Een zoekopdracht in het Computable-archief leert at de eerste artikelen over ultra-wideband al in 2006 verschenen. Nu zijn we zestien jaar verder en is ultra-wideband bezig aan een comeback. En dat komt grotendeels door de snelle ontwikkeling van internet of thing. Hoe versterken deze technologieën elkaar?
Internet of things (iot) is het versturen van gegevens vanaf apparaten of personen naar de cloud. Enerzijds wordt dit gedaan om de conditie van apparaten te monitoren, voorraad te beheren of temperatuur en CO2 in een ruimte te meten. Anderzijds wordt het gebruikt om te achterhalen waar bepaalde apparaten zijn. Dit noemen we asset tracking. Hetzelfde geldt voor personen in bijvoorbeeld gevaarlijke omgevingen, zoals in de bouw en industrie. Als een medewerker zich in een gevaarlijke zone bevindt, gaat er een alarm af. Iot-oplossingen op het gebied van tracking kunnen gebruikmaken van diverse netwerken, zoals gps of bluetooth. Voor het lokaliseren van apparaten of personen binnen gebouwen of werkterreinen zijn gps en bluetooth echter te onnauwkeurig. Ultra-wideband (uwb) kan een nauwkeurigheidsniveau van vijf tot tien centimeter tussen twee apparaten bieden, terwijl bluetooth en wifi slechts vijf meter kunnen bereiken.
Nauwkeurig
Uwb voorziet snel in de behoeften van de vele iot-toepassingen op de markt die nauwkeurige locatiebepaling en ruimtelijk inzicht vereisen. Volgens Adarsh Krishnan, hoofdanalist bij ABI Research, verbetert de integratie van uwb in iot-toepassingen de nauwkeurigheid tot op millimeterniveau. ABI Research verwacht dat uwb in 2025 aanwezig zal zijn in meer dan een derde van de smartphones. De inherent sterke beveiliging van uwb zal ook de iot-beveiliging aanzienlijk verbeteren, en meer bescherming bieden voor transacties waarbij gevoelige of privé-informatie betrokken is.
Radiocommunicatietechnologie
Uwb is een radiocommunicatietechnologie die pulsen gebruikt om gegevens te verzenden. Wiskundig gezien kan een puls worden gezien als een optelling van sinusgolven met verschillende frequenties. Dit zorgt ervoor dat het uwb-signaal een breed frequentiebereik heeft, vandaar de naam.
Naast het gebruik als communicatieprotocol wordt uwb ook gebruikt als methode om afstanden tussen zender en ontvanger te bepalen. Door de tijd te meten die een signaal nodig heeft om van zender naar ontvanger te reizen en ervan uit te gaan dat het signaal met de lichtsnelheid reist, kan de afstand tussen beide worden berekend. Het pulsachtige karakter van het uwb-signaal geeft goed gedefinieerde vertrek- en aankomsttijden aan, waardoor het ideaal is voor dit doel.
Trilateratie
Als de afstand tussen een uwb-apparaat en minimaal drie andere uwb-apparaten bekend is, kan de locatie van dit eerste apparaat worden bepaald ten opzichte van de locaties van de drie andere apparaten door trilateratie. Als ook de locaties van deze drie apparaten bekend zijn, kan de locatie van het eerste apparaat worden geïdentificeerd. De drie uwb-apparaten met bekende locaties worden ook wel ‘ankers’ genoemd. Een systeem dat gebruikmaakt van uwb-technologie voor lokalisatie heeft daarom minimaal drie uwb-ankers nodig op bekende locaties. Vervolgens heb je tags nodig die de apparaten of personen die je wilt traceren bij zich dragen. Deze tags kunnen hun eigen locatie identificeren door hun afstand tot nabijgelegen ankers te bepalen en trilateratie te gebruiken met de bekende locatie-informatie van de ankers.
Gateways
Naast tags en ankers moet dit systeem ook gateways bevatten. De tags communiceren hun locatie-informatie naar een van deze gateways en deze gateway stuurt deze informatie vervolgens door naar de cloud of back-end-applicatie. De communicatie tussen de tags en de gateways kan uwb ook gebruiken voor het verzenden van data en berichten (van en naar de tags). En hier komt iot om de hoek kijken.
De combinatie van iot en uwb heeft vele voordelen. Zo kan het snel en nauwkeurig bepaalde apparaten lokaliseren. Voor de zorg helpt het als snel duidelijk is waar zich bepaalde medische apparatuur bevindt, of het al schoongemaakt is, hoe groot de voorraad nog is en of de apparatuur netjes over de afdelingen verdeeld is of niet. Hetzelfde geldt voor technische apparatuur in kantoren, zoals verrijdbare tv’s of meubilair. Ook in de industriële sector biedt het voordelen. Daar worden containers, dozen en pallets gebruikt voor het transporteren van onderdelen binnen een productieproces. Deze assets worden vaak handmatig gevolgd of zijn volledig onzichtbaar in het proces, wat resulteert in vertragingen of het zoeken naar ontbrekende activa. Door deze activa te taggen en te volgen via uwb, zijn deze problemen opgelost. Daarnaast kan de combinatie van iot en uwb helpen bij het maken van een 2d- of 3d-plattegrond van een kantoor, fabriek of ander gebouw. Zo zie je in één oogopslag waar de activa zich bevinden en hoe het met de voorraad gesteld is.
Veiligheid
In sommige gevallen kan het nodig zijn om medewerkers te lokaliseren. Dit is met name van toepassing in de landbouw, industrie en bouw. Er wordt dan meestal een tag gebruikt van het formaat van een smartwatch, die zowel signalen over de locatie verzendt als berichten ontvangt. Daarnaast draagt het bij aan de veiligheid. Als werknemers op gevaarlijke plekken komen, kan er een alarm afgaan. Maar ook als iemand een tag bij zich draagt, waaruit blijkt dat hij of zij zich een tijd niet verplaatst heeft, kan er alarm worden geslagen. Met een alarmknop op de smartwatch kan de medewerker ook direct zelf om hulp vragen.
Als technologie met een geschiedenis van bijna zestig jaar is uwb klaar voor de volgende groeifase. Op dit moment is uwb de enige draadloze technologie die nauwkeurige locatiemetingen verricht en tegelijkertijd hoogwaardige beveiliging ondersteunt om toegangsgegevens en datacommunicatie te beschermen. Uwb-signalen zijn immers gescheiden van andere signalen en zijn bestand tegen ruis en reflectie. De technologie is niet nieuw, maar in de huidige vorm samen met iot heeft het nieuwe relevantie gevonden.
(Auteur Dhruv Gulhar is solutions engineer bij Evalan.)
