Prezentacje pomysłów - Bezprzewodowe dane gigabitowe pojawią się w domu, samochodzie ... lub w trakcie lotu
Transmisje radiowe w ultraszerokim pasmie, znanym także jako ultra pasmo, wykorzystują szeroki segment widma częstotliwości radiowej do transmisji i odbioru danych, zapewniając uniwersalność jakiej mogą dorównać tylko niektóre inne techniki łączności. Mogą one przekazywać strumieniowo olbrzymie ilości danych z bardzo dużymi prędkościami i niezwykle szybko – zastępując oraz przewyższając połączenia kablowe USB, na przykład służące do wzajemnego łączenia komputerów i urządzeń przenośnych. Przy niewielkich prędkościach danych, technologia ta oferuje solidny kanał łączności, a także specyficznie właściwości precyzyjnego lokalizowania w czasie rzeczywistym, a wszystko to jedynie przy ułamku mocy pobieranej przez Wi-Fi, Bluetooth lub inne bezprzewodowe techniki. Brzmi to jak wymarzone rozwiązanie dla każdego, kto chce przesyłać strumieniowo wideo ze swojego telefonu komórkowego, mając system dźwiękowy automatycznie doregulowany do miejsca, w którym osoba znajduje się w pokoju, bądź też łączyć się bezprzewodowo z czujnikami i elementami wykonawczymi w samochodzie. Jednak dotychczas, handlowe rozpowszechnienie tych możliwości napotykało na przeszkody związane z przepisami. Zastosowanie dużego segmentu radiowego widma częstotliwości − między 3 a 10 gigaherców − zapewnia uniwersalność szerokiego pasma, a także oznacza, iż urządzenia wykorzystujące tę technologię mogą pracować na częstotliwościach przydzielonych do innych urządzeń, takich jak WiMAX, łączność satelitarna lub radar. Organy ustawodawcze obawiały się, że szerokie pasmo UWB może powodować zakłócenia innych technologii nadawania. Zastrzeżeniami takimi zajęto się w ramach badań, prób oraz prezentacji. "Sprawy odpowiednich przepisów oraz zastrzeżenia co do możliwych zakłóceń były największymi przeszkodami przy pracach nad ultraszerokim pasmem UWB, ale − dzięki niedawnemu zastosowaniu nowego "rewolucyjnego sposobu podejścia" przez czynniki ustawodawcze − można było uruchomić tę zakłócającą technikę w szerokim zakresie zastosowań," mówi Sven Zeisberg, profesor techniki telekomunikacyjnej na niemieckim Uniwersytecie Nauk Stosowanych (HTW) w Dreźnie. Zeisberg był od dłuższego czasu zwolennikiem UWB, pomagając podczas ostatniego dziesięciolecia w zainicjowaniu szeregu finansowanych przez UE projektów obejmujących opracowania i rozpowszechnienia techniki radiowej, która ostatnio została przedmiotem zadania w projekcie pod nazwą "Europejskie ultraszerokie pasmo transmisji" (EUWB). Projekt ten, koordynowany przez niemiecką firmę techniczną GWT-TUD oraz skupiający 26 partnerów przemysłowych, akademickich i konsultantów z Europy i Izraela, wdrożył UWB do zróżnicowanego szeregu zastosowań, dowodząc potencjału przyszłej techniki łączności bezprzewodowej, która jest nie tylko bardzo użyteczna w wielu środowiskach, ale także solidna, bezpieczna i nie powoduje szkodliwych zakłóceń w innych usługach transmisji radiowej. "Wraz z EADS, partnerem projektu, byliśmy w stanie zademonstrować zastosowania UWB w łączności realizowanej w kabinie samolotu. Jeśli więc możemy zademonstrować, że stosowanie UWB jest bezpieczne w samolotach, które są jednym z najbardziej czułych środowisk łączności radiowej, to możemy udowodnić, iż stosowanie UWB jest bezpieczne prawie wszędzie," wyjaśnia Zeisberg, kierownik kontroli jakości w projekcie EUWB i były koordynator projektu. Należy przyznać, że upłynie prawdopodobnie kilka lat, zanim technika UWB zostanie wykorzystana do łączności w samolotach, z uwagi na bardzo surowe przepisy obowiązujące dla tego środowiska w sektorze lotnictwa, ale wiele bardziej przyziemnych aplikacji zrealizowanych będzie i wprowadzonych na rynek szybciej. Niektóre z nich są nawet komercjalizowane obecnie. Bezprzewodowa detekcja lokalizacji i wyższa trwałość baterii Równolegle z udziałem w projekcie EUWB, partner projektu Veebeam opracował i wprowadził na rynek nadajnik UWB, który nadaje bezprzewodowo strumieniową zawartość z komputera do telewizora. W międzyczasie, HTW w Dreźnie założył przedsiębiorstwo spin-off, o nazwie ZIGPOS, w celu komercjalizacji zastosowania czujnika sieciowego. Inna grupa partnerów planuje założenie drugiego podobnego przedsiębiorstwa, oferującego alternatywę Wi-Fi na bazie UWB. Pracują oni nad wdrożeniem takiej alternatywy w ramach planowanego protokołu Ipv6 w ramach Internetu, by stworzyć punkt dostępowy − pierwszy tego rodzaju na świecie − umożliwiający prędkości danych do 1 Gb/s, przy wykorzystaniu tylko jednej setnej mocy w porównaniu z bieżącymi systemami Wi-Fi. "Istnieje możliwość wielu zastosowań handlowych dla UWB w wielu sektorach przemysłu, toteż wiele przedsiębiorstw oczekuje na tę technikę," mówi Zeisberg. Poza demonstrowaniem tej techniki nadawania w ramach łączności w kabinie samolotu, zespół członków projektu EUWB zaprezentował ją w zastosowaniu do systemów sterowania w samochodzie. We współpracy z partnerem projektu, firmą Bosch, członkowie projektu pokazali w jaki sposób UWB może być wykorzystane do bezprzewodowego przekazywania instrukcji i kontrolowania funkcji, oraz w jaki sposób opracowanie niezwykłe właściwości detekcji miejsca przebywania mogą odgrywać rolę w inteligentnych pojazdach. Dla przykładu, jeśli dwie osoby korzystają z jednego samochodu, to technika UWB może być stosowana do odblokowania drzwi oraz automatycznego ustawienia siedzenia, lusterek i kierownicy, zależnie od tego, który klucz − i jego właściciel − zbliża się lub wchodzi do pojazdu. "Detekcja miejsca przebywania jest tak dokładna, że można nawet stwierdzić kto zajmuje miejsce kierowcy, a kto jest pasażerem," kontynuuje Zeisberg. "A ponieważ moc zasilania zastosowana do transmisji danych jest tak niewielka, bateria w kluczyku może być czynna przez nadzwyczaj długi okres czasu." Te dwie specyficzne cechy UWB — wyjątkowo precyzyjna detekcja lokalizacji z dokładnością do pół metra oraz bardzo niewielkie zużycie mocy — zaprezentowane zostały w dwóch innych demonstracjach zorganizowanych w ramach projektu. W jednej z demonstracji, zainstalowanej w domu przyszłości opracowanym przez firmę Philips, UWB umożliwiło, by stereofoniczny zestaw nagłośnienia znajdował miejsce osoby w pokoju i ustawiał odpowiednio głośność dźwięku i zrównoważenie głośników. "W przypadku stosowania UWB, detekcja lokalizacji możliwa jest nie tylko w trybie aktywnym, lecz także w trybie pasywnym. Z uwagi na bardzo szerokie pasmo częstotliwości wykorzystywane przez UWB, możemy przechodzić od częstotliwości do domeny czasowej z wielką precyzją synchronizacji. Umożliwia to, by urządzenia UWB określały w oparciu o różne współczynniki propagacji oraz uzyskiwane sygnały "echa", gdzie znajduje się obiekt lub osoba — podobnie do nietoperza, które wykorzystuje radiolokację," wyjaśnia Zeisberg. Podczas innej demonstracji, UWB zintegrowane zostało z hiszpańskim partnerem projektu Telefónica I+D dla celów dostępu do urządzeń sieciowych i przenośnych oraz przesyłania dużych ilości danych na stosunkowo krótkie odległości. Niskie zużycie energii przez UWB na przesyłany bit powoduje, że jest to idealna technika transmisji dla przyszłych urządzeń przenośnych, ponieważ obiecuje niezwykłe przedłużenie żywotności baterii — co będzie krytyczne, gdy staną się bardziej popularne aplikacje strumieniowego przesyłania wideo, charakteryzujące się wysoką intensywnością danych. Podczas transmisji rzędu 30MB/s, nadajniki wykorzystujące obecny standard Wi-Fi 802.11n zużywają około 350 miliwatów, podczas gdy nadajniki UWB transmitują 10 razy szybciej przy takim samym zużyciu energii, umożliwiając zakończenie transmisji po jednej dziesiątej porównywalnego okresu oraz oszczędzając w ten sposób olbrzymie ilości energii. "Podczas prób z firmą Telefónica , zademonstrowaliśmy nie tylko zalety UWB, polegające na szybszym przekazywaniu danych, lecz także udowodniliśmy, że system ten może pracować i koegzystować z innymi technikami radiowym bez powodowania szkodliwych zakłóceń," mówi Zeisberg. Kluczem do uniknięcia zakłóceń, które mogą być szkodliwe dla innych technik radiowych, poza dzieleniem z nimi części pasma częstotliwości radiowej, są niewielkie moce transmisji UWB. "W rzeczywistości odkurzacz lub elektryczna maszynka do golenia może emitować taką samą pozapasmową energię, jaką UWB transmituje w swoim pasmie," zauważa Zeisberg. Jedyną niewygodę stanowi tu krótki zasięg UWB — nieprzekraczający 30 metrów. Jednakże ta cecha, związana z niską mocą i niewielkim zasięgiem jest niezbędna do zapewnienia eliminacji zakłóceń innych technik nadawania radiowego, oraz umożliwia zatwierdzenie przepisów niezbędnych do możliwości wdrożenia nowych zastosowań UWB. "Partnerzy EUWB zaangażowani byli w niedawne wysiłki zmierzające od ustalania przepisów i standaryzacji w zakresie techniki radiowej UWB. Staramy się dalej przekonać władze ustawodawcze, że UWB może współistnieć z innymi technikami radiowymi, nawet w samolocie," mówi Zeisberg. W świetle rezultatów uzyskanych w projekcie EUWB istnieje dobra szansa, że osiągną oni ten cel. Projekt EUWB uzyskał finansowanie na badania naukowe z podprogramu technologii informacyjno-komunikacyjnych "Sieć przyszłości", objętego Siódmym Programem Ramowym Unii Europejskiej. Projekt nagrodzony został za "Najlepsze stanowisko prezentacji 2011" na konferencji Future Network and Mobile Summit, zorganizowanej w Polsce w czerwcu.