Ultra Wideband (UWB) และความสำคัญของมัน [อธิบาย]

ตั้งแต่ Note 20 Ultra ที่เพิ่งประกาศใหม่จาก Samsung ไปจนถึงข้อเสนอล่าสุดของ Apple: iPhone 11 series (ประกาศเมื่อปีที่แล้ว) เราเริ่มเห็นเทคโนโลยี Ultra Wideband (UWB) มาถึงสมาร์ทโฟนโดยมีผู้ผลิต (แม้ว่าจะมีคู่ ในขณะนี้) เริ่มนำไปใช้ในข้อเสนอระดับแนวหน้า ในกรณีของ Apple คือ AirDrop ที่บริษัทอ้างว่าจะได้รับประโยชน์สูงสุดจาก UWB ในขณะที่สำหรับ Samsung จะเป็นการแชร์ใกล้เคียง ซึ่งเทียบเท่ากับ AirDrop ของ Google ซึ่งเทคโนโลยีนี้สัญญาว่าจะปรับปรุงประสบการณ์สำหรับการแชร์เนื้อหาแบบไร้สาย แต่เทคโนโลยีอัลตร้าไวด์แบนด์คืออะไร มันทำงานอย่างไร และมีแอพพลิเคชั่นอะไรบ้าง? คำตอบสำหรับสิ่งเหล่านี้และอื่น ๆ ในตัวอธิบายนี้

อัลตร้าไวด์แบนด์ (UWB) คืออะไร?

UWB เป็นเทคโนโลยีการรับรู้เชิงพื้นที่ที่ช่วยให้สมาร์ทโฟนสามารถระบุตำแหน่งอุปกรณ์ใกล้เคียงได้อย่างมีประสิทธิภาพเพื่อสร้างการเชื่อมต่อและถ่ายโอนเนื้อหา โดยพื้นฐานแล้วมันคือโปรโตคอลที่มีไว้สำหรับใช้ในระยะสั้นและใช้เทคโนโลยีวิทยุเพื่อค้นหาและสื่อสารกับอุปกรณ์ที่อยู่ใกล้เคียง ในการทำเช่นนี้ เทคโนโลยีได้ใช้ประโยชน์จากคลื่นความถี่วิทยุส่วนใหญ่เพื่อใช้ประโยชน์จากคลื่นวิทยุที่มีกำลังต่ำและแบนด์วิดธ์สูงในการแลกเปลี่ยนข้อมูลและข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ต่างๆ ตามจริงแล้ว ชื่ออัลตร้าไวด์แบนด์นั้นมาจากการที่โปรโตคอลใช้ช่วงความถี่ที่ค่อนข้างกว้าง (3.1 ถึง 10.6 GHz) ที่มีแบนด์วิดท์สูง (500 MHz)

แม้ว่า Apple จะเป็นผู้ใช้ UWB เป็นครั้งแรกในสมาร์ทโฟนด้วย iPhone 11 (ใช้ชิป U1) ในปี 2019 แต่เทคโนโลยีนี้มีมานานหลายทศวรรษแล้ว และโดยรวมแล้วอยู่ภายใต้ข้อจำกัดในขั้นต้น โดยกองทัพสหรัฐฯ เป็นผู้มีอำนาจเพียงคนเดียวที่มีสิทธิ์ใช้เทคโนโลยีนี้ ในที่สุด เมื่อหลายปีก่อน ในปี 2002 เมื่อ Federal Communications Commission (FCC) อนุญาตให้ใช้ UWB โดยไม่ได้รับอนุญาต (ในช่วงความถี่ระหว่าง 3.1 ถึง 10.6 GHz) ซึ่งเทคโนโลยีเริ่มเห็นการใช้งานในด้านโทรคมนาคม เรดาร์ การถ่ายภาพ และสาขาที่คล้ายกัน

เมื่อพูดถึงการนำเทคโนโลยีไปใช้ในสมาร์ทโฟนแล้ว UWB สามารถใช้เพื่อช่วยให้อุปกรณ์ค้นพบอุปกรณ์/วัตถุที่อยู่ใกล้เคียงในพื้นที่ทางกายภาพขนาดเล็กเพื่อระบุตำแหน่ง (หรือสื่อสารด้วย) ได้แม่นยำยิ่งขึ้น ด้วยผลิตภัณฑ์ iPhone 11 ของ Apple เทคโนโลยีนี้ใช้ชิป U1 ซึ่งช่วยให้อุปกรณ์สามารถตรวจจับอุปกรณ์อื่น ๆ ในบริเวณใกล้เคียงได้อย่างแม่นยำซึ่งเปิดให้ยอมรับเนื้อหาผ่าน AirDrop จึงทำให้การค้นพบและการสื่อสารระหว่างอุปกรณ์ต่างๆ รวดเร็วและไม่ยุ่งยาก และให้ผู้ใช้สามารถชี้อุปกรณ์เพื่อค้นหาและถ่ายโอนเนื้อหาได้อย่างง่ายดาย

เช่นเดียวกับ Apple ด้วย Note 20 Ultra ที่ออกใหม่ Samsung ปฏิบัติตามหลักการเดียวกันและสร้างขึ้นเพื่อรวมเทคโนโลยีในลักษณะที่ปรับปรุงประสบการณ์การใช้ Nearby Share ซึ่งเป็นยูทิลิตี้ในตัวของ Google สำหรับการแชร์เนื้อหาแบบไร้สาย โดยทำให้การค้นหาอุปกรณ์และการสื่อสารรวดเร็ว แม่นยำ และสะดวกสบาย

เทคโนโลยี Ultra Wideband (UWB) ทำงานอย่างไร

เพื่อให้สามารถค้นพบและสื่อสารกับอุปกรณ์ต่างๆ ได้ เทคโนโลยี Ultra Wideband เกี่ยวข้องกับการใช้ทั้งเครื่องส่งและเครื่องรับ กระบวนการนี้มักเกี่ยวข้องกับเครื่องส่ง UWB ที่ใช้ประโยชน์จากคลื่นความถี่วิทยุขนาดใหญ่ และใช้คลื่นที่มีแบนด์วิดท์สูง (และใช้พลังงานต่ำมาก) เพื่อส่งพัลส์ผ่านในพื้นที่ในช่วงเวลาสั้นๆ ในขณะที่สิ่งนี้เกิดขึ้น ผู้รับในอีกด้านหนึ่ง จะจับพัลส์เหล่านี้และแปลเป็นข้อมูลเพื่อดำเนินการเพิ่มเติมตามความจำเป็น นอกจากนี้ ขึ้นอยู่กับสถานการณ์กรณีการใช้งานที่เทคโนโลยี UWB ถูกนำไปใช้ สามารถแก้ไขได้และใช้งานตามนั้น

เมื่อมีการสื่อสารที่คล้ายคลึงกันระหว่างสมาร์ทโฟนสองเครื่อง (พร้อมกับ UWB) การวัดระยะจะทำได้โดยใช้การวัด Time of Flight (ToF) ซึ่งเป็นสิ่งที่ใช้ใน RADAR (Radio Detection and Ranging) พูดง่ายๆ ก็คือ ToF คือระยะเวลาที่พัลส์เคลื่อนที่ผ่านระยะทางระหว่างจุดสองจุด เนื่องจากคลื่นวิทยุที่ใช้กับ UWB มีพลังงานต่ำมาก (และแบนด์วิดท์สูง: 500 MHz) จึงง่ายกว่าในการถ่ายโอนพัลส์จำนวนมากด้วยความเร็วที่เร็วขึ้น ดังนั้น การคำนึงถึงความแม่นยำของตำแหน่งแบบเรียลไทม์ที่ดีขึ้น

แม้ว่าแบนด์วิดธ์สูงของคลื่นที่ใช้จะมีประโยชน์ในการถ่ายทอดข้อมูลในระยะทางสั้น ๆ และความถี่สูงของมันช่วยในการเก็บข้อมูลจำนวนมาก แต่ก็ไม่เป็นความจริงสำหรับพื้นที่ทางกายภาพที่ค่อนข้างใหญ่ซึ่งเป็นอุปสรรคมากมาย เช่น ผนัง เนื่องจากไม่เหมือนกับ Wi-Fi ซึ่งใช้คลื่นวิทยุด้วยเช่นกัน UWB ไม่สามารถเจาะสัญญาณผ่านกำแพงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้นจึงต้องใช้ Line of Sight (LOS) ที่ชัดเจนเพื่อการสื่อสารและการค้นพบที่ดีขึ้น ยิ่งไปกว่านั้น ในบางกรณี มีความจำเป็นสำหรับระบบเสาอากาศภายนอกเพื่อเพิ่มระยะ และในทางกลับกัน การรับสัญญาณ

Ultra Wideband (UWB) แตกต่างจาก Bluetooth และ Wi-Fi อย่างไร

ไม่ว่าคุณจะพูดถึงเทคโนโลยีวิทยุแบบใด ไม่ว่าจะเป็น UWB, Wi-Fi หรือ Bluetooth แต่ละรายการสามารถใช้ในระบบระบุตำแหน่งแบบเรียลไทม์ได้ สิ่งนี้หมายความว่าเทคโนโลยีไร้สายเหล่านี้มีความสามารถในการช่วยระบุตำแหน่งวัตถุหรือค้นหาอุปกรณ์อื่นๆ ในบริเวณใกล้เคียง และสามารถนำไปใช้ในระบบได้ขึ้นอยู่กับความต้องการและการใช้งาน แม้ว่าประสิทธิภาพจะเป็นสิ่งที่แตกต่างอย่างมาก

Wi-Fi เป็นหนึ่งในโปรโตคอลเครือข่ายไร้สายที่ใช้กันทั่วไปและแพร่หลายที่สุดสำหรับการเชื่อมต่อ ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับเครือข่ายและการเข้าถึงอินเทอร์เน็ต Wi-Fi เวอร์ชันต่างๆ มีช่วงและความเร็วที่แตกต่างกัน โดย 2.4GHz และ 5GHz เป็นย่านความถี่ที่โดดเด่นในการใช้งาน Wi-Fi ต่างจาก UWB ตรงที่ Wi-Fi ใช้แถบความถี่แคบที่ช่วยให้อัตราการส่งข้อมูลต่ำกว่ามาก ซึ่งเป็นหนึ่งในข้อเสียที่ใหญ่ที่สุดของ UWB นอกจากนี้ เนื่องจากแถบคลื่นมีอัตราการดูดกลืนสูง จึงจำเป็นต้องมี LOS ที่ชัดเจนเพื่อให้การเชื่อมต่อดีขึ้น ตัววัดหลักที่ใช้ในการกำหนดคุณภาพของการเชื่อมต่อมักจะมีความแรงของสัญญาณ ซึ่งใช้งานได้ในกรณีของการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต แต่ไม่เป็นเช่นนั้นเมื่อพูดถึงการค้นพบได้ และนี่คือสิ่งที่จำกัด Wi-Fi จากการเป็นโปรโตคอลที่ต้องการสำหรับการค้นหาและระบุตำแหน่งวัตถุที่อยู่ใกล้เคียง

เช่นเดียวกับ Wi-Fi บลูทูธยังอาศัยคลื่นในย่านความถี่แคบ ดังนั้นจึงไม่ได้ให้ประสิทธิภาพในการที่คู่แข่งอย่าง UWB ส่งสัญญาณพัลส์ ในทำนองเดียวกัน เมื่อพูดถึงการค้นพบวัตถุที่อยู่ใกล้เคียง บลูทูธจะใช้ความแรงของสัญญาณเป็นตัววัดในการกำหนดคุณภาพสัญญาณ ซึ่งดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว ไม่ใช่วิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการระบุตำแหน่งที่แม่นยำของวัตถุในบริเวณใกล้เคียง ดังนั้น เช่นเดียวกับ Wi-Fi บลูทูธยังตามหลัง UWB เมื่อต้องค้นหาวัตถุและอุปกรณ์ที่อยู่ใกล้เคียง

แอพพลิเคชั่นของ Ultra Wideband (UWB) คืออะไร?

ด้วยเทคโนโลยีที่มีความสามารถในการค้นหาอุปกรณ์ใกล้เคียงอย่างแม่นยำและถ่ายโอนเนื้อหาแบบไร้สายในลักษณะที่รวดเร็วและไม่ยุ่งยาก มีกรณีการใช้งานมากมายที่ UWB สามารถพิสูจน์ได้ว่าเป็นประโยชน์ และในบางกรณีก็ยังดีกว่าโปรโตคอลที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน

นอกเหนือจากสมาร์ทโฟนที่เทคโนโลยีช่วยในการแบ่งปันเนื้อหาหรือสามารถช่วยระบุ/ระบุตำแหน่งอุปกรณ์อื่นๆ ในบริเวณใกล้เคียงแล้ว UWB สามารถใช้ในความเป็นจริงยิ่ง (AR) การนำทาง การชำระเงินมือถือ การเข้าถึงยานพาหนะ การนำทางในร่ม การติดตามทรัพย์สิน อุตสาหกรรมยานยนต์ การใช้งานทางการแพทย์ และวัตถุประสงค์อื่น ๆ

เทคโนโลยี Ultra Wideband (UWB) มีไว้เพื่ออะไรในอนาคต?

ดังที่เราเห็นได้จากข้อเสนอล่าสุดของ Samsung Galaxy Note 20 Ultra บริษัท กำลังใช้ UWB บนอุปกรณ์เพื่อให้มีการทำงานที่ดีขึ้นด้วย Nearby Share แน่นอนว่านี่เป็นเพียงแอปพลิเคชั่นเดียวที่บริษัทได้เน้นย้ำเพื่อใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยี UWB ณ ตอนนี้ และอาจมีสถานการณ์กรณีการใช้งานอื่นๆ มากมายที่สามารถนำมาใช้ได้เช่นเดียวกัน ในทำนองเดียวกัน การนำ Apple ไปใช้กับ iPhone 11 รุ่นเดียวกันยังสามารถเปิดโอกาสสำหรับแอปพลิเคชันอื่น ๆ โดยใช้ประโยชน์จากข้อมูลตำแหน่งที่แม่นยำ เพื่อให้มีฟังก์ชันการทำงานที่ดีขึ้น (และแม้กระทั่งฟังก์ชันการทำงานใหม่) เมื่อนักพัฒนาสามารถเข้าถึงชิป U1 ได้อย่างสมบูรณ์และเริ่มต้น ใช้ประโยชน์จากพลังของมัน

ในทำนองเดียวกัน เรายังสามารถดูบริษัทติดตามทรัพย์สินที่ใช้ UWB เพื่อให้ผู้ใช้สามารถติดตามทรัพย์สินของตนได้อย่างถูกต้องและควบคุมสิ่งเดียวกันได้ดียิ่งขึ้น ไม่ต้องพูดถึง สถานการณ์กรณีการใช้งานบางส่วนจากส่วนการใช้งาน เช่น สาขาการแพทย์ ซึ่งสามารถให้ภาพที่ดีขึ้น การติดตามผู้ป่วย และการควบคุมการผ่าตัดด้วยตนเองได้ดีขึ้น อุตสาหกรรมยานยนต์: ซึ่งสามารถตรวจจับวัตถุใกล้เคียงได้ดีขึ้น และปรับปรุงประสบการณ์การขับขี่แบบอัตโนมัติในขณะเดียวกันก็ทำให้ปลอดภัย โอกาสในการสมัครและขอบเขตการใช้งานสำหรับ UWB นั้นกว้างมาก และเราหวังว่าจะมองเห็นได้ดีขึ้นในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าในอุตสาหกรรมต่างๆ