Ultra Wideband (UWB) și semnificația acesteia [Explicat]

De la noul anunțat Note 20 Ultra de la Samsung până la cele mai recente oferte ale Apple: seria iPhone 11 (anunțată anul trecut), începem să vedem că tehnologia Ultra Wideband (UWB) își face drum spre smartphone-uri, producătorii (deși, câțiva, în acest moment) încep să-l implementeze pe ofertele lor de top. În cazul Apple, compania pretinde că beneficiază cel mai mult de pe urma UWB, AirDrop, în timp ce, cu Samsung, este Nearby Share — echivalentul Google cu AirDrop — pentru care tehnologia promite să îmbunătățească experiența, pentru partajarea conținutului wireless. Dar ce este exact tehnologia Ultra Wideband, cum funcționează și care sunt unele dintre aplicațiile acesteia? Răspunsuri la acestea și multe altele în acest explicator.

Ce este Ultra Wideband (UWB)?

UWB este o tehnologie de conștientizare spațială care ajută smartphone-urile să localizeze dispozitivele din apropiere în mod eficient pentru a stabili conectivitatea și a transfera conținut. Este, în esență, un protocol care este destinat utilizării pe distanță scurtă și utilizează tehnologia radio pentru a localiza și comunica cu dispozitivele din apropiere. Pentru a face acest lucru, tehnologia folosește o mare parte a spectrului de frecvență radio pentru a utiliza undele radio de putere foarte mică și lățime de bandă mare pentru a face schimb de date și informații între dispozitive. De fapt, numele, ultra-wideband, provine de la baza protocolului pe o gamă de frecvență relativ largă (3,1 până la 10,6 GHz) cu o lățime de bandă mare (500 MHz).

Chiar dacă Apple a implementat pentru prima dată UWB pe un smartphone cu gama sa iPhone 11 (folosind cipul U1) în 2019, tehnologia există de câteva decenii. Și, în general, a fost supus unor restricții, inițial, armata SUA fiind singura autoritate care deține dreptul de a utiliza tehnologia. În cele din urmă, cu ani mai târziu, în 2002, când Comisia Federală de Comunicații (FCC) a autorizat utilizarea fără licență a UWB (în intervalul de frecvență între 3,1 și 10,6 GHz), tehnologia a început să vadă implementări în telecomunicații, radar, imagini, și domenii similare.

Vorbind despre implementarea tehnologiei în smartphone-uri, printre alte aplicații, UWB poate fi folosit pentru a ajuta un dispozitiv să descopere dispozitivele/obiectele din apropiere într-un spațiu fizic mic pentru a le localiza (sau comunica cu) mai precis. Cu gama Apple iPhone 11, tehnologia este folosită folosind cipul U1, care ajută dispozitivul să detecteze cu precizie alte dispozitive din apropiere care sunt deschise să accepte conținut prin AirDrop. Astfel, făcând descoperirea și comunicarea între dispozitive rapide și fără probleme și oferind utilizatorilor posibilitatea de a îndrepta pur și simplu dispozitivele pentru a descoperi și transfera conținut.

La fel ca Apple, cu noul lansat Note 20 Ultra, Samsung urmează același principiu și se bazează pe el pentru a include tehnologia într-un mod care îmbunătățește experiența de utilizare a Nearby Share - utilitarul Google încorporat nativ pentru partajarea fără fir de conținut - făcând descoperirea și comunicarea dispozitivelor rapide, precise și convenabile.

Cum funcționează tehnologia Ultra Wideband (UWB)?

Pentru a putea descoperi și comunica cu dispozitivele, tehnologia Ultra Wideband presupune utilizarea atât a unui transmițător, cât și a unui receptor. Procesul implică de obicei un transmițător UWB care folosește un spectru mare de unde radio și utilizează undele cu o lățime de bandă mare (și o putere foarte mică) pentru a trimite impulsuri într-o zonă pe intervale de timp periodice mici. În timp ce acest lucru are loc, un receptor, la celălalt capăt, captează aceste impulsuri și le transpune în date pentru a efectua operațiuni suplimentare după cum este necesar. În plus, în funcție de scenariul de utilizare în care este utilizată tehnologia UWB, aceasta poate fi modificată și utilizată în consecință.

Atunci când are loc o comunicare similară între două smartphone-uri (echipate cu UWB), măsurarea se realizează folosind măsurarea timpului de zbor (ToF), ceva care este utilizat în RADAR (Detecție și distanță radio). Pentru a spune simplu, ToF este timpul necesar unui impuls pentru a parcurge o distanță între două puncte. Deoarece undele radio utilizate cu UWB au o putere foarte mică (și lățime de bandă mare: 500 MHz), este mai ușor să transferați cantități mari de impulsuri la viteze mai mari. Astfel, luând în considerare o mai bună acuratețe a locației în timp real.

Chiar dacă lățimea de bandă mare a undei utilizate este utilă în transmiterea datelor pe distanțe scurte, iar frecvența sa ridicată ajută la păstrarea unor cantități mari de date, același lucru nu este valabil și pentru spațiile fizice destul de mari care constituie o mulțime de obstacole, cum ar fi pereții. Deoarece, spre deosebire de Wi-Fi, care utilizează și unde radio, UWB nu poate pătrunde eficient semnalele printr-un perete și, prin urmare, necesită o linie vizuală (LOS) clară pentru o comunicare și o descoperire mai bune. În plus, în unele cazuri, este nevoie de un sistem de antenă externă pentru a mări raza de acțiune și, la rândul său, recepția.

Cum este Ultra Wideband (UWB) diferit de Bluetooth și Wi-Fi?

Indiferent de tehnologia radio despre care vorbiți, fie că este UWB, Wi-Fi sau Bluetooth, fiecare dintre ele poate fi utilizată în sisteme de localizare în timp real. Aceasta înseamnă că aceste tehnologii fără fir oferă capacitatea de a ajuta la localizarea unui obiect sau de a descoperi alte dispozitive în apropierea acestuia. Și, prin urmare, pot fi utilizate într-un sistem în funcție de cerințele și de aplicarea acestuia - deși, eficacitatea lor este ceva care îi diferențiază în mare măsură.

Wi-Fi este unul dintre cele mai comune și mai larg adoptate protocoale de rețea fără fir pentru conectivitate. Este folosit în principal pentru rețea și acces la internet. Diferite versiuni de Wi-Fi oferă o rază și viteză diferite, 2,4 GHz și 5 GHz fiind benzile proeminente utilizate. Spre deosebire de UWB, Wi-Fi folosește o bandă de frecvență îngustă care permite o rată de transmisie mult mai mică, ceea ce este unul dintre cele mai mari dezavantaje ale sale față de UWB. Mai mult, deoarece benzile de undă au o rată de absorbție ridicată, ele necesită un LOS clar pentru a oferi o conectivitate mai bună. Valoarea cheie folosită pentru a determina calitatea unei conexiuni este, de obicei, puterea semnalului acesteia, care funcționează în cazul unei conexiuni la internet, dar nu este așa atunci când vine vorba de descoperire. Și tocmai asta limitează Wi-Fi-ul să fie un protocol preferat pentru descoperirea și localizarea obiectelor din apropiere.

La fel ca Wi-Fi, Bluetooth se bazează și pe unde în banda îngustă de frecvență și, prin urmare, nu oferă eficacitatea cu care concurentul său, UWB, transmite impulsuri. În mod similar, atunci când vine vorba de descoperirea obiectelor din apropiere, Bluetooth folosește puterea semnalului ca măsură de determinare a calității semnalului, care, așa cum am menționat deja, nu este cea mai eficientă modalitate de a identifica locația exactă a unui obiect în apropiere. Și, prin urmare, ca și Wi-Fi, Bluetooth rămâne în urmă cu UWB atunci când vine vorba de descoperirea obiectelor și dispozitivelor din apropiere.

Care sunt unele aplicații ale Ultra Wideband (UWB)?

Având în vedere că tehnologia are capacitatea de a descoperi cu precizie dispozitivele din apropiere și de a transfera conținut fără fir într-un mod rapid și fără probleme, există numeroase scenarii de utilizare în care UWB se poate dovedi a fi benefic. Și, în unele cazuri, chiar mai bine decât protocoalele utilizate în prezent.

În afară de smartphone-uri, unde tehnologia ajută la partajarea conținutului sau poate ajuta la determinarea/localizarea altor dispozitive în apropiere, UWB poate fi utilizat în realitate augmentată (AR), navigație, plăți mobile, accesul vehiculelor, navigație interioară, urmărirea activelor, industria auto, aplicații medicale și diverse alte scopuri.

Ce oferă tehnologia Ultra Wideband (UWB) pentru viitor?

După cum putem vedea cu cea mai recentă ofertă Samsung, Galaxy Note 20 Ultra, compania implementează UWB pe dispozitiv pentru a oferi o funcționalitate mai bună cu Nearby Share. Desigur, aceasta este doar o aplicație pe care compania a evidențiat-o pentru a valorifica tehnologia UWB de acum. Și probabil că există o grămadă de alte scenarii de utilizare care pot fi folosite la fel. În mod similar, adoptarea de către Apple pentru același cu gama sa iPhone 11 poate deschide și posibilități pentru alte aplicații care profită de datele exacte de poziție, pentru a oferi funcționalități mai bune (și chiar funcționalități noi) odată ce dezvoltatorii obțin acces complet la cipul U1 și încep. valorificându-și puterea.

În mod similar, putem vedea și companii de urmărire a activelor care folosesc UWB pentru a le permite utilizatorilor să-și urmărească cu exactitate bunurile și să aibă un control mai bun asupra acestora. Ca să nu mai vorbim de câteva scenarii de utilizare din secțiunea de aplicații, cum ar fi domeniul medical: care poate oferi imagini mai bune, urmărirea pacientului și un control mai bun asupra intervenției chirurgicale autonome; industria auto: care poate deveni mai bun la detectarea obiectelor din apropiere și poate îmbunătăți experiența de conducere autonomă, făcând, totodată, siguranța; Perspectiva aplicației și domeniul de utilizare pentru UWB este enorm de largă și putem spera să vedem mai bine în anii următori în diferite industrii.