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UWB将大幅度缩小使用频段,谁是下阶段室内高精度定位的王者?
来源:原创 | 作者:华安联大 | 发布时间: 650天前 | 658 次浏览 | 分享到:
许多业内人士表示,这次改动或将对企业带来颠覆性性的影响,整个产品线要全部推倒重建

近日,工信部无线电管理局发布了《超宽带(UWB)设备无线电管理规定(征求意见稿)》(以下简称“新版《规定》”)。

 

根据新版《规定》,未来国内UWB技术的使用频段为:7235-8750MHz

 

相比于上一版本,新版《规定》对国内UWB的使用频段进行了更为严格的限制,同样对发射功率及限值等多个参数进行了调整,本文也对前后两个版本《规定》的要求进行了对比,如下图(标黄为改动部分):

 


UWB无线电发射设备射频技术要求新旧两版对比

(来源:网络资源)

 

距离上一版本的《规定》发布时间已过去15年之久,在此期间国内UWB产业的发展已趋于稳定,从芯片端到方案端相关企业的产品线也较为固定,因此新版《规定》对频段、功率、限值等影响产品研发的主要因素大改,无疑对整个UWB的产业和相关企业的影响非常大。许多业内人士表示,这次改动或将对企业带来灾难性的影响,整个产品线要全部推倒重建……

 

本文将结合业内一些芯片、方案商的看法及个人观点,力求从更专业的视角来分析本次事件所带来的影响

 

1、工作频段和发射功率限值变更带来的影响?!

熟悉UWB的人会知道,3.1-10.6GHz是FCC(美国联邦通信委员会)为UWB分配的工作频段,也是国际标准。同时为更加明确UWB的使用频段,国际标准也依据不同的中心频点,为UWB分配了不同的频道和频段:

 

UWB频段情况

(来源:网络资源)

 

在新版《规定》颁布前,我国大部分场景下使用的频段是6-9GHz,特定场景(如管隧矿等)下是3.7-4.2GHz。换成频道来说便是Channel 2(特定场景如管隧矿)、Channel 5和Channel 9。而在新版《规定》发布之后,由于规定工作频段为7.235-8.750GHz,所以使用频道也将发生变化。

 

另一方面,新版《规定》对设备发射功率限值进行了统一(不大于-41dBm/MHz),其次是新增了4个频段内的带外发射功率限值,并新增了更多频段内的杂散发射限值。

 

这些变动可以说震撼了整个UWB产业,笔者将从以下几个角度进行论述:

首先,新规的出现对于行业来说,是为了促进更加规范化地发展,让更多从业者有规可循,本次变动对于业内有两点好处

 

目前UWB的主要应用于测距、测角、定位、通信、感知(雷达)。而它在短距离的通信和定位是一大趋势,市场前景较大,国家也意识到了这一点,所以特意划分频段,使其标准化,让从业者更合规地使用,关于频段的收窄意味着两点变化:

 

第一是意味着企业使用的频道会发生变化。行业过去用得较多的是Channel 2/5/9(Channel 2:3.7-4.2GHz;Channel 5:6.2-6.7GHz;Channel 9:7.7-8.2GHz)。如今的规划(7.235-8.750GHz)就是在Channel 9-11来用(因为Channel 8最低值7.238GHz有些擦边)。

 

第二是意味着合规将促进产业发展。在公共场合,更规范的频段分布,也有助于各个行业再规划各自的协议,比如消费级产品端、车端的协议,能够加快其推广速度。而且,将测距、测角规划到此频段上,并且规定功率限值,此两点对行业而言是好事。

 

其次频段的影响是巨大的,国内很多已量产的UWB基站与终端,都是根据DW1000来设计的,而DW1000的最高频段只能到6.5G,远远达不到新版《规定》要求7.2G-8.7G,直接在底层芯片物理特性彻底否定了DW1000,那么如果还是用Decawave的芯片,那么势必要做一次产品的整体升级,比如上DW3000以上,采用Channel 9来设计。

 

还有对发射功率的影响,目前新版《规定》要求的的发射功率,在应用中最直观的就是距离问题,一般行业内应用的时候都会带PA(功效),放大很多倍,为的就是有足够远的距离,如果现在严格按照功率要求来做,那么定位覆盖范围就有影响,类似井下场景,一般都要求有几百米的测距距离,需要PA开的很大,现在做了频率限制,井下场景的UWB基站一维定位的通讯距离就有很大影响,所以,业主方(需求方)是否对无线管理准则有如此严格的要求,是一个重要的影响因素。

 

还有,新规对应用场景也增加了限制,如天文,航空,这些方面的应用拓展肯定会有一定影响。

 

2、《工信部》对新规制定的基准来于何处?


上一颁布的《规定》(全称“《工信部无[2008]354附件超宽带(UWB)技术频率使用规定》”)是在2008年,而如今新版《规定》颁布,已过去15年之久,但改动内容除了具体的频段等参数外,还没有特别需要注意的地方。同时,新版《规定》也一定程度上在避免对发展稳定的产业进行冲击,其中第九条显示——已获得型号核准证的超宽带(UWB)无线电发射设备可以继续销售和使用到报废为止。

 

不过,更让人好奇的是,已经沿用了15年的标准为何突然需要变更?!

 

首先是UWB对于5G和WIFI应用的影响;5G以及WIFI6等设备都会运行在当前UWB信道上,为了建设更加稳定的环境,需要将一些频谱预留出来。同时IEEE定义的UWB频谱占用很宽,目前国内应用场景下其实不是很需要用到如此多的频谱,既然是这样,那么划定一个更窄的频谱给UWB用,对于行业的建设会更加有利。实际上如果严格按照IEEE规定来做UWB网络设计的话,在UWB设备密度不会很高的前提下其实是不会影响到5G和WIFI6的。但是当前国内的UWB设计在测距距离上的特殊要求使得相关的UWB设备实际工作功率其实是不满足IEEE规范的,那么作为结果,在铺设5G或者是WIFI6的环境下,为了更好的UWB通信效果就会把UWB的输出功率加到很大,这样一来与UWB共用频谱的其他设备会出现宕机的情况。

 

早年一些UWB厂家的设备,就出现过周围有5G基站,定位就跑不起来的情况,只有把频率开到很大,才能保证UWB的测距和时间同步,实现定位,但是,如果真的开到足够大的时候,是会反向影响5G通讯的,尤其规定里面有提到航空,天文等内容,实际上商用频段的让道,也的确是需要规范,否则如果产生干扰,导致国家基建层面的数据干扰,是得不偿失的。

 

这个事情之前也有预期,因为Channel 5和Wi-Fi 6E频段相近,而UWB生态相对Wi-Fi生态属于弱势,该冲突频段大概率会被分配给Wi-Fi。

 

目前了解到的信息还是让出信道给Wi-Fi 6E,Wi-Fi 6E使用频道5.925-7.125GHz。在带外发射功率限值上,明显新增的限值是为了避免干扰。

 


从细节上看,让出的5.925-7.125GHz频段,应该是给蜂窝(移动通信)做授权,当然欧美那边早就放开这个频段给Wi-Fi 6E用了,但我国的情况还得看后续定稿,以及其他无线电技术的新规如何制定。

 

3、新规对UWB产业有什么影响?

由于新版《规定》收窄了UWB的工作频段,并新增了更多限值,这些新规对于UWB的应用和产业的走向而言,无疑带来了巨大影响。同样,这些影响也具有两面性,有人说是国家重视UWB技术,要实现标准先行,有人则说会延缓行业的增长速度。

 

资深从业者表示官方对UWB产业需要再提高重视。新版规定从一个角度看,对行业整体影响是负面的,因为对UWB管控更加严格,原本能用的Channel 5现在不能用了。从另一个角度看也有积极之处,因为Channel 5和Wi-Fi 6E的频段冲突是早有的事,越早确认下来对于行业未来发展越有利,不用模棱两可;目前UWB手机通常支持Channel 5和Channel 9两个频段,消费领域UWB产品设计通常也要支持这两个频段,给设计带来麻烦,如果确定了Channel 9这单一频段,那大家把这个频段设计好就行,不用预留对其它频段的支持。

 

目前该规定尚处于征求意见阶段,我们也在向信通院做相关反馈。反馈内容主要包括:

 

1. 希望允许UWB在合适频段适当提升发射功率

 

精准室内位置信息正在为各行业赋能,而UWB的无线电管控(主要是发射功率强弱)直接关系到这项新技术的部署造价和应用潜力。同样的环境下,允许发射功率增加后,信号传输距离增加n倍,部署造价降低1/n。如果在未来,每个智慧工厂、智慧楼宇都需要精准位置服务能力,对UWB功率的适当放宽有希望让国内UWB基础设施部署造价的费用花销是国外的1/n。

 

国外同行已经在提升UWB发射功率的路上,下面截图来自22年11月FiRa某次会议。能看到欧洲正在允许自愿提高UWB发射功率10dB。

 


2. 希望允许工业客户在厂区内部小范围超标使用UWB

 

部分工业环境,例如煤矿、车间、仓库等,使用适当提升发射功率的UWB定位系统,可以显著降低UWB部署造价,提升定位稳定性。

 

因为即便提升了发射功率的UWB信号本身绝对信号强度也很弱,也很难穿透远距离的实体墙,并不会对厂区外的社会环境造成无线电影响。如果在客户自身日常使用中并未发现UWB造成的电磁兼容问题,希望不要对客户在厂区内部的使用做限制。

 

有些应用,有PA(功放)才能做好体验。例如煤矿井下的法规要求>400米基站间距,一般只能Channel 2+PA才能较好实现。下图为国家安全生产行业标准《煤矿井下人员定位系统通用技术条件》征求意见稿(据说21年8月已经正式实行)内容节选。要采用UWB技术才能实现0.3米精度,但标签与基站间距要能达到400米。

 


负面影响:

 

如果严格按照《规定》执行,给只做UWB定位的厂家来说,是个很大的打击,首先可能面临UWB全线产品重做的代价;其次如果未来招投标严格要求,那UWB的功率能支撑的定位范围有限,基站布局密度上升,成本也会增加;同时,部分应用都会受到局限,有些场景不再适合,对只依赖uwb定位的中小企业,有一些影响。

 

正面影响

 

1.对2C行业应用,是个利好,可以使用更加干净的频段,加密通讯也会更安全。

2.对类似我们的全系列定位厂家来说,基本没啥影响,有多定位产品线支撑同场景客户。

3.对AOA等其他定位技术厂家是利好,蓝牙频段早就规范稳定,生态也很充分;音频定位等新兴技术还在规范前期,UWB的热度被遏制,就是其他技术的迎来的一波自己的机会。

4.对国产还未量产的UWB厂家是利好,可以针对《规定》国内抢占一些Decawave的份额。

5.对5G和WiFi6的抗干扰,以及频段的洁净度,还有5G定位的发展,是更充分的利好。

 

 

4. 新规对于企业的影响有哪些?

1.对于一些很早就布局开发DW3000以上的芯片开发设计,客户群体对单片芯片成本敏感度不高,需要更低的功耗,更大的芯片资源,更宽的频段,更充沛的设计空间,所以主芯片跳开规定的范围,比较容易。对于一些主力客户是需要最小定位单元的企业来说,不需要有太远的通讯距离,《规定》要求的功率,正好在射程要求范围内。

所以这类企业的影响并不是很大。

但是对于一些成本敏感度较高,并且之前DW1000量产的企业影响比较大,而且场景下要求基站有较远的通讯距离的企业来说,如果严格按照规定要求,基本上现在的UWB定位产品都要重做,要么换主芯片,要么激进一点直接走国产替代。

 

2. 由于新版规定允许“获得型号核准证的超宽带(UWB)无线电发射设备可以继续销售和使用到报废为止”,所以对老设备无直接影响。所以对于已经取得合格证书的企业还有缓冲的时间!

 

结语:对于本次UWB技术要求的大改,各位受访人对产业和行业的看法也不尽相同,但重点在于,大家都希望UWB产业能够受到足够多的重视,也能够跑得顺利。