První zmínka o UWB (UltraWideBand) padla na Lupě přesně před dvěma lety (viz článek Ultra-širokopásmové sítě), proto je načase se k tomuto tématu vrátit. Čas letí, o novou technologii je velký zájem, protože slibuje slušný potenciál v bezdrátových sítích, ale brzdou se – kupodivu – staly normalizační aktivity, které ji měly přivést v otevřené podobě k běžným uživatelům. Od dob boje o 100 Mbit/s lokální sítě (Fast Ethernet versus 100VG-AnyLAN) se snad tak nepřetahovaly v IEEE tábory silných hráčů o to „své“ řešení jako v případě výběru jednoho z řešení fyzické vrstvy pro superrychlou malou síť WPAN (Wireless Personal Area Network) 802.15.3a.
Aby nedošlo k omylu, rychlá WPAN již existuje, IEEE 802.15.3 (WPAN High Rate) byla schválená vloni: nabízí nezanedbatelných 11–55 Mbit/s. 802.15.3 pracuje, jak jinak, ve „volném“ pásmu 2,4 GHz a má zabudovanou podporou pro kvalitu služeb (QoS) pro náročné domácí multimediální aplikace. Cílem specialistů na rychlé WPAN bylo ovšem navrhnout takovou WPAN, která by nabídla kapacitu od 110 Mbit/s výše, a proto sáhli k technologii UWB.
UWB v komunikacích
Technologie UWB je určena pro širokopásmové přenosy na velmi krátkou vzdálenost. Dobře se snáší s jinými rádiovými technologiemi, není náchylná na rušení a je velice bezpečná vůči odposlechu.
V UWB se signál vysílá ve formě miliard velice krátkých pulzů (0,2–1,5 nm) rozprostřených v šířce pásma odpovídající několika GHz (proto ultraširokopásmová technologie). Podrobnější popis práce UWB lze nalézt ve výše zmiňovaném článku.
Přenášená informace je zakódována přímo v signálu základního pásma a modulace není potřeba. UWB používá různé techniky pro přenos informace. Nejjednodušší metodou je přidělit hodnotu jedna a nula přítomnosti, resp. nepřítomnosti pulzu.
Využití kmitočtového spektra
U bezdrátových technologií se stále více potýkáme s nedostatečným spektrem, přitom UWB rádiová zařízení efektivně sdílejí již obsazené kmitočtové spektrum, a to prostřednictvím překryvného modelu. Ještě efektivnější využití spektra lze docílit realizací ad hoc síťového přístupu mezi uzly ve WPAN síti. Např. s využitím multihop směrování mohou UWB vysílače snížit svůj výkon a omezit oblast pokrytí.
Protože UWB používá pásmo běžně využívané jinými rádiovými technologiemi, naráží na otázku regulace. Zatím chybí schválení této technologie pro používání v komunikacích, vyjma USA, kde ji regulátor FCC schválil už v roce 2002. Mnoho odpůrců se totiž obává rušení. Obavy mají především provozovatelé GPS a leteckých navigačních systémů, ale také provozovatelé mobilních sítí 3G.
Prozatím však všechny provedené studie, včetně té zadané americkým regulátorem FCC, vyšly jednoznačně ve prospěch UWB (viz také některé studie v odkazech na zdroje), neboť se neprokázalo žádné vzájemné rušení mezi UWB a rádiovými sítěmi. Výsledky měření zadaného FCC ukázaly, že naměřený šum v pásmu využívaném GPS z UWB zařízení (s vyzařovacím výkonem povoleným FCC) je nižší než rádiový šum z elektrických spotřebičů nebo adaptéru napájení PC.
Využití UWB
UWB ovšem často provázejí neporozumění ohledně technologie samotné a jejího potenciálního využití. Především se jedná o technologii pro fyzickou vrstvu a jako takovou ji lze využít i jako náhradu nebo doplněk fyzické vrstvy stávajících specifikací.
Využití UWB se jako první zvažuje právě pro velmi rychlé sítě s malým dosahem do deseti metrů, kde bude výrazně konkurovat např. Bluetooth, protože ve srovnání s ním bude téměř 500krát rychlejší. UWB se ve WPAN uplatní v rychlých domácích („pokojových“) přenosových sítích např. pro video přenosy. Technologie UWB je to pravé pro širokopásmové (multimediální) bezdrátové přenosy (streaming) na krátkou vzdálenost, pro digitální camcordery, digitální pevné kamery, tiskárny s vysokým rozlišením, scannery, DVD A/V přehrávače, TV s vysokým rozlišením (HDTV) a další špičková koncová digitální zařízení.
UWB se bude asi prosazovat také ve WLAN (pokud dosah dovolí alespoň několik desítek metrů s kapacitou řádu stovek Mbit/s). UWB totiž svojí kapacitou až 480 Mbit/s na krátkou vzdálenost může snadno překonat i připravovanou normu pro WLAN 802.11n, která počítá s rychlostí kolem 200 Mbit/s. Navíc 802.11n bude teprve návrhy na technické řešení vyhodnocovat, a to může trvat velice dlouho – schválení normy pesimisté odhadují až na přelom let 2006/2007.
UWB bude možné využít jako náhradu rychlých domácích pevných propojení a sítí na bázi univerzální sériové sběrnice: USB (Universal Serial Bus) nebo Firewire/IEEE 1394. V současnosti se v USB Implementers Forum pracuje na specifikaci bezdrátového USB právě pomocí technologie UWB (rychlost 480 Mbit/s odpovídá pevnému USB verze 2.0). Nové USB bude používat stejnou architekturu jako klasické USB pro zjednodušení migrace mezi pevnou/bezdrátovou verzí USB.
Největší výhody, které slibují rychlý nástup UWB, jsou malé nároky na napájení, vysoká přenosová rychlost a nulové rušení se stávajícími technologiemi používanými ve WPAN. Přitom UWB není technologií omezenou pouze na bezdrátové širokopásmové přenosy na krátkou vzdálenost, ale dá se využít i pro digitální přenos dat koaxiálními kabely.
Výhled trhu je optimistický
Podle analytiků společnosti Park Associates se má do konce roku 2008 využívat technologie UWB ve 150 milionech zařízení, ale pouze v případě schválení jedné otevřené normy. ON World předpovídá dokonce 260 milionů čipových sad UWB do roku 2009, po schválení normy, které předpokládá na počátku 2005. Podobný předpoklad má předpověď společnosti Allied Business Intelligence, že objem trhu s UWB dosáhne 1,4 miliardy dolarů do roku 2007.
Příště se podíváme na vývoj situace kolem normalizace 802.15.3a a dopad, jaký to může mít na realitu trhu v nejbližších letech.
ČLÁNKY DO MAILU