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Le applicazioni dell'ultra wide band

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Le applicazioni dell'ultra wide band FASTWEB S.p.A.
Antenne UWB
Internet
Funziona su uno spettro piuttosto ampio di frequenze e permette di inviare grandi quantità di dati su breve distanza

L'ultra wide band (conosciuta anche come ultra wideband o con l'acronimo UWB) è una tecnologia per la trasmissione di dati digitali via etere (wireless, dunque) che sfrutta un'ampia banda di frequenze (sia regolate da licenze, sia non regolamentate) per la propagazione del segnale sulle brevi distanze. Grazie all'ampio spettro di frequenze elettromagnetiche utilizzato, l'ultra wide band è in grado di trasportare grandi quantità di dati ad una distanza massima di circa 70 metri (230 piedi) impiegando una quantità minima di energia elettrica (circa 0,5 milliwatts). Inoltre, questa tecnologia è in grado di trasmettere il segnale anche attraverso porte e muri, così da propagarsi senza problemi anche all'interno di spazi chiusi come abitazioni o locali pubblici (centri commerciali, ad esempio).

Volendo fare un paragone con una tecnologia più conosciuta, potremmo dire che l'ultra wide band ha molti punti in comune con il Bluetooth, ma per alcuni aspetti ne rappresenta una evoluzione. L'UWB, infatti, ha una portata maggiore rispetto al primo (70 metri contro 10 metri circa) e una larghezza di banda di molto superiore (come vedremo in seguito).

 

Antenna per comunicazioni wireless

 

Come funziona l'ultra wide band

Pensata e progettata per lo scambio di dati su breve distanza, l'ultra wide band (che deve il suo nome alla capacità di sfruttare un'ampia gamma di frequenze d'onda) basa il proprio funzionamento sullo scambio di impulsi digitali tra sorgente e ricettori a intervalli di tempo estremamente regolari. A far la differenza tra l'ultra-wide band e altre tecnologie di scambio dati wireless, infatti, è sostanzialmente la tempistica: la sincronizzazione tra il nodo che invia il segnale e i nodi che lo ricevono deve avere un'accuratezza di pochi trilionesimi di secondo (un trilionesimo equivale a uno diviso un miliardo di miliardi ovvero 1 diviso 10 elevato alla 18esima potenza).

Questa necessità di coordinamento tra antenna sorgente e ricevente ha due conseguenze pratiche degne di nota. Da un lato, lo scambio di impulsi digitali tra sorgente e ricevente è molto frequente e ciò permette la condivisione praticamente istantanea anche di grosse moli di informazioni (le applicazioni più recenti dell'UWB riescono a trasferire dati a una velocità di oltre 1 gigabit al secondo). Dall'altro lato, i sistemi UWB sono in grado di misurare con estrema precisione il "tempo di transito" delle informazioni: ciò permette di calcolare con uno scarto di centimetri (se non millimetri) quale sia la distanza che separa l'antenna che trasmette il segnale dall'antenna che lo riceve.

 

Antenna comunicazioni senza filo

 

A differenza dei vari Bluetooth, Wi-Fi, telefoni cordless  e altre tecnologie di comunicazione wireless operanti su bande di frequenze ben definite (come ad esempio le bande dei 900 megahertz, 2,4 e 5,1 gigahertz), l'UWB può operare su tutte le frequenze che vanno dai 3,1 ai 10 gigahertz. Una banda, quindi, di circa 7 gigahertz che può essere divisa in canali di almeno 500 megahertz ciascuno, utili per lo scambio veloce e contemporaneo di dati e informazioni. Lavorando anche su frequenze elevate, l'UWB è in grado di passare attraverso muri e altri ostacoli senza grossi problemi. La maggior frequenza della radiazione, infatti, "accorcia" la lunghezza d'onda e fa crescere la capacità della radiazione stessa di attraversare oggetti con consistenza fisica. Questo, però, ne riduce fortemente il campo d'azione: la qualità del segnale degrada velocemente e per garantire le stesse performance su larga scala ci sarebbe bisogno di diversi ripetitori di segnale.

 

Banda UWB

 

La tecnologia ultra wide band, inoltre, è virtualmente indistinguibile dal cosiddetto "rumore di fondo", caratteristica che la rende particolarmente sicura. Su ogni frequenza utilizzata dall'UWB, infatti, la potenza del segnale è sempre molto bassa (l'utilizzo di corrente, come detto, è limitato a pochi decimi di watt), tanto da risultare molto difficile da distinguere da emissioni elettomagnetiche di altro tipo (ad esempio quelle generate dai vari elettrodomestici di casa) e pertanto quasi impossibile da intercettare.

La brevità degli impulsi caratteristici della tecnologia UWB, infine, contribuisce a diminuire sensibilmente il fenomeno delle interferenze auto-prodotte, ovvero quelle interferenze dovute, ad esempio, al segnale wireless che imbalza su una parete andando poi a sovrapporsi al segnale principale, rendendolo meno chiaro. Questo problema, che affligge la quasi totalità degli altri sistemi di comunicazione wireless, nella tecnologia ultra wide band viene compensato dal fatto che, come abbiamo detto, i pacchetti di informazioni vengono inviati tramite impulsi brevissimi che solitamente risultano già recepiti dall'antenna ricevente prima che il regnale di rimbalzo arrivi a perturbare la comunicazione.

Le applicazioni dell'ultra wide band

La versatilità, dunque, è tra le migliori caratteristiche dell'ultra wide band. Questa tecnologia può trovare impiego nei settori più disparati: dalla trasmissione di messaggi vocali alla localizzazione con precisione al centimetro. Le applicazioni per l'ultra wide band, insomma, non mancherebbero, ma al momento i grandi nomi dell'industria dell'alta tecnologia sembrano preferirgli standard alternativi (il già citato Bluetooth e il Wi-Fi, ad esempio). Ciò non vuol dire, naturalmente, che l'ultra wide band sia messo definitivamente da parte. Anzi, molti analisti di settore prevedono per l'UWB un futuro roseo.

 

Traliccio con antenne

 

  • Chiamate e trasmissione dati. Sfruttando l'ampia banda di frequenze dell'UWB, sempre più aziende impiegano questa tecnologia per scambiare dati e informazioni ad alta velocità su scala ridotta. L'ultra wide band, ad esempio, può rappresentare il mezzo di comunicazione ideale all'interno del magazzino di un'azienda o di un negozio per comunicare gli ordini ai vari reparti e aggiornare il database in tempo reale. Grazie al consumo energetico ridotto, inoltre, l'ultra wide band garantisce un'efficienza economica e tecnologica estremamente elevata, consentendo di inviare una gran mole di informazioni a costi ridotti
  • Periferiche informatiche. I consumi ridotti potrebbero spianare la strada all'ultra wide band anche nel campo delle periferiche per computer. Tra le decine di applicazioni per questa tecnologia, infatti, questa sembra quella che potrebbe riguardare più direttamente l'utente finale e potrebbe, in qualche modo, insidiare il predominio del Bluetooth. Merito, in questo caso, anche della capacità tipica delle applicazioni "commerciali" dell'UWB di trasportare informazioni con un basso livello di emissioni di onde radio "di disturbo". Viste queste caratteristiche, l'ultra wide band potrebbe trovare impiego per connettere sistemi informatici con monitor wireless o per trasferire filmati e immagini da fotocamere e videocamere digitali

 

Dispositivo UWB

  • Localizzazione. L'UWB è "coinvolta" anche in quelle applicazioni di localizzazione di oggetti o persone nella quale il segnale che viaggia lungo un ampio spettro di frequenze penetra attraverso le superfici più vicine ed è riflesso da quelle più distanti. In questo modo è possibile localizzare e individuare oggetti coperti da pareti o altre superfici con grande precisione (in alcuni test ci si è attestati su errori nella determinazione della posizione di soli 15 centimetri). In questo senso l'ultra wide band potrebbe trovare applicazione nei centri commerciali per "guidare" l'utente tra i vari negozi e i vari reparti alla ricerca di un prodotto specifico (facendo concorrenza alla tecnologia beacon e ai tag RFID). Oppure, vista la portata più ampia, l'ultra wide band potrebbe essere utilizzata per ritrovare oggetti smarriti (tracciando un'antenna UWB attaccata a un portachiavi, ad esempio) o anche per seguire gli spostamenti degli animali domestici (seguendo magari la medaglietta "ricettiva" che portano al collo)
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TAGS: #wireless #bluetooth #wide band #broadband

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