LE-UWBMC Données de performance

Les chiffres ne positionnent pas. Ils prouvent.

Latence

25 μs

Temps de communication pour 1 kbit
Technologie
Latence dans le meilleur des cas
BLE 5.2
7,5 ms
BLE 6.0
7,5 ms
Wi-Fi 6/6E
~7,6 ms (+18,5 dBm / 51 mA)
UWB standard
~2–5 ms
LE-UWB
200 µs

La latence optimale du BLE 5.2, de 7,5 ms, est limitée par son intervalle de connexion minimal. Le Wi-Fi 6/6E atteint environ 7,6 ms en conditions de faible charge.

La technologie LE-UWB n'est pas plus rapide en termes de degrés. Elle fonctionne dans un ordre de grandeur différent.
La raison est d'ordre architectural. Les systèmes à bande étroite doivent établir une porteuse de référence avant que les données puissent circuler ; cette fenêtre d'initialisation est impérative et se répète à chaque rafale de transmission. La radio à impulsions LE-UWB ne nécessite pas d'établir de porteuse. Une impulsion est émise ; le récepteur la détecte. La transmission commence en quelques nanosecondes.

À 40,96 Mbit/s, le temps d'émission par kbit chute à 50 µs. Pour les systèmes où un dépassement de la fenêtre de synchronisation entraîne une action manquée pour une articulation robotique, un instrument chirurgical ou un cadre de réalité étendue, il s'agit d'une exigence, et non d'une option.

débit

40,96 Mbps

Mbps - Débit de données PHY maximal LE-UWB
Technologie
Débit de données PHY maximal
BLE 5.2
2 Mbps
BLE 6.0
2 Mbps
Wi-Fi 6/6E
~150 Mbps (+18,5 dBm / 51 mA)
UWB standard
6,8 Mbps
LE-UWB
40,96 Mbps (20,48 Mbps en mode standard) (3 dBm/20 MHz)

Les protocoles BLE 5.2 et BLE 6.0 plafonnent à 2 Mbit/s au niveau de la couche physique. Le Wi-Fi 6/6E atteint environ 150 Mbit/s, mais avec une puissance d'émission de +18,5 dBm et une consommation de courant de 51 mA, il dépasse les capacités énergétiques des appareils à courte portée dont l'autonomie est limitée.

La technologie LE-UWB atteint un débit de 20,48 Mbit/s en configuration standard et jusqu'à 41 Mbit/s en mode maximal avec une puissance d'émission de 3 dBm/20 MHz. Un débit élevé sans la consommation énergétique excessive qui rend le Wi-Fi inadapté à ce type d'appareil.

Le gain en débit découle de la largeur du canal. La technologie LE-UWB fonctionne à 500 MHz ou plus, soit plus de 200 fois la largeur de canal de 2 MHz du BLE. La capacité de transmission est proportionnelle à la bande passante : à puissance d'émission égale, le canal plus large permet un débit de données par seconde plus élevé.

Puissance d'émission

3 dBm/20 MHz

Puissance d'émission LE-UWB / 20 MHz
Technologie
Puissance d'émission maximale
BLE 5.2
+8 dBm
BLE 6.0
+10 dBm
Wi-Fi 6/6E
+18,5 dBm
LE-UWB
3 dBm/20 MHz

C’est au niveau de la puissance d’émission que le comportement de coexistence devient perceptible. Le Bluetooth Low Energy (BLE) 5.2 émet à +8 dBm, tandis que le Wi-Fi 6/6E atteint +18,5 dBm. Ces niveaux de puissance engendrent une congestion dans les environnements radiofréquences denses, chaque appareil cherchant à utiliser le même spectre avec une intensité de signal exploitable.

La technologie LE-UWB émet à 3 dBm/20 MHz, une puissance suffisamment faible pour être perçue comme un bruit de fond par les récepteurs BLE et Wi-Fi, mais suffisamment élevée pour assurer simultanément un débit de données de 40,96 Mbit/s et une latence de 200 µs. Elle ne concurrence pas le spectre ; elle coexiste avec lui.

efficacité énergétique

~2,4 mA TX

Courant d'émission LE-UWB à 3,3 V contre environ 140 mA pour l'UWB standard
Technologie
Consommation de courant
Émetteur BLE 5.2
~4,8 mA
BLE 5.2 RX
~4,6 mA
Émission/réception Wi-Fi
~51 mA (actif)
Sommeil LE-UWB
~920 nA–1,1 µA
LE-UWB RX
~8,0–9,7 mA (3,3 V)
LE-UWB TX
~2,4–3,3 mA (3,3 V)

C’est au niveau de la consommation d’énergie que l’avantage architectural se manifeste le plus visiblement par rapport à la norme UWB.

Le Bluetooth Low Energy (BLE) 5.2 à 0 dBm consomme environ 4,8 mA en émission (TX) et 4,6 mA en réception (RX). La consommation en émission du LE-UWB est comparable à celle du BLE, tout en offrant une latence considérablement réduite et un débit bien supérieur.

Un courant de veille profonde de 920 nA à 1,1 µA rend possibles les configurations à cycle de service et à récupération d'énergie. Un appareil qui transmet par brèves rafales à haut débit, entrecoupées de périodes de veille, peut fonctionner sur une petite batterie ou grâce à une source d'énergie récupérée ; un profil de déploiement impossible avec le courant d'émission standard de 140 mA de l'UWB.

Robustesse

−81 dBm

Sensibilité de réception LE-UWB SR1120 / 500 MHz
Technologie
Sensibilité RX
LE-UWB SR1020
−75 dBm/500 MHz
LE-UWB SR1120
−81 dBm/500 MHz

La robustesse signifie deux choses : la capacité à décoder un signal faible de manière fiable et la capacité à maintenir l’intégrité de la liaison dans un environnement RF réel avec trajets multiples et interférences.

En termes de sensibilité de réception brute, le BLE 5.2 atteint −95 dBm à 1 Mbit/s, tandis que la sensibilité du LE-UWB se situe à −75 dBm (SR1020) et −81 dBm (SR1120). La comparaison en valeurs absolues est à l'avantage du BLE ; toutefois, la sensibilité n'est qu'un élément parmi d'autres dans le calcul du bilan de liaison.

L'analyse complète prend en compte la puissance d'émission, les conditions du canal et le comportement du signal en cas de trajets multiples. L'architecture impulsionnelle du LE-UWB ne repose pas sur la phase pour décoder les données. Contrairement aux récepteurs BLE et Wi-Fi, sensibles aux distorsions de phase induites par les réflexions multi-trajets, le récepteur LE-UWB détecte la présence d'énergie dans un intervalle de temps donné. Les réflexions ajoutent de l'énergie au lieu de corrompre le signal. Dans les environnements denses (ateliers, blocs opératoires, entrepôts), c'est cette robustesse qui est essentielle.

Contexte

Que signifient les chiffres ?

Les chiffres de performance n'ont de sens que dans le contexte de l'objectif pour lequel chaque norme a été conçue.
BLE
Bluetooth basse énergie
Conçu pour une connectivité basse consommation à petite échelle. Optimisé pour le jumelage d'appareils et la télémétrie.
Idéal pour
Dispositifs et capteurs à courte portée
débit de données typique
2 Mbps
Profil de puissance
Très bas
Gamme
Jusqu'à environ 50 m
Wi-Fi
IEEE 802.11ax
Conçu pour un débit élevé et une connectivité d'infrastructure à travers le réseau
Idéal pour
Dispositifs en réseau à haut débit
débit de données typique
Jusqu'à environ 1,2 Gbit/s
Profil de puissance
Plus haut
Gamme
Jusqu'à environ 100 m
UWB standard
802.15.4z / FiRa
Conçu pour une mesure de distance précise et une proximité sécurisée. Optimisé pour le positionnement et le contrôle d'accès.
Idéal pour
Précision de la télémétrie et de la localisation
débit de données typique
Jusqu'à environ 26,7 Mbit/s
Profil de puissance
Faible
Gamme
~2-5 ms (variable)
LE-UWB
SPARK Microsystèmes
Conçu pour la liaison de données. Latence déterministe, consommation ultra-faible et débit élevé simultanément.
Idéal pour
Liaison de données déterministe et contrôle en temps réel
débit de données typique
Jusqu'à 41 Mbit/s
Profil de puissance
Ultra bas
Latence
25 µs de temps d'émission / 1 kbit
COEXISTENCE

LE-UWB n'est pas en concurrence. Il coexiste.

Les technologies BLE et Wi-Fi fonctionnent sur les bandes 2,4 GHz et 5 GHz. La technologie LE-UWB fonctionne sur la bande 6,2–9,5 GHz avec une densité spectrale de puissance suffisamment faible pour être perçue comme un bruit de fond par les autres radios. Aucune coordination n'est requise. Les normes existantes ne sont pas dégradées.

Les technologies UWB standard et LE-UWB partagent le spectre UWB, mais leurs fonctions diffèrent. L'UWB standard gère la localisation et le contrôle d'accès, tandis que la LE-UWB assure le transfert de données en temps réel. Dans un système nécessitant les deux, un robot doit connaître sa position et agir en fonction des informations qu'il perçoit, car ces deux technologies sont complémentaires et non conflictuelles.

En pratique : la technologie LE-UWB peut être ajoutée à un appareil utilisant déjà BLE, Wi-Fi ou UWB standard sans interférence radio. Chaque norme continue de remplir sa fonction initiale.
Produits

Deux configurations LE-UWB

SR1020

Optimisé pour les périphériques à très faible latence, les liaisons à haut débit à courte portée et l'évitement des interférences 2,4 GHz.
Débit de données PHY maximal
jusqu'à 6 Mbps
latence de liaison
50 µs de temps d'émission par kbit
Puissance d'émission
3 dBm/20 MHz
Sensibilité RX
−75 dBm/500 MHz
Courant TX (3,3 V)
~2,4 mA
Courant RX (3,3 V)
~8,0 mA
sommeil profond
~920 nA
Page produit SR1020

SR1120

Performances optimales
Optimisé pour les liaisons de contrôle en temps réel, la robotique, les périphériques et le transport de charge utile optimisé en termes d'énergie par bit.
Débit de données PHY maximal
40,96 Mbps (mode max)
Temps d'antenne
50 µs par kbit
Puissance d'émission
3 dBm/20 MHz
Sensibilité RX
−81 dBm/500 MHz
Courant TX (3,3 V)
~3,3 mA
Courant RX (3,3 V)
~9,7 mA
sommeil profond
~1,1 µA
Page produit SR1120
Documents

Demander la documentation

Documents

Télécharger