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Articoli di approfondimento - Gigabit di dati wireless in arrivo nelle vostre case, macchine… o aerei

Una radio tecnologia che trasmette dati a velocità di fino a un gigabit al secondo (Gb/s), usa pochissima energia e può determinare persino la posizione di una persona o un oggetto con un margine di 50 cm, promette di rivoluzionare le comunicazioni wireless. La ricerca finanziata dall'UE la sta aiutando a fare il salto dal laboratorio al mercato. Le nuove applicazioni potrebbero includere controlli automatizzati nei veicoli e comunicazioni wireless sugli aerei.

Economia digitale

La radio a banda ultra larga (UWB), conosciuta anche come ultrabanda, usa un ampio segmento dello spettro radio per trasmettere e ricevere dati, il che le fornisce una versatilità che, almeno nelle brevi distanze, poche altre tecnologie delle comunicazioni wireless possono raggiungere. A velocità di dati molto alte può essere usata per far scorrere enormi quantità di dati molto velocemente – sostituendo e superando i cavi USB per l'interconnessione di computer e dispositivi mobili per esempio. A basse velocità di dati, offre un solido canale di comunicazione e, in modo unico, funzioni di posizionamento precise e in tempo reale, tutto a una frazione del consumo energetico di Wi-Fi, Bluetooth o di altre tecnologie wireless. Questa soluzione sembra un sogno per tutti coloro che vogliono avere video in streaming dal proprio telefonino, avere il sistema audio automaticamente regolato a seconda di dove si trovano in una stanza o connettere sensori e attuatori senza fili in macchina. Finora però il suo lancio sul mercato è stato impedito da ostacoli normativi. L'uso di un ampio segmento dello spettro radio – tra 3 e 10 gigahertz – rende l'UWB versatile, ma significa anche che i dispositivi che usano questa tecnologia possono funzionare a frequenze assegnate ad altri servizi, come WiMAX, comunicazioni via satellite o radar. I regolatori temono quindi che l'UWB possa causare interferenze con altre tecnologie. Questi timori vengono adesso affrontati attraverso la ricerca, gli esperimenti e le dimostrazioni. "Il problema e i timori normativi riguardo le interferenze sono la più grande sfida per l'UWB - grazie a un rivoluzionario "pensiero nuovo" nell'ambiente normativo in un passato molto recente - il lancio di questa dirompente tecnologia radio è stato adesso autorizzato per un ampia gamma di applicazioni," dice Sven Zeisberg, professore di tecnologia delle telecomunicazioni all'Università di Scienze applicate (HTW) di Dresda, Germania. Zeisberg è da tempo un sostenitore dell'UWB e ha aiutato il lancio di una serie di iniziative finanziate dall'UE nel corso degli ultimi dieci anni per sviluppare e applicare questa tecnologia radio, che sono recentemente culminate nel progetto EUWB ("European ultra-wideband"). Coordinato dall'azienda tecnologica tedesca GWT-TUD e con la partecipazione di 26 partner del settore industriale, accademico e di consulenza, provenienti da Europa e Israele, il progetto ha implementato l'UWB in una serie di applicazioni molto varia, dimostrando il suo potenziale in quanto futura tecnologia di comunicazione che non è solo estremamente utile in molti ambienti, ma che è anche solida, sicura e non causa interferenze nocive ad altri servizi radio. "Insieme al partner del progetto EADS siamo riusciti a dimostrare applicazioni dell'UWB per le comunicazioni nella cabina di un aereo. Se riusciamo a dimostrare che è sicuro usare l'UWB sugli aerei, uno degli ambienti radio più sensibili, possiamo dimostrare che l'UWB può essere usato quasi dappertutto," spiega Zeisberg, manager della qualità di EUWB ed ex coordinatore del progetto. Bisogna ammettere che ci vorranno probabilmente un paio di anni prima che la tecnologia UWB sia usata per le comunicazioni in aereo, a causa dei severi regolamenti del settore aereo, ma ci sono molte applicazioni che sono più vicine alle terra e più vicine al mercato. Alcune sono commercializzate anche adesso. Rilevazione di posizione wireless e vita più lunga delle batterie Oltre a partecipare all'EUWB, il partner del progetto Veebeam ha sviluppato e portato sul mercato una trasmittente UWB che invia contenuti senza fili dal computer alla televisione. Nel frattempo, HTW Dresden ha fondato una società derivata, la ZIGPOS, per commercializzare sensori per applicazioni di networking basate sull'UWB. Un altro gruppo di partner ha in programma un'altra azienda per offrire un'alternativa basata sull'UWB per il Wi-Fi. Stanno lavorando per applicarla con il prossimo protocollo internet IPv6 per creare un punto di accesso – il primo di questo tipo al mondo – con velocità di dati fino a 1 Gb/s usando solo un centesimo della potenza radio dell'attuale Wi-Fi. "Ci sono molte applicazioni commerciali per l'UWB in diversi settori e molte aziende sono interessate a questa tecnologia," dice Zeisberg. Oltre alla dimostrazione della tecnologia nella comunicazione sugli aerei, i membri del team di EUWB l'hanno anche dimostrata in un’auto per i sistemi di controllo. In collaborazione con il partner di progetto Bosch, il team di EUWB ha mostrato come l'UWB può essere usato per funzioni di comando e controllo wireless e come le sue funzioni di localizzazione uniche potrebbero avere un ruolo nei veicoli intelligenti. Per esempio, se una coppia possiede una macchina e ognuno di loro ha una chiave, la tecnologia UWB potrebbe essere usata per aprire le portiere e posizionare automaticamente il sedile, gli specchietti e lo sterzo a seconda di quale chiave – e possessore della chiave – si avvicina o entra nell'auto. "Il rilevatore di posizione è così preciso che potrebbe persino determinare chi si trova sul sedile del guidatore e chi è il passeggero," continua Zeisberg. "E poiché l'energia usata per trasmettere dati è così poca, la batteria della chiave durerebbe un tempo lunghissimo." Queste due caratteristiche uniche dell'UWB – rilevazione di posizione precisissima con un margine di errore di mezzo metro e un consumo di energia molto contenuto – sono state sottolineate ulteriormente in due altre dimostrazioni eseguite dal progetto. In una dimostrazione, istallata in una futura casa Philips, l'UWB permetteva a un sistema di home-theatre di rilevare la posizione di una persona nella stanza e di regolare il suono e l'equilibrio delle casse di conseguenza. "Con l'UWB, la rilevazione di posizione non è possibile solo in modalità attiva ma anche in modalità passiva. A causa della frequenza radio molto ampia usata dall'UWB, possiamo invertire dalla frequenza al campo temporale con grande precisione temporale. Questo permette ai dispositivi UWB di determinare dove si trova un oggetto o una persona sulla base del diverso rapporto di propagazione radio e degli "echi" che vengono mandati indietro – in modo simile a come un pipistrello usa l'ecolocazione. In un'altra dimostrazione, l'UWB è stato integrato dal partner del progetto spagnolo Telefónica I+D in attrezzature di accesso di rete e dispositivi mobili per mandare grandi quantità di dati attraverso distanze relativamente brevi. Il basso consumo di energia per bit dell'UWB la rende una tecnologia ideale per futuri dispositivi mobili visto che promette di ampliare drasticamente la vita della batteria – fondamentale in un tempo in cui le applicazioni ad alta densità di dati come i video in streaming stanno diventando più popolari. Con capacità di circa 30 Mb/s, le trasmittenti che usano l'attuale 802.11n Wi-Fi standard consumano circa 350 milliwatt, mentre le trasmittenti UWB trasmettono 10 volte più velocemente con la stessa energia, completando quindi le trasmissioni in un decimo del tempo e risparmiando un'enorme quantità di energia. "Con gli esperimenti di Telefónica, non solo abbiamo dimostrato i benefici dell'UWB per un trasferimento di dati più veloce, ma abbiamo anche provato che può funzionare e coesistere con altre tecnologie radio senza causare interferenze nocive," dice Zeisberg. La chiave per evitare le interferenze che potrebbero essere dannose per altre tecnologie wireless, nonostante il fatto che esse condividano parti della banda radio, è il basso potere di trasmissione dell'UWB. "A un aspirapolvere o un rasoio elettrico è in effetti permesso di emettere la stessa energia fuori banda che l'UWB trasmette in banda," osserva Zeisberg. Lo svantaggio di questo è il range corto dell'UWB, che è al massimo di circa 30 metri. Il basso consumo di energia e il basso range sono però una caratteristica essenziale per assicurare la non-interferenza con altre tecnologie radio e rende possibile ottenere l'approvazione normativa per le nuove applicazioni dell'UWB. "I partner di EUWB hanno partecipato a tutte le recenti attività normative e di standardizzazione riguardo la tecnologia radio UWB. Stiamo cercando di convincere i legislatori che l'UWB può coesistere con altre tecnologie radio, anche sugli aerei," dice Zeisberg. Alla luce dei risultati del progetto EUWB, ci sono buone possibilità che riescano a raggiungere lo scopo. Il progetto EUWB ha ricevuto finanziamenti dal Settimo programma quadro (7° PQ), nell'ambito del tema TIC "Rete del futuro". Gli è stato conferito il premio "Best Demonstration Stand 2011" in occasione della conferenza Future Network and Mobile Summit, che si è tenuta a giugno in Polonia. Link utili: - Progetto "European ultra-wideband" - Record dei dati del progetto EUWB su CORDIS Articoli correlati: - Innovativa ricerca finanziata dall'UE aiuta le comunicazioni in situazioni di crisi - Un progetto finanziato dall'UE contribuisce allo sfruttamento del potenziale di prestazioni dei dispositivi mobili - Europa nel giusto MODE per l'internet del futuro - Brno ammoderna il sistema di vendita dei biglietti per il trasporto pubblico con uno strumento finanziato dall'UE