de.wedoany.com-Bericht: Die UWB-Technologie (Ultrabreitband) dringt mit ihren nanosekundenlangen Impulsen, einer extrem großen Bandbreite von 500 MHz und der hochpräzisen TOF-Entfernungsmessung von der Unterhaltungselektronik in industrielle Kernbereiche vor und wird zur Basistechnologie für die digitale Transformation der Industrie. Die Anforderungen von Industrie 4.0 an zentimetergenaue Positionierung, hochsichere Interaktion und störungsresistente Kommunikation eröffnen UWB Anwendungsmöglichkeiten in Szenarien wie intelligenter Fertigung, intelligentem Lagerwesen sowie Sicherheit in Industrie und Bergbau.
Laut einer Marktstudie von Techno Systems hat UWB ein ähnliches Marktpotenzial wie Bluetooth und Wi-Fi. Es wird prognostiziert, dass die weltweiten Auslieferungen von UWB-Chips bis 2027 über 1,2 Milliarden Einheiten erreichen werden.
Die UWB-Datenübertragungstechnologie erschien erstmals in den 1960er Jahren und wurde hauptsächlich in militärischen Radar-, Ortungs- und Kommunikationssystemen eingesetzt. Im Jahr 2002 öffnete die US-amerikanische Federal Communications Commission (FCC) das Frequenzband von 3,1 GHz bis 10,6 GHz für UWB zur Innenraumkommunikation, was den Eintritt der Technologie in den zivilen Bereich markierte. Frühe UWB-Lösungen auf Basis des 802.15.3a-Protokolls konzentrierten sich auf die Kurzstrecken-Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung, zogen sich jedoch aufgrund von Problemen wie hohem Stromverbrauch, hohen Kosten und fragmentierten Industriestandards aus dem kommerziellen Markt zurück. Der 2004 eingeführte Standard 802.15.4a/z hingegen machte die zentimetergenaue Hochpräzisionsortung zur Kernfähigkeit und unterstützte gleichzeitig Datenübertragungsraten von bis zu 27 Mbit/s, was ihn zum vorherrschenden technologischen Paradigma für die industrielle Umsetzung machte.
Bevor es im Apple iPhone 11 zum Einsatz kam, war UWB bereits in über 8 Millionen Geräten in mehr als 40 vertikalen Bereichen (Industrie, Automobil, Konsum) implementiert. Der Positionsvorteil von UWB ergibt sich aus seiner TOF-Technologie (Time of Flight). Im Vergleich zu anderen RF-Technologien, die auf RSSI angewiesen sind, erreicht UWB mit einer Zuverlässigkeit von über 99 % eine zentimetergenaue Positionierungsgenauigkeit, während andere Technologien nur metergenaue Genauigkeit bei einer Zuverlässigkeit von etwa 70 % bieten. Die extrem hohe Bandbreite von 500 MHz ist der Schlüssel zur Erzielung dieser hohen Genauigkeit. Darüber hinaus ermöglichen die extrem kurze Datenpaket-Austauschzeit (10 Millisekunden) und das Distanzgrenzprotokoll von UWB unter dem AES-Verschlüsselungssystem eine Positionsaktualisierungsrate von bis zu 100 Mal pro Sekunde, wodurch eine multifunktionale Matrix aus „Ortung + sicherer Zugang + Radar“ entsteht.
Im Januar 2020 übernahm der RF-Lösungsanbieter Qorvo das auf UWB-Technologie spezialisierte Unternehmen Decawave und integrierte dessen Produkte, IP-Portfolio und Team. Das von Qorvo im Jahr 2025 eingeführte Produkt der dritten Generation, der QM35826, basiert auf einer Open-Source-Programmierarchitektur und HF-Leistung und zielt darauf ab, die Industrialisierung der UWB-Technologie voranzutreiben. Die früheren Produkte DW1000, DW3000, QPF5100Q (Automotive) und QM3582x (Allgemein) wurden bereits in Bereichen wie industrieller Asset-Tracking, hochpräziser Innenraumortung, intelligenter Radarerkennung und Personensicherheitsmanagement in Werksgeländen eingesetzt. Die kumulierten Auslieferungen dieser Chips übersteigen 10 Millionen Einheiten, die der Module über eine Million.
Der QM35826, ein UWB-SoC-Chip, basiert auf der QM3582x-Architektur und verwendet ein „All-in-One“-Hardware-Design. Dies ändert die traditionelle Bindung von UWB-Chip-Firmware an die Systemarchitektur und bietet Herstellern von Industrieanlagen die volle technologische Autonomie über die gesamte Kette. Der Chip unterstützt Kunden bei der flexiblen Integration eigener Protokollstapel und differenzierender Algorithmen und kann an Szenarien wie industrielle Asset-Rückverfolgung und -Tracking, hochpräzise Innenraumnavigation, intelligente Radarerkennung und Personensicherheitsmanagement in Werksgeländen angepasst werden. Der QM35826 ist mit einer konfigurierbaren Vier-Antennen-Architektur (2 Sender, 4 Empfänger) ausgestattet, unterstützt Empfangsdiversitätstechnologie und den industriellen omlox-Standard. Die Entfernungsmessgenauigkeit wird auf ±5 cm kontrolliert, die Genauigkeit des Ankunftswinkels (AoA) beträgt ±2 Grad, und es werden 2D-AoA, 360-Grad-Rundum-AoA sowie 3D-AoA-Mehrdimensionsortungsfähigkeiten unterstützt.
In Bezug auf die Sicherheit integriert der QM35826 auf der Hardwareebene dedizierte RSA-, ECC-, SHA- und AES-Verschlüsselungsbeschleuniger sowie einen echten Zufallszahlengenerator (TRNG). Dies ermöglicht Operationen wie Datenverschlüsselung, Geräteidentitätsauthentifizierung und dynamisches Schlüsselmanagement. Auf der Ebene der Kernentfernungsmessung ist er mit einem verschlüsselten Zeitstempel (Scrambled Time Stamp) und einem verbesserten Time-of-Flight (ToF)-Sicherheitsmechanismus ausgestattet, um Bedrohungen wie Entfernungsmessungsbetrug, Datenmanipulation und Man-in-the-Middle-Angriffe zu verhindern. In Bezug auf Peripheriegeräte ist der QM35826 mit einem vollständigen Satz industrieller Standard-Peripherieschnittstellen ausgestattet, die eine direkte Anbindung an industrielle Sensoren, speicherprogrammierbare Steuerungen, Anzeigeterminals, Aktoren und andere Geräte ermöglichen. Im Tiefschlafmodus beträgt der Betriebsstrom nur 2 Mikroampere (ohne Datenerhalt), im normalen Schlafmodus 38 Mikroampere (mit SRAM-Datenerhalt), was eine Langzeitstromversorgung mit Knopfzellenbatterien ermöglicht.
Qorvo bedient seine Kunden durch die Integration von Chips, Modulen, Algorithmen und Produktionsressourcen und fördert so das Wachstum des UWB-Ökosystems. Das Unternehmen baut seine Technologie-Roadmap rund um Full-Stack-Lösungen, Standardisierung und Szenarioanpassung auf und hat einen industriellen Kooperationskreislauf aus „Herstellerunterstützung – lokale Lösungspartner – Endkunden“ etabliert. Die Technologie-Roadmap konzentriert sich auf „schlüsselfertige“ Lösungen, die die für die Dienstschicht, die Infrastrukturschicht sowie die Personen- und Asset-Tracking-Schicht erforderlichen Hardwarekomponenten abdecken. Über ein Partnernetzwerk werden vollständige Unterstützungsketten für Antennendesign, fertige Module, White-Label-Komplettgeräte und Ortungs-Engines bereitgestellt. Die Entwicklungsstrategie hält an der Standardisierung fest, wobei die Entwicklung skalierbarer Lösungen auf Basis der FiRa- und omlox-Standards im Vordergrund steht, während gleichzeitig durch die Transceiver-Produktlinie Raum für flexible Anpassungen erhalten bleibt. Kürzlich organisierte Qorvo spezielle Online-Schulungen für über ein Dutzend Kern-Unabhängige Designhäuser (IDH), um direkter auf die Anforderungen industrieller Kunden in China eingehen zu können.
