Технология сверхширокополосной связи (СШП) UWB. Особенности, принцип работы, решения на основе технологии

16.01.2015

Статья обновлена: 12.03.2019

Беспроводные технологии не так давно ворвались в нашу жизнь, но уже практически отвоевали нишу локальных сетей. Они широко используются в беспроводных офисах, когда существует необходимость подключения периферийных устройств (сканер, принтер, цифровая камера, жесткий диск) беспроводным способом.

Устройства бытовой электроники требуют высокоскоростного беспроводного интерфейса, потому использование таких беспроводных технологий как семейство стандартов 802.11 или Bluetooth имеет ряд ограничений. Основным недостатком данных протоколов является их сравнительно небольшая полоса пропускания. К примеру, передача видео требует пропускную способность не менее 3 Мбит/с, если говорить о стандарте SDTV/DVD и не менее 19 Мбит/с для стандарта HDTV. Использование данных технологией является нецелесообразным, если речь идет о приложениях, требующих высокой скорости передачи.

Существует альтернативный вариант, который способен обеспечивать обмен данными между периферийными устройствами на небольших расстояниях, но с очень высокой скоростью передачи. Все это обеспечивает технология UWB (Ultra WideBand). Стандарт имеет множество преимуществ перед своими собратьями, для него характерна высокая пропускная способность, и потому он является идеальным вариантом для передачи мультимедийного контента или беспроводного соединения ПК с принтером или проектором во время презентации.

Технология сверхширокополосной (сокр. СШП) связи UWB (англ. Ultra-Wide Band, сверхширокая полоса) имеет широкий радиочастотный диапазон, благодаря которому может передавать по беспроводным каналам на небольшие расстояния внушительные по объему данные за меньшее время. Сочетание таких качеств как малое энергопотребление и импульсный характер передачи данных позволяет получать высокую скорость передачи без негативного влияния со стороны оборудования других беспроводных сетей (WiMAX, Wi-Fi, стандарты сотовой связи).

Технология широкополосной связи UWB является далеко не новой, ее разработка ведется более двадцати лет, однако широкого распространения она не получила, потому использовалась лишь в радиолокационных установках, имеющих ограниченный радиус действия, а также в устройствах, определяющих текущее местоположение. И совсем недавно стандарт UWB стал применяться в организации коммерческой связи.

Технические особенности UWB.

UWB-сигнал определяется Федеральной комиссией по связи как любой сигнал в диапазоне 3,1 – 10,6 ГГц с шириной спектра более 500 МГц. В этом рабочем диапазоне спектральная плотность мощности сигнала ограничивается значением в 41,5 дБм/МГц. Это указывает на слабый уровень сигнала, который практически сливается с уровнем шума, потому UWB-сигналы не нужно лицензировать.

Технология СШП (UWB) реализует совершенно иной способ передачи информации, чем большинство применяемых радиотехнологий. Передача данных в обычных узкополосных системах ведется за счет модуляции синусоидальных электромагнитных колебаний. По факту для передачи информации нужен несущий гармонический сигнал, который выполняет транспортировочную функцию (функцию доставки информации). Гармонический сигнал, сам по себе, не способен нести полезную информацию, и чтобы с его помощью можно было передавать данные, его попросту подвергают модуляции. Данный процесс заключается в кодировании необходимой информации в исходном несущем сигнале. Для этих целей используют амплитудную или частотную модуляцию.

Технология UWB не требует получения лицензии ГКРЧ.

Особенности технологии сверхширокополосной (СШП) передачи сигнала на базе UWB:

Большая скорость передачи информации;
Высокая помехозащищенность;
Высокая электромагнитная совместимость;
Устойчивость связи в условиях многолучевого распространения радиоволн;
Высокая степень защиты связи от перехвата;
Способность легко проникать через препятствия;
Техническая простота аппаратуры и ее дешевизна.

Стандарт UWB может применяться в домашних целях (связь между ПК и телефоном, плеером, сканером, ноутбуком, принтером, камерой, аудиосистемой), в ведомственных учреждениях (службы спасения, военные и гражданские применения), медицинских учреждениях (сбор и передача данных о здоровье). Технология обрела коммерческий успех, потому круг ее применения стал значительно шире. Разработчики ищут новые методы повышения скорости и дальности передачи данных. Возможно, в скором времени, она сможет заменить существующие беспроводные стандарты.

В 2018 году был создан UWB Alliance началась разработка стандарта IEEE 802.15.4z

Технология UWB в системе позиционирования RealTrac

Технология UWB широко применяется в rtls системе RealTrac для точного позиционирования объектов. Это позволяет добиться высокой точности системы (1-3м.) при достаточно небольшом энергопотреблении.

Возврат к списку