초광대역 대 Bluetooth 저에너지

현재 RTLS(실시간 위치 시스템)는 지속적으로 개선되고 있습니다. 때때로 운영 리더는 모든 옵션에 압도될 수 있습니다. 이러한 옵션 중 하나는 초광대역(UWB) 센서 기술입니다. 최신 Apple 및 Samsung 휴대폰의 인기로 인해 대부분의 사람들이이 용어에 익숙합니다. 그러나 그들은 UWB가 BLE(Bluetooth Low Energy)와 어떻게 비교되고 대조되는지 반드시 확신하지 못합니다. 기업은 수년 동안 자산을 추적하기 위해 BLE를 사용해 왔지만 이제 UWB는 전례 없는 정확도로 근거리에서 장치를 연결하기 위한 떠오르는 기술입니다. MarketsandMarkets에 따르면 "초광대역은 2025년까지 27억의 가치가 있으며 CAGR은 19.6%가 될 것입니다." 그래서 많은 사람들이 묻는 질문은 "UWB가 BLE를 대체할 것인가"입니다. 그 질문에 답하려면 먼저 초광대역과 BLE가 무엇이며 어떻게 작동하는지 이해해야 합니다.

UWB란 무엇입니까?

UWB는 광범위한 저전력 무선 주파수를 통해 작동하는 연속 스캐닝 레이더입니다. 이 단거리 무선 시스템은 최소 500Mhz의 대역폭을 사용합니다. 보다 구체적으로, UWB는 3.1 ~ 10.6GHz의 무선 주파수 범위를 잠금 해제했습니다. 어떤 사람들은 "그 범위는 훌륭하지만 그 범위 내에서 작동하는 다른 기술을 방해하지 않을까요?"라고 궁금해 할 수 있습니다. 대답은 '아니오. 이 '간섭 없음'의 핵심은 UWB가 작동하는 낮은 전력량에서 비롯됩니다. 아래 다이어그램에서 볼 수 있듯이 UWB가 사용하는 최대 전력은 -41.3dBm/MHz입니다. 전력량이 적기 때문에 UWB 장치는 서로 가까이 있고 시야에 장애물이 없을 때 가장 잘 작동합니다.

UWB는 자산의 상대적 위치와 움직임을 10-30cm 내에서 예측할 수 있지만 가장 중요한 기능은 한 장치에서 다른 장치로 데이터를 전달하고 전환하는 것입니다. 엄청난 대역폭 때문에 UWB는 110Mbit/sec를 전송하는 것으로 나타났습니다. 이는 하나의 연결을 통해 동시에 3개의 비디오 스트림을 공유하기에 충분합니다.

UWB는 어떻게 작동하나요?

UWB는 광범위한 저전력 전파를 통해 작동하는 레이더를 지속적으로 스캔하여 작동합니다. 사실, UWB가 자산을 포지셔닝할 수 있는 방법에는 TDoA(도착 시차)와 TWR(양방향 거리 측정)의 두 가지가 있습니다. TDoA를 사용하면 태그가 여러 다른 앵커 동기화 센서에 일정한 간격으로 무선 신호를 보냅니다. 태그가 통신 범위 내의 앵커로 데이터를 전송한 후 해당 앵커는 데이터를 중앙 RTLS 서버로 전송한 다음 도착 시간 차이를 계산합니다. 서버는 최소 4개의 앵커에서 타임스탬프를 가져와 태그의 위치를 계산합니다. TWR은 다르게 작동합니다. TWR은 단일 태그와 앵커 사이의 범위에 의존합니다. 이 방법은 TWR이 위치를 계산하기 위해 앞뒤로 이동하는 9개의 메시지가 필요하기 때문에 복잡합니다. 자산을 추적하기 위해 UWB를 선택하는 대부분의 회사는 TDoA 기술을 사용합니다. 에너지 사용량이 낮을수록 태그의 배터리를 더 오래 사용할 수 있기 때문입니다.

BLE란 무엇입니까?

Bluetooth Low Energy를 이해하려면 먼저 Bluetooth 기술을 이해해야 합니다. 한 마디로 블루투스는 데이터를 패킷으로 전송하는 주파수 도약 무선 기술입니다. 정보는 2.4GHz 대역 내에서 이동합니다. BLE는 상위 기술과 유사하지만 용도가 매우 다릅니다. Bluetooth는 파일 전송 또는 무선 헤드셋, 키보드 및 스피커와 같은 것으로 알려져 있습니다. BLE는 산업 모니터링, 혈압 모니터링, 지리 기반 타겟 프로모션 또는 대중 교통 앱에 더 많이 사용됩니다. 블루투스와 BLE의 차이점은 사용하는 전력량입니다. 기존 Bluetooth와 달리 BLE는 시스템이 연결을 시작할 때까지 절전 모드로 유지됩니다. 실제 연결 시간은 몇 mS에 불과하지만 Bluetooth는 ~100mS가 걸립니다. Bluetooth Low Energy를 사용하면 단일 배터리로 5년 동안 사용할 수 있습니다. Bluetooth 장치의 최대 통신 범위는 30입니다(경로를 차단하는 장애물이 없다고 가정). 그러나 하나의 안테나로 BLE를 77미터까지 확장할 수 있습니다.

BLE는 어떻게 작동하나요?

블루투스는 2.4GHz 대역 내에서 데이터를 전송합니다. 그러나 2.4GHz 대역에 대해 조금이라도 알고 있다면 WiFi 및 ZigBee와 같은 다른 많은 기술이 동일한 2.4GHz 대역을 사용한다는 것을 알 수 있습니다. 그렇다면 Bluetooth 장치는 어떻게 간섭을 피할 수 있습니까? 정답은 단거리 주파수 호핑입니다. Bluetooth는 80개의 서로 다른 채널(0에서 79까지 번호가 매겨져 있으며 각 1MHz 너비) 내에서 작동하며 초당 최대 1600번까지 채널을 변경합니다. 블루투스 장치는 다른 신호를 감지하고 통신 경로를 협상합니다.

기존 BLE 자산 추적을 사용하면 BLE 비콘이 위치가 아니라 근접성을 결정합니다. 활성 태그가 범위 내에 있으면 근처의 비콘이 신호 강도를 계산하고 비콘에 대한 근접성을 계산할 수 있습니다. 정확도를 높이는 유일한 방법은 지역의 비콘 밀도를 높이는 것입니다. 위치 알고리즘에 대한 데이터 입력이 많을수록 정밀도가 높아집니다. 이를 통해 인프라 설정에서 사용할 비콘 수를 결정할 때 "정확한 정밀도"를 얻을 수 있습니다.

Link Labs의 새로운 특허 기술은 표준 BLE 태그에 위상 범위를 추가합니다. AirFinder OnSite는 새 펌웨어와 함께 BLE 태그를 사용하여 하위 미터 수준까지 정확도를 결정하기 위해 위상 범위를 추가합니다. 이것은 이제 BLE의 저렴한 비용과 UWB 수준에 가까운 정확도를 결합합니다.