अल्ट्रा-वाइडबैंड तकनीक, या यूडब्लूबी , डिजिटल मीडिया के फोकस में आती है या शीर्ष कंपनियों के प्रमुख उत्पादों के संबंध में अधिक से अधिक बार इसका उल्लेख किया जा रहा है। फिर भी, यह अभी भी पारंपरिक वायरलेस तकनीकों के बीच एक अंडरडॉग बना हुआ है और मीडिया एक्सपोजर की कमी से ग्रस्त है।
तो, यह लेख इस अन्याय को हल करने का इरादा रखता है। यह एक समीक्षा है जिसमें एक संक्षिप्त ऐतिहासिक परिप्रेक्ष्य, सामान्य सिद्धांतों, विधियों, अनुप्रयोग क्षेत्रों और उपयोग के मामलों का विवरण शामिल है, और क्षमताओं और दृष्टिकोणों का विश्लेषण करता है।
UWB एक वायरलेस संचार तकनीक है जो कैरियर सिग्नल के अल्ट्रा-वाइड स्पेक्ट्रम का उपयोग करती है और डेटा को बेहद कम बिजली की खपत के साथ कम दूरी पर प्रसारित करने की अनुमति देती है।
के अनुसार
"अल्ट्रा-वाइडबैंड टेक्नोलॉजी (यूडब्ल्यूबी) शॉर्ट-रेंज रेडियोकम्यूनिकेशन के लिए एक तकनीक है, जिसमें रेडियो-फ्रीक्वेंसी ऊर्जा का जानबूझकर उत्पादन और प्रसारण शामिल है, जो एक बहुत बड़ी फ्रीक्वेंसी रेंज में फैली हुई है, जो रेडियोकम्युनिकेशन सेवाओं को आवंटित कई फ्रीक्वेंसी बैंड को ओवरलैप कर सकती है। यूडब्लूबी प्रौद्योगिकी का उपयोग करने वाले उपकरणों में आमतौर पर एंटीना से जानबूझकर विकिरण होता है जिसमें कम से कम 500 मेगाहट्र्ज की -10 डीबी बैंडविड्थ या 0.2 से अधिक -10 डीबी आंशिक बैंडविड्थ होती है। |
---|
UWB संचार की मुख्य विधि छोटी दालों की एक श्रृंखला का प्रसारण है, जिनमें से प्रत्येक की अवधि लगभग 1 नैनोसेकंड है। और चूंकि नाड़ी जितनी छोटी होती है, उसका स्पेक्ट्रम उतना ही व्यापक होता है, ऐसे दालों को बहुत अधिक (संकीर्ण-बैंड संचार की तुलना में) बैंडविड्थ की आवश्यकता होती है। इसलिए शब्द "अल्ट्रा-वाइडबैंड"।
एक अन्य विशेषता बहुत कम सिग्नल स्तर है, जो रेडियो शोर की ताकत के करीब है। इस वजह से, UWB हस्तक्षेप किए बिना अन्य, अधिक पारंपरिक रेडियो संचार तकनीकों के साथ सह-अस्तित्व में है।
संकेतों के पल्स ट्रांसमिशन की विधि को XIX सदी के 80 के दशक के अंत में जाना जाता था। उस समय, स्पार्क ट्रांसमीटर के उन्नत संस्करण, जिसके साथ हेनरिक हर्ट्ज विद्युत चुम्बकीय तरंगों के अस्तित्व को साबित करने जा रहे थे, का व्यापक रूप से उपयोग किया गया था
बाद में, द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान, कई सैन्य रडारों में पल्स रेडियो तकनीक का उपयोग किया गया था। 1950 के दशक में , सोवियत वैज्ञानिकों ने बिजली व्यवस्था में सुधार की कोशिश करते हुए इस क्षेत्र में व्यापक शोध शुरू किया। वह थे
1970 के दशक में , UWB-आधारित रडार सिस्टम का उपयोग नागरिक अनुप्रयोगों के लिए किया जाने लगा: ग्राउंड स्कैनिंग, बिल्डिंग, पोजिशनिंग, टक्कर चेतावनी, तरल स्तर का पता लगाने, घुसपैठिए का पता लगाने और मोबाइल रडार स्टेशनों में।
2002 में , बढ़ती व्यावसायिक रुचि के कारण, यूएस फेडरल कम्युनिकेशंस कमीशन (FCC) ने 3.1 से 10.6 GHz रेडियो स्पेक्ट्रम के विनियमित वाणिज्यिक उपयोग के लिए मंजूरी दे दी।
2003 में , यूरोपीय दूरसंचार मानक संस्थान (ETSI) ने IEEE 802.15.4 मानक प्रकाशित किया, जो कम दर वाले वायरलेस पर्सनल एरिया नेटवर्क (LR-WPAN) के लिए भौतिक परत (PHY) और मीडिया एक्सेस कंट्रोल (MAC) परत को परिभाषित करता है। मानक का एक सुरक्षा-केंद्रित विस्तार 2020 में 802.15.4z में पेश किया गया था, जिसने भौतिक परत PHY CSS (2450 मेगाहर्ट्ज पर रैखिक आवृत्ति मॉडुलन) की शुरुआत की, एक दो-तरफ़ा सीमा पद्धति को परिभाषित किया, और एक प्रतिस्थापन सिफर जोड़ा।
कुछ साल पहले, 2019 में , जब Apple और Samsung जैसी विश्व-प्रसिद्ध कंपनियों ने अपने उपभोक्ता खंड उपकरणों में इस तकनीक पर आधारित कार्यक्षमता शुरू की, तब UWB को व्यापक अंत-उपयोगकर्ता दर्शकों के लिए जाना जाने लगा।
UWB के मुख्य लाभों में से एक इसका प्रतिरोध है
UWB का उपयोग, बदले में, आवृत्ति-चयनात्मक को उच्च लचीलापन देता है
अत्यंत कम विलंबता UWB को वास्तविक समय में तेजी से चलती वस्तुओं की स्वचालित स्थिति प्रणाली के लिए एक आदर्श उम्मीदवार बनाती है, जैसे ड्रोन।
उत्पन्न दालों की कम शक्ति के परिणामस्वरूप एक अन्य महत्वपूर्ण लाभ उच्च स्तर की डेटा सुरक्षा है । नवीनतम
UWB के अन्य लाभों में शामिल हैं:
लेकिन जाहिर है, सब कुछ इतना सहज नहीं है...
शॉर्ट पल्स लेंथ और अल्ट्रा-वाइड स्पेक्ट्रम के कारण, UWB का थ्रूपुट दूरी के साथ बहुत अधिक (नैरोबैंड ट्रांसमिशन की तुलना में) कम हो जाता है।
सिद्धांत रूप में, व्यापक बैंडविड्थ और सिग्नल की उच्च शक्ति (जब उत्तरार्द्ध नियमों द्वारा सीमित नहीं है) मौजूदा सिस्टम और संचार लाइनों में हस्तक्षेप कर सकता है ।
इसके अलावा, कई देशों में स्पेक्ट्रम की उपलब्धता (
आइए देखें कि कैसे प्रौद्योगिकी अपने प्रमुख लाभों में से एक को लागू करती है - अति-सटीक दूरी निर्धारण।
UWB TOF (समय-की-उड़ान) का उपयोग करता है - "अनुरोध-प्रतिक्रिया" पैकेट देने का समय - उपकरणों के बीच की दूरी को मापने के लिए, बजाय RSSI (सिग्नल स्ट्रेंथ इंडिकेटर) प्राप्त करने के लिए , जो अन्य मानकों में उपयोग किया जाता है।
यह विधि ToF का निर्धारण करके और फिर इसे प्रकाश की गति से गुणा करके टैग और एंकर के बीच की दूरी की गणना करती है।
अधिक जटिल डबल-साइडेड टू-वे रेंजिंग (DS-TWR) क्लॉक ऑफ़सेट त्रुटियों के लिए स्पष्ट रूप से सुधार करता है, लेकिन इसके लिए अधिक डेटा पैकेट की आवश्यकता होती है और परिणामस्वरूप, अधिक बिजली की खपत होती है:
ToF =1/2*(T1'T2'-T1T2)/(T1'+T2'+T1+T2)
बेशक, एकल एंकर का उपयोग करके टीओएफ माप टैग का स्थान नहीं देगा, लेकिन कई बाहरी एंकरों की मदद से यूडब्लूबी एक निश्चित क्षेत्र के भीतर अंतरिक्ष में टैग की द्वि- और त्रि-आयामी स्थिति निर्धारित करने में सक्षम है। उसी समय, टैग पैकेट का आदान-प्रदान एंकर के साथ किया जाता है, और ऐसे पैकेट प्राप्त करने के समय के अंतर की गणना की जाती है।
प्राप्त करने वाला पक्ष क्या है, इस पर निर्भर करते हुए, दो टोपोलॉजी की पहचान की जाती है:
ध्यान दें कि ToF गणना केवल दूरी निर्धारित करती है, दिशा नहीं। आगमन का चरण अंतर (पीडीओए) विधि इस समस्या को हल करती है, साथ ही अतिरिक्त बुनियादी ढांचे के संगठन के साथ समस्या भी हल करती है। यह कम से कम एक डिवाइस पर दो एंटेना के साथ किया जाता है। एंटेना पर प्राप्त सिग्नल का चरण अंतर आपको सिग्नल के आगमन के कोण (एंगल ऑफ अराइवल, एओए) की गणना करने की अनुमति देता है।
UWB प्रौद्योगिकी के अधिकांश अनुप्रयोग या तो इसकी ठीक-ठाक सुरक्षा क्षमताओं या दोनों के संयोजन का उपयोग करते हैं। एक लंबे समय के लिए, ज्यादातर सैन्य और औद्योगिक उद्देश्यों के लिए आकर्षक होने के कारण, प्रौद्योगिकी ने हाल ही में उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में वर्तमान अत्याधुनिक: पहनने योग्य, स्मार्टफोन और स्मार्ट इंफ्रास्ट्रक्चर के कारण नया कार्यान्वयन पाया है।
UWB के साथ सभी प्रकार की वस्तुओं के कुछ सेंटीमीटर के भीतर सटीक स्थान वास्तविक हो जाता है।
स्वास्थ्य सेवा में , UWB लोगों को अस्पतालों में आवश्यक सेवाओं को खोजने में मदद करता है, कर्मचारियों को रोगी चिकित्सा रिकॉर्ड जैसे निकटता-आधारित डेटा प्रदान करता है, और देखभाल करने वालों के लिए रोगियों का पता लगाता है। छोटी वस्तुओं या महंगे और महत्वपूर्ण उपकरण जैसे डीफिब्रिलेटर की त्वरित खोज की बात आती है तो मेडिकल संपत्ति ट्रैकिंग भी आसान होती है।
UWB रडार गुणों का उपयोग हृदय गति और सांस लेने की दर जैसे महत्वपूर्ण मापदंडों के दूरस्थ माप में किया जाता है, जो उपस्थिति का पता लगाने, बेबी मॉनिटर, चिकित्सा अनुप्रयोगों और गिरावट का पता लगाने के साथ स्मार्ट इमारतों में भी अपना आवेदन पाता है।
विभिन्न प्रकार के परिसरों - शॉपिंग मॉल, अस्पतालों, पार्किंग स्थल, उत्पादन स्थलों - के माध्यम से मार्गदर्शन आवश्यक होने पर प्रौद्योगिकी का इनडोर नेविगेशन में एक अत्यंत व्यापक अनुप्रयोग है।
UWB का उपयोग आपातकालीन निकासी के दौरान साइट पर शेष किसी को ट्रैक और ट्रेस करके किया जा सकता है।
महामारी के दौर में सोशल डिस्टेंसिंग सबसे प्रासंगिक मुद्दों में से एक है। UWB- सक्षम बैज और रिस्टबैंड करीब आने पर चेतावनी दे सकते हैं और उप 10 सेमी सटीकता के साथ सुरक्षित क्षेत्र का उल्लंघन करने पर सतर्क हो सकते हैं।
UWB के साथ उत्पादन प्रक्रियाओं को उपकरण और उपकरण ट्रैकिंग के माध्यम से डिजिटल और अनुकूलित किया जा सकता है जो आइटम उपयोग दरों में सुधार करता है और समय बचाता है। UWB की TWR विधि का उपयोग करने वाली टक्कर रोधी पहचान प्रणाली के साथ उत्पादन स्थल अधिक सुरक्षित हो जाता है।
और हां, पहले से ही व्यापक रूप से ज्ञात यूडब्लूबी टैग कुंजी फोब्स या बैकपैक से जुड़े हुए हैं और आपके स्मार्टफ़ोन के साथ जोड़े गए महत्वपूर्ण व्यक्तिगत वस्तुओं को खोजने में समय बचाते हैं।
टाइम-ऑफ़-फ्लाइट गणना के साथ, UWB रेंजिंग में उच्च सटीकता के साथ-साथ प्रेषित डेटा की सुरक्षा सुनिश्चित करता है, जबकि आगमन के कोण (AoA) की गणना करने से आंदोलन की दिशा को परिभाषित करना संभव हो जाता है। इसलिए, यूडब्लूबी-सक्षम डिवाइस यह समझ सकते हैं कि उपयोगकर्ता बंद दरवाजे से संपर्क कर रहा है या छोड़ रहा है और यह निर्धारित कर सकता है कि यह किस तरफ हो रहा है।
अभिगम नियंत्रण के मामले में, UWB का उपयोग अन्य प्रोटोकॉल के साथ जोड़ी में किया जाता है , सबसे अधिक - ब्लूटूथ। ब्लूटूथ का उपयोग रेंजिंग शुरू करने और डेटा ट्रांसफर करने के लिए किया जाता है, जबकि UWB रेंजिंग के लिए सीधे तौर पर जिम्मेदार है।
नई भौतिक परत (PHY) IEEE 802.15.4z में जोड़ी गई और क्रिप्टोग्राफ़िक सुरक्षा से संबंधित सफलता को कम करती है
2022 की शुरुआत में, सैमसंग ने ज़िगबैंग के साथ मिलकर a
जनवरी 2021 में, Apple
वोक्सवैगन और
ताज़ा बीएमडब्ल्यू X5 और X6 UWB डिजिटल कुंजी फ़ंक्शन का समर्थन करेंगे, जिसे मूल ऐप के माध्यम से पांच और लोगों के साथ साझा किया जा सकता है।
UWB डिवाइस एक निश्चित क्षेत्र के आसपास एक तथाकथित "सुरक्षा बुलबुला" बना सकते हैं, विशेष रूप से व्यक्तिगत उपकरणों को स्वचालित रूप से अनलॉक करने के लिए उपयोग किया जाता है। इस तरह के "बुलबुले" कैसे काम करते हैं, इसके प्रदर्शन के साथ कुछ वीडियो:
प्रौद्योगिकी का उपयोग विभिन्न प्रकार के WBAN अनुप्रयोगों में किया जा सकता है। स्वास्थ्य निगरानी में, इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम (ईसीजी), ऑक्सीजन संतृप्ति सेंसर (एसपीओ2), और इलेक्ट्रोमोग्राफी (ईएमजी) जैसे यूडब्लूबी सेंसर का नेटवर्क एक सक्रिय और स्मार्ट हेल्थकेयर सिस्टम विकसित करने के लिए उपयोग किया जा सकता है।
कम विलंबता मान (कोडेक का उपयोग करते समय ऑडियो स्ट्रीमिंग के लिए 5-10 एमएस और असम्पीडित ऑडियो के लिए 2 एमएस तक) वीआर और एआर और विभिन्न प्रकार के नियंत्रकों में स्ट्रीमिंग वीडियो और ऑडियो डेटा में उपयोग के लिए यूडब्ल्यूबी को आकर्षक बनाता है।
UWB डिवाइस निकटता और अभिविन्यास के आधार पर प्रासंगिक अनुभव बना सकते हैं जो स्मार्ट रिटेल और स्मार्ट होम सिस्टम में उपयोग किया जाता है।
Google के Apple HomePod, HomePod मिनी और Nest स्पीकर, स्पीकर (Apple के "हैंडऑफ़" फीचर) के पास पहुंचने पर स्मार्टफोन, पॉडकास्ट, या चल रहे फोन वार्तालाप पर तुरंत संगीत बजा सकते हैं।
स्मार्ट होम डिवाइस का एक अच्छा उदाहरण है
UWB के साथ उपस्थिति डिटेक्टरों का उपयोग कार्यालय भवनों के पेशेवर प्रकाश व्यवस्था में किया जा सकता है। गति का पता चलने पर लाइट चालू करने से बिजली की बचत होती है, और UWB सेंसर की उच्च संवेदनशीलता कंप्यूटर या फोन पर चुपचाप बैठे व्यक्ति की थोड़ी सी भी हलचल का पता लगा सकती है और वांछित क्षेत्र में प्रकाश व्यवस्था बनाए रख सकती है।
लक्षित विपणन ग्राहकों को उनके यात्रा मार्ग और प्राथमिकताओं के आधार पर अलग-अलग ऑफ़र देता है। व्यवसाय पैदल यातायात और खरीदारी व्यवहार विश्लेषण से लाभान्वित हो सकते हैं।
ऑटोमोटिव के लिए कई मामलों में शामिल हैं:
UWB तकनीक का उपयोग करते हुए "फॉलो मी" और एंटी-टकराव सुविधाओं ने एयरव्हील SR5 स्मार्ट सूटकेस में आश्चर्यजनक रूप से पाया गया एप्लिकेशन जो मालिक के हाथों को मुक्त करता है और "डैडी" का अनुसरण करते हुए "अच्छे लड़के" की तरह व्यवहार करता है और बाधाओं से बचता है।
इसके अलावा, UWB माइक्रो एयर व्हीकल (MAV) अनुप्रयोगों के लिए एक अग्रणी प्रौद्योगिकी उम्मीदवार है।
यह कहना उचित है कि UWB मानक आगे उज्ज्वल भविष्य के लिए तैयार है - कई b2b उपयोग मामलों के अलावा, संभावना अधिक है कि जल्द ही यह मानक स्मार्टफोन इंटरफेस में से एक बन सकता है, जैसा कि ब्लूटूथ और एनएफसी की पसंद के साथ हुआ। .
2026 तक UWB मार्केट CAGR के 16.06% से USD 3.129 बिलियन होने का अनुमान लगाया गया है,
पर