Inden for den enorme verden af ​​trådløse forbindelser er de fleste af os mere end bekendte med navne som Bluetooth, WiFi, NFC eller LTEDe fungerer godt, de er billige, og de har eksisteret i mange år. Men i et stykke tid nu er der en teknologi, der gradvist har vundet frem, og medmindre der sker uforudsete omstændigheder, vil den markant ændre, hvordan vi bruger vores telefoner dagligt: ultrabredbånd eller UWB (Ultrabredbånd).
Denne teknologi er ikke ligefrem ny, men den oplever nu en genopblussen takket være boomet i... Tingenes internet, avancerede mobiltelefoner og digitale nøglerProducenter som Apple, Samsung, Google, Volkswagen og BMW har skyndt sig at integrere det, fordi UWB tilbyder noget, som Bluetooth og WiFi ikke kan matche: Meget præcis placering, lav latenstid og høj sikkerhed på kort afstand.
Hvad er UWB-teknologi præcist?
Når vi taler om UWB, refererer vi til en kortdistanceradioteknologi, der bruger en enorm båndbredde til kommunikation mellem enheder. Mens Bluetooth eller WiFi fungerer i smalle kanaler inden for specifikke bånd (2,4 GHz, 5 GHz osv.), udsender ultrabredbånd Radiopulser med meget lav effekt spredt over et meget bredt frekvensbånd.
Teknisk set omfatter UWB systemer, der bruger en båndbredde på mindst 500 MHz pr. kanalI praksis taler vi om et spektrumforbrug, der kan variere fra cirka 3,1 til 10,6 GHzDenne store båndbredde gør det muligt for enheder at udveksle information og måle signalrejsetid med en nøjagtighed, som andre teknologier ikke kan opnå.
Ultrabredbånd begyndte at udvikle sig fra fasede antenner fra 50'erneMen det var først i 90'erne og 2000'erne, at der begyndte at dukke forslag om dets anvendelse i forbrugerelektronik op. I 2002 godkendte den amerikanske Federal Communications Commission (FCC) dets anvendelse til kommercielle anvendelser, selvom appellen på det tidspunkt var WiFi og Bluetooth Det efterlod UWB stort set i baggrunden.
I dag er situationen anderledes: Konteksten med forbundne hjem, digitale nøgler og enheder, der lokaliserer hinanden, har gjort denne teknologi moderne igen. Apple, Samsung, NXP, Bosch, Sony, Volkswagen, Google og andre store aktører De presser hårdt på for at gøre det lige så almindeligt som Bluetooth i vores mobiltelefoner.
Hvordan fungerer UWB, og hvorfor er det så præcist?
Nøglen til UWB er, at i modsætning til klassisk Bluetooth, Den estimerer ikke afstand ud fra signalstyrke. (hvilket er ret upræcist), men det måler meget præcist den tid det tager for signalet at rejse til og fra to enhederDenne tilgang er kendt som Tid for flyvning (TilF).
Ved at måle flyvetiden kan ultrabredbånd beregne afstand mellem sender og modtager med en nøjagtighed på omkring 10 centimeter under typiske forhold og kan nå endnu mindre marginer i velkalibrerede systemer. Desuden er UWB i stand til at bestemme retningen hvorfra signalet ankommer med en fejl på kun omkring 3 grader, hvilket giver den en reel evne til at "registrere, hvor du peger".
Denne kombination af afstand og vinkel gør UWB til en slags "Indendørs GPS" Til meget korte afstande, nyttig både udendørs og indendørs. Sammenlignet med Bluetooth, som typisk tilbyder nøjagtigheder på omkring en meter (eller mere, afhængigt af miljøet), opnår UWB meget præcis positionssporing, hvilket er afgørende, når man har med bilnøgler, objektsporere eller kritiske udstyrsovervågningssystemer i medicinske miljøer at gøre.
Et andet vigtigt punkt er, at takket være hvordan den udsender sine laveffektpulser spredt over et så bredt bånd, UWB genererer kun lidt interferens med andre radiosystemer og har en bemærkelsesværdig brugervenlighed trænge ind i visse materialer og væggeselv i udfordrende miljøer som f.eks. hospitaler med blyforede rum.
Hastighed, latenstid og strømforbrug
Selvom UWB i dag omtales meget som positioneringsteknologi, må vi ikke glemme, at Den kan også overføre dataI trådløse applikationer med kort rækkevidde kan UWB tilbyde teoretiske hastigheder fra 110 Mbps på omkring 10 meter, går igennem 480 Mbps på 1 meter og når mere end 1,6 Gbps på meget korte afstande.
Hastigheder på omkring 100% er blevet målt på rigtige mobile enheder 20-30 Mbpstypisk højere end Bluetooth, men lavere end moderne Wi-Fi. Til gengæld tilbyder ultrabredbånd en meget lav latenstidDette resulterer i næsten øjeblikkelige reaktioner, når mobilen registrerer en anden enhed eller et tag i nærheden og er nødt til at reagere.
En anden stærk pointe er, at UWB er designet til at være meget energieffektivEn sender kan fungere i årevis med en lille knapcellebatteriDette gør den perfekt til sporing af tags på nøgler, tasker, indkøbsvogne, sundhedsartikler eller lagerpaller, der skal være "vågne" hele tiden, samtidig med at de bruger minimal energi.
Hvad er forskellene mellem UWB og Bluetooth?
Det er nemt at forveksle de to systemer, fordi de er trådløse teknologier med kort rækkeviddeMen de forfølger faktisk forskellige mål. Bluetooth blev primært født som en protokol til overfører data og lyd over korte afstandeog først senere blev den brugt til omtrentlig placering ved hjælp af signalstyrke.
UWB var derimod oprindeligt designet til overføre data ved hjælp af en enorm båndbreddeog med tiden har det udviklet sig til brug i højpræcisionslokalisering og rumlig detektionSelvom den kan flytte data, er den i dag mere fokuseret på at vide præcis, hvor et objekt er, og i hvilken retning, snarere end at erstatte WiFi, når man downloader store filer.
Desuden, mens Bluetooth har forholdsvis begrænset positioneringsnøjagtighed, opnår UWB nøjagtigheder i størrelsesordenen centimeter og meget lav latenstidDette gør den til en ideel kandidat til digitale nøgler, AirTag/SmartTag-trackere, sikker bygningsadgang eller endda industrielle applikationer, hvor hvert sekund tæller.
Der er også et sikkerhedsaspekt: UWB-signaler er vanskeligere at opfange og forfalske. end andre, mere traditionelle radiosystemer. Det gør det særligt interessant for mobilbetalinger, nøglefri adgangssystemer eller sundhedsapplikationer hvor det ikke er acceptabelt for nogen at være i stand til at bedrage systemet blot ved at replikere et signal.
De vigtigste fordele ved ultrabredbånd
Kort sagt tilbyder UWB-teknologi en usædvanlig kombination af funktioner: præcision, hastighed, lavt forbrug og sikkerhedI praksis er disse dens største styrker:
- Meget præcis placeringafstande i størrelsesordenen 10 cm og vinkler med fejl på kun få grader, både indendørs og udendørs.
- Lav latenstidMeget korte reaktionstider, ideel til funktioner som digitale nøgler eller ultrahurtig parring mellem enheder.
- Høj sikkerhed: signaler, der er vanskelige at opfange og forfalske, god beskyttelse mod relæangreb i smarte biler og døre.
- God penetration og minimal interferensMere robust i komplekse miljøer, hvor der er vægge, metal eller flere netværk, der arbejder på samme tid.
- EnergieffektivitetPerfekt til tags og enheder, der skal køre i årevis på et enkelt batteri.
Alt dette forklarer, hvorfor mange eksperter ser UWB som en mulig erstatning (eller i det mindste et meget seriøst supplement) til Bluetooth i fremtidenisær i scenarier, hvor nøjagtighed og sikkerhed er vigtigere end blot at overføre data.
UWB på mobil: Apple, Samsung, Google og andre
En af grundene til, at der er så meget snak om ultrabredbånd på det seneste, er, at High-end smartphones er begyndt at integrere UWB-chips i massiv skala.Dette åbner døren for en lang række hverdagsanvendelser, hvor mobiltelefonen fungerer som en "rumlig sensor".
Apple var en af ​​de første til at tage skridtet med sin U1-chip, først introduceret i iPhone 11. Ved lanceringen forklarede virksomheden, at denne chip tillod iPhone Find præcist andre Apple-enheder med U1beskriver det næsten som at tilføje en ny type sensor til telefonen. En af de første praktiske anvendelser var en smartere version af AirDropNår du peger din iPhone mod en andens telefon, vil systemet prioritér den pågældende enhed på forsendelseslisten til at dele filer hurtigere og mere direkte.
Selvom Apple indtil videre har fokuseret på anvendelser som AirDrop og objektlokalisering gennem AIRTAGDet er helt klart, at UWB's muligheder i fremtiden kan udnyttes til Sikrere mobilbetalinger, præcis kortlægning indendørs eller nye måder at interagere med tilbehør og biler på.
I Android-verdenen har Samsung været i front. Galaxy Note20 Ultra var den første Android-telefon med UWBog derefter har mærket gradvist integreret det i sine flagskibsmodeller: Galaxy S21+, S21 Ultra, S22+, S22 Ultra, S23+, S23 Ultra, samt de foldbare Galaxy Z Fold2, Z Fold3 og Z Fold4blandt andre nuværende modeller.
Med den hardwarebase tilbyder Samsung funktioner som f.eks. Nær deling med UWBsom giver dig mulighed for nemt at dele billeder og filer peger mobiltelefonen mod en anden kompatibel Android-enhedSystemet registrerer, hvilken enhed der er præcis i den retning, du peger i, og placerer den over delingspanelet, hvilket muliggør næsten øjeblikkelig afsendelse.
Derudover ser det koreanske mærke ultrabredbånd som en nøglekomponent for fremtiden for digitale hus- og bilnøglerIdeen er, at Galaxy takket være UWB kan lås din hoveddør op eller start din bil automatisk, når du nærmer digmed et præcisions- og sikkerhedsniveau, der i høj grad reducerer risikoen for at bedrage systemet.
Google er heller ikke langt bagefter. Flere modeller fra Pixel-familienEnheder som Pixel 6 Pro og Pixel 7 Pro har UWB-understøttelse, og Android har officielt inkorporeret det. kompatibilitet af denne teknologi i operativsystemetDerudover er virksomhedens interesse i at lancere sin egen sporingsenhed, internt kendt som 'Grogu', blevet lækket. Denne enhed ville konkurrere med Apple AirTag og Samsung SmartTag ved at udnytte ultrabredbåndsteknologi.
Andre producenter som f.eks Xiaomi (Mix 4), Oppo eller LG De har også vist deres finger med at integrere UWB i nogle modeller eller prototyper, og det er kun et spørgsmål om tid, før denne funktion spreder sig til mellemklasse efterhånden som omkostningerne falder.
Hvordan aktiverer man UWB på en Android-mobil?
Mange nyere Android-telefoner leveres med UWB-understøttelse som standard, men du skal normalt aktiver en funktion i systemindstillingerne for at kunne drage fordel af det. Processen afhænger af mærket, selvom den generelt er ret simpel.
På "ren" Android, som på nogle Pixel-telefoner, er det normalt nok at gå til Indstillinger > Forbundne enheder > Forbindelsespræferencer og i slutningen af ​​listen skal du kigge efter den mulighed, der hedder Ultra-bredbånd (UWB)Derfra kan du aktivere eller deaktivere den efter behov.
På Samsung-telefoner ændrer vejen sig dog en smule: du skal gå ind i Indstillinger > Forbindelser Og der finder du knappen til ultrabredbånd. Når du aktiverer den, er telefonen klar til at bruge funktioner som f.eks. Digitale nøgler, retningsbestemt Near Share eller præcisionsplacering med SmartTag.
Dog er det ikke alle smartphones, der endnu har denne teknologi. Hvis din telefon ikke viser nogen henvisning til UWB i sine indstillinger, er det højst sandsynligt, at har ikke den nødvendige chipI dag finder vi det primært i Nyere iPhones, high-end Pixels og den eksklusive og foldbare Galaxy-familieMen listen bliver længere hvert år.
UWB som digital bil- og husnøgle
En af de mest slående anvendelser af ultrabredbånd er Udskiftning af fysiske nøgler med en smartphoneI bilsektoren er dette ikke længere science fiction: mange producenter implementerer nøglefri adgangs- og startsystemer baseret på UWB.
Den store forskel i forhold til tidligere løsninger er, at bilen takket være måling af flyvetid og præcisionen af ​​ultrabredbånd kan at vide præcis hvor langt væk den digitale nøgle er, og hvor den erDette gør det meget sværere at narre køretøjet ved hjælp af signalrelæer, der forsøger at få det til at tro, at nøglen er i nærheden, når den i virkeligheden f.eks. befinder sig i et hus i nærheden.
Virksomheder som NXP Semiconductors og Volkswagen De har præsenteret bilkoncepter, der bruger UWB til dette formål. Som NXP's tekniske direktør forklarede, kan selve bilen mål signalets rejsetid mellem køretøjet og nøglen og dermed præcist afgøre, om enheden rent faktisk er i nærheden. Hvis den registrerer, at nøglen er i en anden bygning, selvom nogen forsøger at "udvide" signalet, Den vil simpelthen ikke åbne eller starte..
Listen over mærker, der allerede tilbyder eller forbereder kompatibilitet med UWB digitale nøgler, vokser. Blandt dem er producenter som BMW, Audi, Ford, Chevrolet, Dodge, Genesis, Jeep, Kia, Mini, Lexus, Mercedes-Benz, Ram, Porsche, Subaru, Rivia, Toyota, Volkswagen eller HyundaiTanken er, at vi ender med at bruge vores mobiltelefoner som... sikker og praktisk nøgle i de fleste moderne biler.
Den samme logik gælder også til boliger og bygninger med begrænset adgangProducenter som Samsung arbejder på løsninger til digital nøgle til husdøre hvor mobiltelefonen fungerer som en sikker legitimationsoplysninger. Når du nærmer dig indgangen, registrerer låsen den autoriserede UWB-enhed og låser den automatisk op, med den ekstra ro i sindet, at den rumlige nøjagtighed i høj grad reducerer chancerne for, at en angriber med succes kan replikere signalet.
Objekttrackere, wearables og smart home
Et andet felt, hvor UWB allerede har skabt sig en niche, er inden for sporingsenheder af tag-typen. Den Apple AirTagFor eksempel bruger de ultrabredbåndsteknologi til at hjælpe dig med at finde genstande som nøgler, rygsække eller kufferter med stor præcision. Når du nærmer dig genstanden, viser iPhonen vejvisningsskilte på skærmen, med pile og afstand i realtid, noget der ikke ville være muligt med Bluetooth alene.
Samsung gør noget lignende med de avancerede versioner af sine Galaxy Smart Tagsom kombinerer Bluetooth og UWB. Hvis du har en Galaxy-telefon med en UWB-chip, kan du bruge augmented reality og præcisionen fra ultrabredbånd til at "se" præcis hvor den mistede genstand er. inde i hjemmet eller på et kontor, med en nøjagtighed på omkring de berømte 10 centimeter.
Ud over trackere sniger UWB sig ind wearables, tablets, bærbare computere og smart home-enhederDens evne til at registrere relativ position gør det muligt for systemet at vide, for eksempel hvilket rum du befinder dig i med din mobiltelefon. automatisk justering af belysning, musik eller temperatur, eller til øjeblikkeligt at parre med højttaleren eller tv'et lige foran dig.
Industrielle, detail- og sundhedsmæssige applikationer
Ultrabredbånd er ikke begrænset til hjemmebrug og forbrugerbrug. I professionelle miljøer har UWB i et stykke tid demonstreret, at det kan reducere omkostninger og forbedre effektiviteten på en meget håndgribelig måde.
Inden for logistik og lagerbygning bruges det for eksempel til sporing af aktiver og varer i realtid (RTLS)Med et UWB-ankernetværk i loftet og etiketter på vogne, paller eller værktøj er det muligt at se på et kort den nøjagtige placering af hvert aktiv, generere advarsler, når noget forlader det tilladte område, eller analysere bevægelsesmønstre for at optimere arbejdsgangen.
Inden for sundhedssektoren er UWB-teknologi blevet en vigtig allieret til håndtering af medicinsk udstyr af høj værdi. Forestil dig et hospital med mere end 500 enheder delt mellem fabrikker (infusionspumper, bærbare monitorer, diagnostiske værktøjer…). Ved at implementere et realtidssporingssystem baseret på UWB med snesevis af loftbeslag og hundredvis af tags på udstyr har det været muligt at reducere søgetiden med omkring 65% af visse enheder under en pilotundersøgelse, udover at reducere uautoriseret bevægelse af enheder mellem zoner betydeligt.
Resultaterne af denne type løsning omfatter Færre procedurer forsinket på grund af tilsyneladende mangel på udstyrDette har resulteret i reducerede lejeomkostninger for enheder, der tidligere blev betragtet som "tabte", og forbedret vedligeholdelsesplanlægning takket være meget nøjagtige brugsdata. Selv de bevægelsesvarmekort, der genereres af systemet, er blevet brugt til Omorganiser distributionen af ​​udstyr og reducer den tid, sundhedspersonalet bruger på at gå mellem afdelinger..
Virksomheder som Carttec bringer ultrabredbånd til sektorer som f.eks. social- og sundhedssektoren og detailhandlenHorustecs løsninger muliggør overvågning i realtid bevægelse af personer, biler og aktiver på hospitaler og store erhvervsområder, hvor man opdager uregelmæssigheder, forbedrer sikkerheden og leverer værdifulde data til at træffe forretningsbeslutninger.
I professionel sport, ligaer som NFL De bruger allerede UWB til finde spillerne under kampenegenererer avanceret statistik, præstationsanalyse og taktiske forbedringer takket være millimeterpræcis information om positioner og baner på banen.
Konsortier og alliancer, der driver UWB
For at en teknologi som UWB virkelig kan slå igennem, er der brug for mere end blot individuelle enheder: det kræver... fælles standarder og interoperable økosystemerDet er her, organisationer som f.eks. FiRa konsortium o UWB Alliancen.
FiRa-konsortiet (akronym for finjustering) fokuserer på at definere standarder baseret på IEEE 802.15.4/4z til kortdistancekommunikation med ultrabredbånd. Grundlæggerne omfatter navne som HID Global, NXP Semiconductors, Samsung Electronics og Boschog har også støtte fra virksomheder som f.eks. Sony Imaging Products eller LitePointDens mål er at gøre det muligt for UWB-enheder fra forskellige producenter at at forstå hinanden og tilbyde sammenhængende oplevelser til brugeren
Til gengæld den UWB Alliancen Det omfatter virksomheder som f.eks. Kia Motors, Hyundai, Decawave, iRobot og andre medlemmer af økosystemet. Disse alliancer arbejder for at Fremme brugen af ​​ultrabredbånd, løse potentielle spektrumkonflikter og koordinere indsatsen mellem chipproducenter, bilproducenter, mobiltelefonproducenter og producenter af industrielle løsninger.
Udover at deltage i disse konsortier har NXP introduceret chips som f.eks. SR100T, som integrerer ultrabredbånd i en enkelt komponent, NFC og en sikker kryptografisk processorEnheder af denne type tillader lokalisering i 360 grader med en nøjagtighed på omkring 10 centimeterog gøre det nemmere for en smartphone at blive en digital nøgle, et sikkert betalingsmiddel og et positioneringsværktøj – alt i ét.
Hvilken fremtid venter UWB-teknologi?
Når man ser på det nuværende landskab, er UWB-teknologi ikke længere et fjernt løfte: Det findes i high-end mobiltelefoner, digitale bilnøgler, trackere, industrielle løsninger, hospitaler og detailbutikker.Dens anvendelse vokser, fordi den giver noget konkret, som eksisterende teknologier ikke helt løste: præcis og pålidelig rumlig kontekst.
Det er ret rimeligt at tro, at UWB med tiden vil blive lige så almindeligt i smartphones, som Bluetooth er i dag. Efterhånden som chippriserne falder, og standarderne bliver mere etablerede, vil vi se denne teknologi blive mere udbredt. mellemklasse-enheder og senere endnu mere overkommeligestrækker sig til armbånd, ure, hovedtelefoner og smarte hjemmegadgets.
I hverdagen kan dette oversættes til, at vi bruger vores mobiltelefoner som Universalnøgle til bil og hjem, assistent til at finde enhver genstand, sikkert adgangskort og "retningsbestemt" fjernbetjening at interagere med vores miljø. Inden for industrier og hospitaler vil UWB fortsætte med at udvide sin rolle som et strategisk værktøj for Optimer ressourcer, reducer tab og øg sikkerheden.
Stille og roligt sniger ultrabredbånd sig ind i flere og flere enheder og tjenester, og alt peger på, at det bliver en af ​​dem diskrete, men essentielle teknologier hvilket vi om få år vil tage for givet, når mobiltelefonen låser bilen op, når vi nærmer os, guider os præcist til vores mistede nøgler eller advarer et hospital om, at kritisk udstyr mangler præcis der, hvor der er mest brug for det. Del disse oplysninger, så flere kan lære om UWB-teknologi.