Ultra Wideband (UWB) e seu significado [Explicado]

Do recém-anunciado Note 20 Ultra da Samsung às últimas ofertas da Apple: a série iPhone 11 (anunciada no ano passado), estamos começando a ver a tecnologia Ultra Wideband (UWB) chegando aos smartphones, com fabricantes (embora alguns, no momento) começando a implementá-lo em suas ofertas top-of-the-line. No caso da Apple, é o AirDrop que a empresa afirma se beneficiar mais do UWB, enquanto, com a Samsung, é o Near Share — o equivalente do Google ao AirDrop — que a tecnologia promete melhorar a experiência, para compartilhamento de conteúdo sem fio. Mas o que exatamente é a tecnologia Ultra Wideband, como ela funciona e quais são algumas de suas aplicações? Respostas a estas e mais neste explicador.

O que é banda ultralarga (UWB)?

UWB é uma tecnologia de reconhecimento espacial que ajuda os smartphones a localizar dispositivos próximos de forma eficaz para estabelecer conectividade e transferir conteúdo. É, essencialmente, um protocolo que se destina a ser utilizado em curto alcance e utiliza tecnologia de rádio para localizar e comunicar com dispositivos nas proximidades. Para fazer isso, a tecnologia aproveita uma grande parte do espectro de frequência de rádio para utilizar as ondas de rádio de baixíssima potência e alta largura de banda para trocar dados e informações entre dispositivos. Na verdade, o nome, banda ultralarga, vem da dependência do protocolo em uma faixa de frequência relativamente ampla (3,1 a 10,6 GHz) com uma largura de banda alta (500 MHz).

Embora seja a Apple quem implementou o UWB pela primeira vez em um smartphone com sua linha iPhone 11 (usando o chip U1) em 2019, a tecnologia existe há algumas décadas. E, em geral, foi sujeito a restrições, inicialmente, sendo os militares dos EUA a única autoridade que possui o direito de usar a tecnologia. Eventualmente, anos depois, foi em 2002, quando a Federal Communications Commission (FCC) autorizou o uso não licenciado de UWB (na faixa de frequência entre 3,1 a 10,6 GHz), que a tecnologia começou a ver implementações em telecomunicações, radar, imagem, e campos semelhantes.

Falando sobre a implementação da tecnologia em smartphones, entre outras aplicações, o UWB pode ser usado para ajudar um dispositivo a descobrir os dispositivos/objetos próximos em um pequeno espaço físico para localizá-los (ou se comunicar com eles) com mais precisão. Com a linha iPhone 11 da Apple, a tecnologia é empregada usando o chip U1, que ajuda o dispositivo a detectar com precisão outros dispositivos próximos que estão abertos para aceitar conteúdo via AirDrop. Assim, tornando a descoberta e comunicação entre dispositivos rápida e sem complicações, e oferecendo aos usuários a capacidade de simplesmente apontar dispositivos para descobrir e transferir conteúdo.

Assim como a Apple, com o recém-lançado Note 20 Ultra, a Samsung está seguindo o mesmo princípio e aproveitando-o para incluir a tecnologia de uma forma que melhora a experiência de usar o Near Share - o utilitário integrado nativo do Google para compartilhamento de conteúdo sem fio - tornando a descoberta e a comunicação de dispositivos rápidas, precisas e convenientes.

Como funciona a tecnologia Ultra Wideband (UWB)?

Para poder descobrir e se comunicar com dispositivos, a tecnologia Ultra Wideband envolve o uso de um transmissor e um receptor. O processo geralmente envolve um transmissor UWB que aproveita um grande espectro de ondas de rádio e utiliza as ondas com uma largura de banda alta (e potência muito baixa) para enviar pulsos em uma área em pequenos intervalos de tempo periódicos. Enquanto isso, um receptor, do outro lado, captura esses pulsos e os traduz em dados para realizar outras operações conforme necessário. Além disso, dependendo do cenário de caso de uso em que a tecnologia UWB é usada, ela pode ser modificada e usada de acordo.

Quando ocorre uma comunicação semelhante entre dois smartphones (equipados com UWB), o alcance é realizado através da medição do Tempo de Vôo (ToF), algo que é usado no RADAR (Radio Detection and Ranging). Simplificando, ToF é a quantidade de tempo que um pulso leva para percorrer uma distância entre dois pontos. Como as ondas de rádio usadas com UWB têm potência muito baixa (e largura de banda alta: 500 MHz), é mais fácil transferir grandes quantidades de pulsos em velocidades mais rápidas. Assim, contabilizando uma melhor precisão de localização em tempo real.

Embora a alta largura de banda da onda empregada seja útil na transmissão de dados em curtas distâncias, e sua alta frequência ajude a armazenar grandes quantidades de dados, o mesmo não vale para espaços físicos razoavelmente grandes que constituem muitos obstáculos como paredes. Uma vez que, ao contrário do Wi-Fi, que também usa ondas de rádio, o UWB não consegue penetrar os sinais através de uma parede de forma eficaz e, portanto, requer uma linha de visão clara (LOS) para melhor comunicação e descoberta. Além disso, em alguns casos, existe a necessidade de um sistema de antena externa para aumentar o alcance e, por sua vez, a recepção.

Como a banda ultralarga (UWB) é diferente do Bluetooth e do Wi-Fi?

Independentemente de qual tecnologia de rádio você fala, seja UWB, Wi-Fi ou Bluetooth, cada uma delas pode ser usada em sistemas de localização em tempo real. O que isso significa é que essas tecnologias sem fio oferecem a capacidade de ajudar a localizar um objeto ou descobrir outros dispositivos nas proximidades. E podem, portanto, ser empregados em um sistema em função de seus requisitos e aplicação — embora sua eficácia seja algo que os diferencia amplamente.

O Wi-Fi é um dos protocolos de rede sem fio mais comuns e amplamente adotados para conectividade. É usado principalmente para rede e acesso à Internet. Diferentes versões de Wi-Fi oferecem alcance e velocidade diferentes, com 2,4 GHz e 5 GHz sendo as bandas proeminentes em uso. Ao contrário do UWB, o Wi-Fi usa uma banda de frequência estreita que permite uma taxa de transmissão muito menor, que é uma de suas maiores desvantagens em relação ao UWB. Além disso, como as bandas de onda têm uma alta taxa de absorção, elas exigem um LOS claro para oferecer melhor conectividade. A principal métrica usada para determinar a qualidade de uma conexão geralmente é a intensidade do sinal, que funciona no caso de uma conexão com a Internet, mas não quando se trata de descoberta. E é exatamente isso que limita o Wi-Fi de ser um protocolo preferido para descobrir e localizar objetos próximos.

Assim como o Wi-Fi, o Bluetooth também conta com ondas na faixa de frequência estreita e, portanto, não oferece a eficácia com que seu concorrente, UWB, transmite pulsos. Da mesma forma, quando se trata de descobrir objetos próximos, o Bluetooth utiliza a força do sinal como métrica para determinar a qualidade do sinal, o que, como já mencionamos, não é a forma mais eficaz de identificar a localização exata de um objeto próximo. E, portanto, como o Wi-Fi, o Bluetooth também fica atrás do UWB quando se trata de descobrir objetos e dispositivos próximos.

Quais são algumas aplicações de Ultra Wideband (UWB)?

Com a tecnologia que possui a capacidade de descobrir com precisão dispositivos próximos e transferir conteúdo sem fio de maneira rápida e sem complicações, existem vários cenários de casos de uso em que o UWB pode ser benéfico. E, em alguns casos, até melhor do que os protocolos atualmente em uso.

Além de smartphones, onde a tecnologia auxilia no compartilhamento de conteúdo ou pode ajudar a determinar/localizar outros dispositivos nas proximidades, o UWB pode ser usado em realidade aumentada (AR), navegação, pagamentos móveis, acesso de veículos, navegação interna, rastreamento de ativos, indústria automotiva, aplicações médicas e vários outros fins.

O que a tecnologia Ultra Wideband (UWB) reserva para o futuro?

Como podemos ver com a mais recente oferta da Samsung, o Galaxy Note 20 Ultra, a empresa está implementando o UWB no dispositivo para oferecer melhor funcionalidade com o Near Share. Claro, este é apenas um aplicativo que a empresa destacou para alavancar a tecnologia UWB a partir de agora. E provavelmente há vários outros cenários de caso de uso que o mesmo pode ser usado. Da mesma forma, a adoção da Apple para o mesmo com sua linha de iPhone 11 também pode abrir as possibilidades para outros aplicativos aproveitando os dados de posição precisos, para fornecer melhor funcionalidade (e até novas funcionalidades) uma vez que os desenvolvedores tenham acesso completo ao chip U1 e comecem aproveitando seu poder.

Da mesma forma, também podemos ver empresas de rastreamento de ativos usando UWB para permitir que os usuários rastreiem com precisão seus pertences e tenham melhor controle sobre os mesmos. Sem contar alguns cenários de casos de uso da seção de aplicativos, como área médica: que pode oferecer melhores imagens, rastreamento de pacientes e melhor controle sobre cirurgias autônomas; indústria automotiva: que pode melhorar a detecção de objetos próximos e melhorar a experiência de condução autônoma, além de torná-la segura; a perspectiva de aplicação e o escopo de uso do UWB são imensamente amplos, e esperamos vê-lo melhor nos próximos anos em diferentes setores.