Ultra large bande contre Bluetooth Low Energy

Les systèmes de localisation en temps réel (RTLS) actuels s'améliorent constamment. Parfois, les chefs des opérations peuvent être submergés par toutes les options. L'une de ces options est la technologie de capteur à ultra-large bande (UWB). En raison de la popularité des derniers téléphones portables Apple et Samsung, la plupart des gens connaissent ce terme. Cependant, ils ne savent pas nécessairement comment UWB se compare et contraste avec Bluetooth Low Energy (BLE). Bien que les entreprises utilisent le BLE pour suivre leurs actifs depuis de nombreuses années, l'UWB est désormais une technologie d'avenir pour connecter des appareils sur de courtes distances avec une précision sans précédent. Selon MarketsandMarkets, "l'ultra-large bande vaudra 2,7 milliards d'ici 2025, avec un TCAC de 19,6%". Ainsi, la question que beaucoup de gens se posent est la suivante :« L'UWB remplacera-t-il le BLE » ? Pour répondre à cette question, nous devons d'abord comprendre ce que sont l'Ultra-Wideband et le BLE et comment ils fonctionnent.

Qu'est-ce que la technologie UWB ?

UWB est un radar à balayage continu qui fonctionne sur une large gamme de fréquences radio de faible puissance. Ce système sans fil à courte portée utilise une bande passante d'au moins 500 MHz. Plus précisément, UWB a débloqué une gamme de fréquences radio de 3,1 à 10,6 GHz. Certains pourraient se demander :« Cette plage est excellente, mais n'interférera-t-elle pas avec d'autres technologies qui fonctionnent dans cette plage ? » La réponse est non. La clé de cette « pas d'interférence » vient de la faible quantité d'énergie sur laquelle fonctionne l'UWB. Comme le montre le diagramme ci-dessous, la puissance UWB la plus utilisée est de -41,3 dBm/MHz. En raison de la faible quantité d'énergie, les appareils UWB fonctionnent mieux lorsqu'ils sont proches les uns des autres et que la ligne de mire est libre d'obstacles.

Bien que l'UWB puisse prédire la position relative et le mouvement des actifs dans un rayon de 10 à 30 centimètres, sa caractéristique la plus importante est la communication et la transition des données d'un appareil à un autre. En raison de l'énorme bande passante, l'UWB a montré qu'il transmettait 110 Mbit/s. C'est suffisant pour partager trois flux vidéo sur une seule connexion en même temps.

Comment fonctionne UWB ?

UWB fonctionne en balayant en continu un radar qui fonctionne à travers une large gamme d'ondes radio de faible puissance. En réalité, UWB peut positionner des actifs de deux manières :le décalage horaire d'arrivée (TDoA) et la distance bidirectionnelle (TWR). Avec TDoA, les balises envoient des signaux radio à intervalles réguliers à plusieurs capteurs synchronisés d'ancre différents. Une fois que les balises ont transmis des données aux ancres situées dans la plage de communication, ces ancres transmettent les données à un serveur RTLS central, puis calculent les différences de temps d'arrivée. Le serveur prend les horodatages d'au moins quatre ancres et calcule l'emplacement de la balise. TWR fonctionne différemment. TWR repose sur une fourchette entre une seule balise et une seule ancre. Cette méthode est compliquée car TWR nécessite neuf messages pour effectuer un aller-retour pour calculer un emplacement. La plupart des entreprises qui choisissent l'UWB pour suivre leurs actifs utilisent la technologie TDoA, car la faible consommation d'énergie permet aux batteries des balises de durer plus longtemps.

Qu'est-ce que BLE ?

Pour comprendre Bluetooth Low Energy, il faut d'abord comprendre la technologie Bluetooth. En une phrase, Bluetooth est une technologie radio à sauts de fréquence qui transmet des données par paquets. L'information circule dans la bande 2,4 GHz. Bien que BLE soit similaire à sa technologie mère, ils ont des utilisations très différentes. Bluetooth est connu pour des choses comme les transferts de fichiers ou les casques, claviers et haut-parleurs sans fil. BLE est davantage utilisé pour la surveillance industrielle, la surveillance de la pression artérielle, les promotions ciblées basées sur la géographie ou les applications de transport public. La différence entre Bluetooth et BLE est la quantité d'énergie utilisée. Contrairement au Bluetooth classique, le BLE reste en mode veille jusqu'à ce que le système initie une connexion. Les temps de connexion réels ne sont que de quelques mS, alors que Bluetooth prend environ 100 mS. Avec Bluetooth Low Energy, une seule batterie peut durer jusqu'à cinq ans. Les appareils Bluetooth ont une portée de communication maximale de 30. (en supposant qu'aucun obstacle ne bloque le chemin). Cependant, avec une seule antenne, le BLE pourrait être étendu jusqu'à 77 mètres.

Comment fonctionne BLE ?

Bluetooth transmet les données dans la bande 2,4 GHz. Cependant, si vous savez quelque chose sur la bande 2,4 GHz, vous savez que de nombreuses autres technologies, telles que le WiFi et le ZigBee, utilisent la même bande 2,4 GHz. Alors, comment les appareils Bluetooth évitent-ils les interférences ? La réponse est le saut de fréquence à courte portée. Bluetooth fonctionne sur 80 canaux différents (numérotés de 0 à 79, chacun de 1 MHz de large) et change de canal jusqu'à 1600 fois par seconde. Les appareils Bluetooth détectent d'autres signaux et négocient un chemin de communication.

Avec le suivi des actifs BLE traditionnel, les balises BLE déterminent la proximité, pas l'emplacement. Lorsqu'une balise active est à portée, une balise à proximité peut calculer la force du signal et calculer la proximité de la balise. La seule façon d'augmenter la précision est d'augmenter la densité des balises dans une zone. Plus il y a d'entrées de données dans l'algorithme de localisation, plus la précision sera élevée. Cela permet une « juste précision » pour déterminer le nombre de balises à utiliser dans un environnement d'infrastructure.

La nouvelle technologie brevetée de Link Labs ajoute la plage de phase aux balises BLE standard. AirFinder OnSite utilise des balises BLE avec un nouveau micrologiciel pour ajouter une plage de phase pour déterminer la précision jusqu'au niveau inférieur au mètre. Cela combine désormais les faibles coûts du BLE avec une précision plus proche des niveaux UWB.

Avantages vs Inconvénients

Avantages UWB

Avantages BLE

Précis à moins de 10 cm

Faible consommation d'énergie - certaines balises peuvent durer jusqu'à 5 ans

Taux de transmission élevés

Peu d'entretien - les batteries n'ont pas besoin d'être remplacées souvent

Faibles coûts de déploiement

Inconvénients UWB

Inconvénients BLE

Installation intensive

Pas aussi précis - jusqu'à sous-mètre au lieu de centimètres

Consommation d'énergie élevée

Maintenance élevée

Coûts de déploiement élevés

Quelle technologie est la meilleure ?

Les deux technologies ont leurs avantages et leurs inconvénients. Déterminer s'il faut utiliser UWB ou Bluetooth dépend du cas d'utilisation que vous essayez de résoudre. Pour discuter de la technologie la mieux adaptée à votre entreprise, veuillez contacter l'un de nos experts Link-Labs…