L'Ultra Wideband (UWB) et son importance [Explication]

Du Note 20 Ultra récemment annoncé de Samsung aux dernières offres d'Apple : la série iPhone 11 (annoncée l'année dernière), nous commençons à voir la technologie Ultra Wideband (UWB) faire son chemin vers les smartphones, avec des fabricants (bien que quelques-uns, en ce moment) commencent à l'implémenter sur leurs offres haut de gamme. Dans le cas d'Apple, c'est AirDrop que l'entreprise prétend bénéficier le plus de l'UWB, alors que, avec Samsung, c'est Near Share — l'équivalent Google d'AirDrop — dont la technologie promet d'améliorer l'expérience, pour le partage de contenu sans fil. Mais qu'est-ce que la technologie Ultra Wideband exactement, comment fonctionne-t-elle et quelles sont certaines de ses applications ? Réponses à ces questions et plus encore dans cet explicatif.

Qu'est-ce que l'ultra large bande (UWB) ?

UWB est une technologie de reconnaissance spatiale qui aide les smartphones à localiser efficacement les appareils à proximité pour établir la connectivité et transférer du contenu. Il s'agit essentiellement d'un protocole destiné à être utilisé à courte portée et qui utilise la technologie radio pour localiser et communiquer avec des appareils à proximité. Pour ce faire, la technologie exploite une grande partie du spectre des fréquences radio pour utiliser les ondes radio à très faible puissance et à large bande passante pour échanger des données et des informations entre les appareils. En fait, le nom, ultra-large bande, vient du fait que le protocole s'appuie sur une gamme de fréquences relativement large (3,1 à 10,6 GHz) avec une bande passante élevée (500 MHz).

Même si c'est Apple qui a implémenté UWB pour la première fois sur un smartphone avec sa gamme iPhone 11 (utilisant la puce U1) en 2019, la technologie existe depuis plusieurs décennies. Et dans l'ensemble, a été soumis à des restrictions, au départ, l'armée américaine étant la seule autorité possédant le droit d'utiliser la technologie. Finalement, des années plus tard, c'est en 2002, lorsque la Federal Communications Commission (FCC) a autorisé l'utilisation sans licence de l'UWB (dans la gamme de fréquences comprise entre 3,1 et 10,6 GHz), que la technologie a commencé à voir des implémentations dans les télécommunications, les radars, l'imagerie, et domaines similaires.

Parlant de la mise en œuvre de la technologie dans les smartphones, entre autres applications, UWB peut être utilisé pour aider un appareil à découvrir les appareils/objets à proximité dans un petit espace physique pour les localiser (ou communiquer avec) avec plus de précision. Avec la gamme iPhone 11 d'Apple, la technologie est utilisée à l'aide de la puce U1, qui aide l'appareil à détecter avec précision d'autres appareils à proximité qui sont ouverts à l'acceptation de contenu via AirDrop. Ainsi, rendre la découverte et la communication entre les appareils rapides et sans tracas, et offrir aux utilisateurs la possibilité de simplement pointer les appareils pour découvrir et transférer du contenu.

Tout comme Apple, avec le nouveau Note 20 Ultra, Samsung suit le même principe et s'appuie sur lui pour inclure la technologie d'une manière qui améliore l'expérience d'utilisation du partage à proximité - l'utilitaire intégré natif de Google pour le partage de contenu sans fil - en rendant la découverte et la communication des appareils rapides, précises et pratiques.

Comment fonctionne la technologie Ultra Wideband (UWB) ?

Pour pouvoir découvrir et communiquer avec des appareils, la technologie Ultra Wideband implique l'utilisation à la fois d'un émetteur et d'un récepteur. Le processus implique généralement un émetteur UWB qui exploite un large spectre d'ondes radio et utilise les ondes avec une bande passante élevée (et une très faible puissance) pour envoyer des impulsions dans une zone sur de petits intervalles de temps périodiques. Pendant que cela se produit, un récepteur, à l'autre extrémité, capture ces impulsions et les traduit en données pour effectuer d'autres opérations selon les besoins. De plus, selon le scénario d'utilisation dans lequel la technologie UWB est utilisée, elle peut être modifiée et utilisée en conséquence.

Lorsqu'une communication similaire a lieu entre deux smartphones (équipés d'UWB), la télémétrie est réalisée à l'aide de la mesure du temps de vol (ToF), ce qui est utilisé dans RADAR (Radio Detection and Ranging). Pour le dire simplement, ToF est le temps qu'il faut à une impulsion pour parcourir une distance entre deux points. Étant donné que les ondes radio utilisées avec UWB sont de très faible puissance (et une bande passante élevée : 500 MHz), il est plus facile de transférer de grandes quantités d'impulsions à des vitesses plus rapides. Ainsi, la prise en compte d'une meilleure précision de localisation en temps réel.

Même si la bande passante élevée de l'onde utilisée est utile pour relayer des données sur de courtes distances et que sa fréquence élevée aide à contenir de grandes quantités de données, il n'en va pas de même pour les espaces physiques assez grands qui constituent de nombreux obstacles comme les murs. Étant donné que, contrairement au Wi-Fi, qui utilise également des ondes radio, l'UWB ne peut pas pénétrer efficacement les signaux à travers un mur et nécessite donc une ligne de visée (LOS) claire pour une meilleure communication et découverte. De plus, dans certains cas, un système d'antenne externe est nécessaire pour augmenter la portée et, par conséquent, la réception.

En quoi l'ultra large bande (UWB) est-il différent du Bluetooth et du Wi-Fi ?

Quelle que soit la technologie radio dont vous parlez, que ce soit UWB, Wi-Fi ou Bluetooth, chacune d'entre elles peut être utilisée dans les systèmes de localisation en temps réel. Cela signifie que ces technologies sans fil offrent la possibilité d'aider à localiser un objet ou à découvrir d'autres appareils à proximité. Et peuvent donc être employés dans un système en fonction de ses exigences et de son application - bien que leur efficacité soit quelque chose qui les différencie largement.

Le Wi-Fi est l'un des protocoles de réseau sans fil les plus courants et les plus largement adoptés pour la connectivité. Il est principalement utilisé pour la mise en réseau et l'accès à Internet. Différentes versions de Wi-Fi offrent une portée et une vitesse différentes, 2,4 GHz et 5 GHz étant les bandes les plus utilisées. Contrairement à UWB, le Wi-Fi utilise une bande de fréquence étroite qui permet un taux de transmission beaucoup plus faible, ce qui est l'un de ses plus grands inconvénients par rapport à UWB. De plus, comme les bandes d'ondes ont un taux d'absorption élevé, elles nécessitent un LOS clair pour offrir une meilleure connectivité. La mesure clé utilisée pour déterminer la qualité d'une connexion est généralement la force de son signal, qui fonctionne dans le cas d'une connexion Internet, mais pas lorsqu'il s'agit de découvrabilité. Et c'est exactement ce qui empêche le Wi-Fi d'être un protocole privilégié pour découvrir et localiser des objets à proximité.

Tout comme le Wi-Fi, Bluetooth s'appuie également sur les ondes dans la bande de fréquence étroite et n'offre donc pas l'efficacité avec laquelle son concurrent, UWB, diffuse des impulsions. De même, lorsqu'il s'agit de découvrir des objets à proximité, Bluetooth utilise la force du signal comme mesure pour déterminer la qualité du signal, ce qui, comme nous l'avons déjà mentionné, n'est pas le moyen le plus efficace d'identifier l'emplacement précis d'un objet à proximité. Et donc, comme le Wi-Fi, Bluetooth est également en retard sur UWB lorsqu'il s'agit de découvrir des objets et des appareils à proximité.

Quelles sont les applications de l'Ultra Wideband (UWB) ?

Avec la technologie possédant la capacité de découvrir avec précision les appareils à proximité et de transférer du contenu sans fil de manière rapide et sans tracas, il existe de nombreux scénarios d'utilisation où l'UWB peut s'avérer bénéfique. Et, dans certains cas, même mieux que les protocoles actuellement utilisés.

Outre les smartphones, où la technologie facilite le partage de contenu ou peut aider à déterminer/localiser d'autres appareils à proximité, UWB peut être utilisé dans la réalité augmentée (AR), la navigation, les paiements mobiles, l'accès aux véhicules, la navigation intérieure, le suivi des actifs, l'industrie automobile, applications médicales et diverses autres fins.

Que réserve la technologie Ultra Wideband (UWB) pour l'avenir ?

Comme nous pouvons le voir avec la dernière offre Samsung, le Galaxy Note 20 Ultra, la société implémente UWB sur l'appareil pour offrir une meilleure fonctionnalité avec le partage à proximité. Bien sûr, il ne s'agit que d'une application que la société a mise en évidence pour tirer parti de la technologie UWB à partir de maintenant. Et il existe probablement un tas d'autres scénarios d'utilisation qui peuvent être utilisés de la même manière. De même, l'adoption d'Apple pour la même chose avec sa gamme d'iPhone 11 peut également ouvrir les possibilités pour d'autres applications tirant parti des données de position précises, pour fournir une meilleure fonctionnalité (et même de nouvelles fonctionnalités) une fois que les développeurs obtiennent un accès complet à la puce U1 et démarrent tirant parti de sa puissance.

De même, nous pouvons également voir des sociétés de suivi des actifs utiliser UWB pour permettre aux utilisateurs de suivre avec précision leurs biens et d'avoir un meilleur contrôle sur ceux-ci. Sans oublier, quelques scénarios de cas d'utilisation de la section des applications, tels que le domaine médical : qui peut offrir une meilleure imagerie, un meilleur suivi des patients et un meilleur contrôle de la chirurgie autonome ; l'industrie automobile : qui peut améliorer la détection des objets à proximité et améliorer l'expérience de conduite autonome tout en la rendant plus sûre ; la perspective d'application et le champ d'utilisation de l'UWB sont extrêmement larges, et nous pouvons espérer en voir mieux dans les années à venir dans différentes industries.