Tất cả các loại bộ cảm biến đề xuất một cơ hội khác cho UWB phát triển tốt đẹp. Hiện tại các bộ cảm biến đang đợc sử dụng mạnh mẽ trong nhiều ứng dụng. Nhiều loại bộ cảm biến đợc dùng để bảo vệ nhà cửa, ô tô, và các tài sản khác. Việc cài đặt các hệ thống an ninh hiện đại tiêu tốn thời gian và đắt đỏ.
Hình 1-17: Các thiết bị Dual-role kết nối trực tiếp với nhau theo WUSB
Tại sao vậy? Bởi vì chi phí cho dây dẫn là khá nhiều và tiêu tốn nhiều thời gian để cài đặt. Thông thờng, các gia đình cắt bớt các góc, chỉ đặt các bộ cảm biến có dây này tại các lối vào có thể nhìn thấy. Với một giải pháp không dây, chi phí cho việc cài đặt và bảo dỡng có thể giảm xuống một cách bất ngờ, phạm vi bao phủ có thể đợc mở rộng và độ tin cậy đợc tăng lên. UWB có thể đợc dùng nh là liên kết truyền thông trong mạng cảm biến, và tín hiệu UWB tự nó có thể thực hiện chức năng nh là bộ cảm biến. Nó còn có thể đợc làm một cách đặc biệt để xây dựng các bong bóng an ninh xung quanh một khu vực cho trớc cần đợc bảo vệ, bao gồm các vùng cảnh báo biến đổi. Hãy tởng tợng xem còn có gì khác có thể đợc thực hiện với ý tởng này để tạo ra sự an toàn, an ninh, và một cái đầu thanh thản. Robert Frost đã viết trong Mending Walls, “ Hàng rào tốt làm nên hàng xóm tốt”. Một hàng rào tốt nhất phải khó bị nhận thấy hoặc tàng hình: lĩnh vực của UWB.
Các bộ cảm biến cũng đang đợc dùng trong các trạm y tế để kiểm tra tốc độ xung, nhiệt độ, và các dấu hiệu sống quan trọng khác. Ngày nay, một bệnh nhân bị trói buộc bởi dây và cáp khi việc theo dõi y học mở rộng đợc yêu cầu. Một lần nữa, UWB có thể đợc dùng để truyền tải thông tin cảm biến không cần dây, nhng cũng có thể thực hiện chức năng nh là một bộ cảm biến hơi thở, nhịp tim, và trong một số trờng hợp, cho xử lý ảnh y học.
Hình 1-18: Phối hợp công nghệ tạo ra một kịch bản hấp dẫn
Một mạng cảm biến UWB giải phóng bệnh nhân khỏi mớ lộn xộn của các bộ cảm biến có dây. Giải pháp UWB tạo ra một “ thái độ rối rít” dễ chịu cho bệnh nhân khi cần thiết phải theo dõi cố định.
1.6.1.2 Tốc độ dữ liệu cao
Vì băng tần khả dụng đối với ngời dùng đợc mở rộng, các ứng dụng sẽ tiếp tục phát triển và lấp đầy băng tần khả dụng trong khi nhu cầu gia tăng. Thêm vào sự gia tăng tập chung vào băng tần, vấn đề gia tăng điện thoại di động và du lịch đã thúc đẩy nhu cầu về khả năng dịch chuyển băng tần, ám chỉ đến công nghệ không dây. Các ứng dụng sớm nhất của UWB sẽ lấy các nhu cầu thị trờng cho truyền dẫn dữ liệu tốc độ cao hơn đang tồn tại làm trọng tâm. Tuy nhiên, nhu cầu không dây có khả năng đa phơng tiện đã đang ép buộc những hành động mới của tổ chức chuẩn hoá không dây. Giải pháp UWB sẽ nổi lên với các tính năng hoàn toàn phù hợp với các ứng dụng này bởi vì băng tần khả dụng cao. Đặc biệt, các ứng dụng đa phơng tiện mật độ cao, nh là dùng trực tuyến đa phơng tiện tại các “ điểm nóng” nh sân bay hoặc trung tâm hàng hoá
thậm trí cả các đơn vị cộng đồng, sẽ yêu cầu băng tần không nh công nghệ “băng hẹp” sóng liên tục hiện tại. Khả năng đóng gói chặt “ các tế bào” UWB băng tần cao vào các vùng này mà không làm giảm chất lợng sẽ thúc đẩy sự phát triển các giải pháp UWB. UWB cho phép download phim ảnh với tốc độ cao. Các màn hình video có độ phân giải cao cỡ lớn trở nên phổ biến với mức giá chấp nhân đợc. Các thiết bị này có thể đạt đợc lợi ích to lớn từ khả năng dung lợng cao của UWB để truyền nội dung video qua đ- ờng vô tuyến từ các nguồn video đến một màn hình treo trên tờng.
1.6.2 Định vị và bám
Định vị và bám trên một phạm vi lớn, ví dụ nh GPS, đã thay đổi phơng pháp chúng ta đi lại. Định vị và theo dõi trong một phạm vị nhỏ hơn có thể thay đổi cách tổ chức và theo dõi các đối tợng của chúng ta. Các ứng dụng có thể cải thiện sự an toàn của tài sản, giúp chúng ta tìm thìa khoá xe và thậm trí giúp ta giữ liên lạc tốt với những đứa trẻ của mình khi chúng ở xa.
1.6.2.1 Định vị
Ngày nay, có nhiều công nghệ cho phép chúng ta định vị trên phạm vi toàn cầu với độ chính xác, điều mà trớc kia không thể thực hiện đợc. Chúng ta đã chuyển từ việc dùng la bàn sang dùng GPS. Giờ đây, hãy tởng tợng các khả năng đó đang dẫn đến một bớc tiến mới - vào bên trong nhà. Mặc dù UWB không phải là một giải pháp hiệu quả cho định vị ngoài trời (do khoảng cách quá ngắn), nhng nó vẫn là một giải pháp tuyệt vời đối với các vấn đề khoảng cách ngắn. Một vài biến thể của UWB có thể đợc sử dụng để xác định khoảng cách giữa hai trạm thu phát UWB bên trong nhà. Bộ định vị UWB có thể đợc đặt một cách chiến lợc trong một mạng báo hiệu chỉ đờng bằng biển không dây dọc theo một con đờng chạy qua đồng quê để đánh dấu tuyến. Chúng có thể đợc dùng để tìm ngời trong nhiều tình huống, nh là nhân viên cứu hoả trong các toà nhà đang cháy, sĩ quan cảnh sát trong tình trang nguy hiểm, ngời trợt tuyến bị thơng trên một sờn tuyết, ngời đi bộ đờng dài bị thơng ở một vùng xa xôi, hoặc những đứa trẻ bị lạc trong công viên.
1.6.2.2 Bám
Với kỹ thuật bám tiên tiến, chúng ta không chỉ biết vị trí của các đối tợng mà còn bám theo sự chuyển động của nhiều vật đặc biệt khác. Ví dụ, các đối tợng đợc lu giữ trong kho có thể đợc theo dõi từ lúc nhập kho cho đến lúc xuất kho và thậm trí đến tận đích cuối cùng của chúng. Bất kỳ một chuyển động nào trong một cơ quan tổ chức cũng có thể đợc theo dõi. Nhờ có theo dõi tài sản, hàng hoá, nên đã cải thiện đáng kể khả năng làm đơn giản hoá việc lu trữ và phân phối tài sản, hàng hoá và các dịch vụ trong khi làm tăng khả năng điều khiển kiểm kê.
Vì tính chất di động của con ngời và các đối tợng tăng lên, những thông tin mới nhất và chính xác về vị trí trở thành một nhu cầu thị trờng thích đáng. Trong khi GPS và một số công nghệ E911 hứa hẹn tạo ra một mức độ chính xác nào đó bên ngoài nhà, thì các công nghệ theo dõi bên trong nhà hiện tại vẫn còn không ít khó khăn và có độ chính xác khoảng từ 3 đến 10 mét. Triển khai UWB là một sự bù đắp cho GPS và E911 nó cho phép sự định vị chính xác và theo dõi các đối tợng chuyển động trong nhà với độ chính xác vài centimét. Điều này lần lợt làm cho có thể cung cấp nội dung định vị rõ ràng và thông tin tơí từng cá thể về chuyển động, và theo dõi các tài sản có giá trị cao về mặt an ninh và sử dụng có hiệu quả. Trong khi đây là một thị trờng mới mẻ, độ chính xác đợc cung cấp bởi UWB sẽ thúc đẩy sự trởng thành thị trờng và sự phát triển các ứng dụng mới trong lĩnh vực này. Các hệ thống UWB có thể làm việc trong môi tr- ờng phức tạp trong đó có nhiều ngời, tài sản, và các tác động qua lại. Các vị trí nh là bệnh viện, khu an ninh, trung tâm đào tạo, và các nơi làm việc phân tán khác có thể đạt đợc ích lợi to lớn bằng việc truyền thông có hiệu quả hơn và nhanh hơn. Việc lu trữ tự động các hoạt động phức tạp không có cấu trúc giải phóng con ngời khỏi nhiệm vụ quản lý. Lý lịch thiết bị có thể đợc cá nhân hoá, tự động chia sẻ thiết bị, để con ngời có thể đạt đợc sự thoải mái hơn với các tài sản sẵn có. Sự đo lờng thời gian thực và sự kiểm toán nơi làm việc cung cấp cho ngời quản lý thông tin cần thiết để có đợc một quyết định thực tế chính xác. Các mức độ an ninh cha từng có có thể đạt đợc bằng sự theo dõi vị trí con ngời và các tài sản quan trọng.
1.6.3 Radar
Tín hiệu UWB làm xuất hiện radar độ rõ nét cao với giá rẻ. Với các khả năng của radar mới này đợc tạo ra bởi sử bổ xung của UWB, thị trờng radar sẽ phát triển mạnh mẽ và radar sẽ đợc dùng trong nhiều khu vực mà không cần phải để tâm. Một số ứng dụng radar mới mang tính then chốt trong đó UWB dờng nh có vai trò cốt yếu bao gồm các bộ cảm biến tự động, bộ cảm biến tránh xung đột, túi khí thông minh, bộ cảm biến an ninh cá nhân, điều tra chính xác, và các ứng dụng an toàn công cộng xuyên t- ờng. Những vòm an ninh đợc trang bị radar dựa trên radar chính xác đã thể hiện khả năng phát hiện chuyển động gần các khu vực đợc bảo vệ, nh là các khu vực có tài sản giá trị cao, khu vực công chức, hoặc các khu vực bị hạn chế. Vòm này có thể đợc cấu hình bằng phần mềm để phát hiện chuyển động ngang qua cạnh của vòm, nhng có thể bỏ qua các chuyển động bên trong hoặc đằng sau cạnh vòm.
Ngày nay, khả năng phát hiện chuyển động xuyên tờng là một thực tế. Các thiết bị này gửi hàng triệu xung UWB trên một giây, tạo ra một tín hiệu nh thế, trong hầu hết các hoàn cảnh, có thể xuyên qua hầu hết vật liệu nhà cửa, nh bê tông rắn chắc, khối bê tông, lớp đá, gạch, gỗ, nhựa, ngói, và sợi thuỷ tinh. Kết quả này là một phơng tiện
nhận biết những mối nguy hiểm hoàn toàn mới với nhiều công dụng. Thiết bị radar này nhằm phục vụ cho quân đội và đội ngũ chiến lợc thi hành luật pháp. Hoạt động của radar dành cho phơng tiện trong băng từ 22 đến 29 GHz đợc cho phép dới các điều lệ của UWB bằng cách dùng anten định hớng trên các ô tô. Các thiết bị này có thể phát hiện vị trí và chuyển động của các đối tợng gần một phơng tiện đi lại, tích cực khả năng tránh xung đột, sự hoạt hoá túi khí đợc cải thiện, và hệ thống giảm sóc thích ứng với điều kiện đờng xá tốt hơn. Hình 1-19 là hình ảnh thể hiện về các thiết bị cụ thể.
Hình 1-19: Các radar chống chộm, tránh xung đột và đo độ cao chính xác
Cuối cùng, để kết thúc phần ứng dụng của UWB, chúng ta sẽ tìm hiểu một mảng khá ngạc nhiên, UWB thông qua dây (UWB over wires)
Công nghệ UWB có thể hoạt động thông qua dây dẫn và cáp. Điều này có thể làm tăng gấp đôi băng tần khả dụng cho hệ thống truyền hình cáp (CATV) mà không cần thay đổi hạ tầng đã tồn tại. Công nghệ over-wire cho cáp đồng trục có thể cung cấp tới 1.2 Gbps cho đờng xuống và 480 Mbps cho đờng lên trong băng tần bổ xung, với giá thành thấp, trên nhiều kiến trúc mạng khác nhau. Tín hiệu UWB có thể đợc đặt tại đầu cuối cáp và đợc trích ra tại cơ ngơi ngời dùng. Công nghệ UWB wire - line không gây nhiễu hay làm giảm chất lợng truyền hình, Internet tốc độ cao, thoại hoặc các dịch vụ khác đã đợc cung cấp bởi hạ tầng CATV. Công nghệ này sẽ tạo cho ngời vận hành các khả năng đối với hạ tầng đã tồn tại để cung cấp tốt hơn các chức năng và làm tăng
tổng thu nhập. Hệ thống này sử dụng các kỹ thuật mới để kết hợp hoàn hảo truyền thông UWB vô tuyến và UWB hữu tuyến.
Sự kết hợp công nghệ này tạo ra độ rộng băng tần mạng vô tuyến khổng lồ cho việc mở rộng nội dung đợc đảm bảo an toàn theo tất cả các đờng từ văn phòng đầu cuối của nhà cung cấp cáp đến một loạt các thiết bị mạng không dây. Điều này chuyển đổi trung tâm giải trí gia đình thành cổng mạng và hub không dây.
Chơng 2
Phân tích tín hiệu UWB
Sau khi nắm đợc những đặc điểm cơ bản nhất về UWB và những thuộc tính của nó trên miền thời gian và tần số, chúng ta tiếp tục với việc phân tích tín hiệu UWB, trong chơng này dạng xung sử dụng và các kỹ thuật điều chế trong UWB sẽ đợc trình bầy.