Comunicare in modo sicuro e localizzare i dispositivi intelligenti con UWB

Che cos'è la comunicazione UWB?

L'UWB è una nuova e straordinaria tecnologia di comunicazione che consente una localizzazione precisa con i dispositivi intelligenti. L'UWB è particolarmente adatto per i dispositivi mobili alimentati a batteria in ambienti chiusi. L'UWB può essere utilizzato come sistema di guida per i visitatori in edifici pubblici come gli aeroporti. Può autorizzare l'accesso alle aree riservate identificando la persona che si avvicina. La visita di un museo può diventare più interattiva grazie allo scambio di impostazioni personalizzate. Siamo a un punto di inflessione entusiasmante, in cui un concetto precedentemente puramente tecnico darà origine ad applicazioni reali. Il numero di applicazioni esploderà.

Cosa significa UWB? Quali sono gli attuali punti deboli?

UWB sta per banda ultra larga. Si tratta di un segnale di comunicazione nella gamma di frequenza dei GHZ e pertanto si differenzia in modo significativo da Bluetooth o WiFi, che operano nella gamma di frequenza dei MHz. L'UWB è una tecnologia molto avida di energia. Oggi i trasmettitori UWB commerciali consumano circa 10-100 mW di potenza solo in modalità idle, il che rappresenta un problema per i dispositivi alimentati a batteria come i telefoni cellulari.

Cosa si può fare per l'elevato fabbisogno energetico?

Idealmente, il trasmettitore UWB dovrebbe passare in modalità sleep quando non c'è comunicazione, per risparmiare energia. Tuttavia, il trasmettitore perde la sua reattività quando è addormentato. È qui che entra in gioco la nostra invenzione.

Abbiamo sviluppato un ricevitore di wake-up a bassa potenza per il trasmettitore UWB. Si tratta di un minuscolo circuito basato su chip che viene collegato alla stessa antenna del trasmettitore UWB. Quando il ricevitore di wake-up registra un segnale di attivazione, accende il trasmettitore UBW senza alcun ritardo significativo. Il tutto avviene in poche centinaia di millisecondi.

Il ricevitore di wake-up può anche elaborare messaggi criptati. Ciò consente all'utente di un dispositivo dotato di UWB di garantire che non avvenga alcuna attivazione non autorizzata del proprio dispositivo. Riteniamo che questa sia una caratteristica importante per tutte le applicazioni future.

Il ricevitore di wake-up assorbe un fattore 1000 in meno di energia rispetto al trasmettitore UWB. Un dispositivo dotato del nostro ricevitore è sempre pronto all'uso senza gravare sulla gestione energetica di un dispositivo alimentato a batteria.

Qual è lo stato attuale della tua invenzione?

Abbiamo un prototipo completamente testato, costituito da singoli componenti commerciali. Inoltre, il mio co-inventore, Thomas Burger, ha costruito un altro prototipo come circuito integrato con due studenti del Centro per l'apprendimento basato su progetti del Dipartimento di ingegneria elettrotecnica e dell'informazione (D-ITET). I test su questo prototipo sono in corso.

In qualità di direttore del Centro per l'apprendimento basato su progetti, vorrei aggiungere che il Centro accoglie con favore le collaborazioni con l'industria. Se qualcuno dei nostri lettori sta lavorando a un progetto in cui possiamo adattare o addirittura riprogettare un dispositivo con il nostro ricevitore, dovremmo unire le forze. I nostri studenti acquisiscono esperienza pratica lavorando su un prodotto industriale. I nostri partner beneficiano di un prototipo personalizzato. Le nostre altre aree di competenza sono i sistemi integrati per sensori, comunicazione, apprendimento automatico e raccolta di energia.