします。

従来のBLEアセットトラッキングでは、BLEビーコンは場所ではなく近接性を決定します。アクティブなタグが範囲内にある場合、近くのビーコンは信号強度を計算し、ビーコンへの近接度を計算できます。精度を上げる唯一の方法は、エリア内のビーコンの密度を上げることです。ロケーションアルゴリズムへのデータ入力が多いほど、精度は高くなります。これにより、インフラストラクチャ設定で使用するビーコンの数を決定する際に「正確な精度」が可能になります。

Link Labsによる新しい特許技術により、標準のBLEタグにフェーズレンジが追加されます。 AirFinder OnSiteは、新しいファームウェアでBLEタグを使用して、サブメートルレベルまでの精度を決定するための位相範囲を追加します。これにより、BLEの低コストとUWBレベルに近い精度が組み合わされます。