Technologiczne, Gadżety, Telefony Komórkowe, Pobieranie Aplikacji

Ultraszerokopasmowy (UWB) i jego znaczenie [Explained]

Uwaga: Poniższy artykuł pomoże Ci w: Ultraszerokopasmowy (UWB) i jego znaczenie [Explained]

Z nowo ogłoszonego Note 20 Ultra od Samsunga do Applez najnowszej oferty: serii iPhone 11 (zapowiedzianej w zeszłym roku), zaczynamy widzieć, że technologia Ultra Wideband (UWB) wkracza na rynek smartphones, a producenci (choć obecnie jest ich kilku) zaczynają wdrażać go w swoich najlepszych produktach. W przypadku Apple, według firmy największe korzyści z UWB czerpie AirDrop, podczas gdy w przypadku Samsunga jest to funkcja Nearby Share — odpowiednik AirDrop w Google — w przypadku której technologia ta obiecuje poprawić jakość bezprzewodowego udostępniania treści. Ale czym właściwie jest technologia Ultra Wideband, jak działa i jakie są jej zastosowania? Odpowiedzi na te i inne pytania znajdziesz w tym objaśnieniu.

Co to jest ultraszerokopasmowy (UWB)?

UWB to technologia świadomości przestrzennej, która pomaga smartphones w skutecznym lokalizowaniu pobliskich urządzeń w celu nawiązania połączenia i przesyłania treści. Zasadniczo jest to protokół przeznaczony do użytku w bliskim zasięgu i wykorzystujący technologię radiową do lokalizowania urządzeń znajdujących się w pobliżu i komunikowania się z nimi. W tym celu technologia wykorzystuje dużą część widma częstotliwości radiowych, aby wykorzystać fale radiowe o bardzo małej mocy i dużej przepustowości do wymiany danych i informacji między urządzeniami. W rzeczywistości nazwa ultraszerokopasmowa wzięła się od tego, że protokół opiera się na stosunkowo szerokim zakresie częstotliwości (3.1 do 10.6 GHz) o dużej przepustowości (500 MHz).

Chociaż tak jest Apple który jako pierwszy wdrożył UWB na smartfonie z linii iPhone 11 (z chipem U1) w 2019 r., technologia ta istnieje już od kilkudziesięciu lat. Początkowo podlegał w zasadzie ograniczeniom, a wojsko USA było jedynym organem posiadającym prawo do korzystania z tej technologii. Ostatecznie, wiele lat później, w 2002 r. Federalna Komisja Łączności (FCC) zezwoliła na nielicencjonowane korzystanie z UWB (w zakresie częstotliwości od 3.1 do 10.6 GHz), że technologia ta zaczęła znajdować zastosowania w telekomunikacji, radarach, obrazowaniu i podobnych dziedzinach.

Mowa o wdrożeniu technologii w smartphonesUWB może służyć między innymi do pomagania urządzeniu w wykrywaniu pobliskich urządzeń/obiektów na małej przestrzeni fizycznej w celu dokładniejszego ich lokalizowania (lub komunikowania się z nimi). Z Applew ofercie iPhone’a 11 technologia ta wykorzystuje chip U1, który pomaga urządzeniu precyzyjnie wykrywać inne urządzenia w pobliżu, które są otwarte na akceptowanie treści przez AirDrop. Dzięki temu wykrywanie i komunikacja między urządzeniami jest szybkie i bezproblemowe, a użytkownicy mają możliwość wskazywania urządzeń w celu prostego wyszukiwania i przesyłania treści.

Podobnie jak Applez nowo wydanym Note 20 Ultra firma Samsung kieruje się tą samą zasadą i opierając się na niej, włącza technologię w sposób poprawiający komfort korzystania z funkcji Udostępnianie w pobliżu — natywnego wbudowanego narzędzia Google do bezprzewodowego udostępniania treści — dzięki czemu wykrywanie urządzeń i komunikacja będą szybkie, dokładne i i wygodne.

Jak działa technologia Ultra Wideband (UWB)?

Aby móc wykrywać urządzenia i komunikować się z nimi, technologia ultraszerokopasmowa wymaga użycia zarówno nadajnika, jak i odbiornika. W procesie tym zwykle wykorzystuje się nadajnik UWB, który wykorzystuje duże spektrum fal radiowych i wykorzystuje fale o dużej szerokości pasma (i bardzo małej mocy) do wysyłania impulsów na danym obszarze w małych okresowych odstępach czasu. W tym czasie odbiornik z drugiej strony przechwytuje te impulsy i przetwarza je na dane, aby w razie potrzeby wykonać dalsze operacje. Co więcej, w zależności od scenariusza użycia, w którym technologia UWB jest wykorzystywana, można ją odpowiednio modyfikować i wykorzystywać.

Kiedy podobna komunikacja ma miejsce między dwojgiem ludzi smartphones (wyposażonego w UWB), ustalanie odległości odbywa się za pomocą pomiaru czasu lotu (ToF), wykorzystywanego w radarach (wykrywanie i określanie zasięgu radiowego). Mówiąc najprościej, ToF to czas potrzebny impulsowi na przebycie odległości między dwoma punktami. Ponieważ fale radiowe używane w UWB mają bardzo małą moc (i dużą szerokość pasma: 500 MHz), łatwiej jest przesyłać duże ilości impulsów z większą szybkością. W ten sposób zapewnia się lepszą dokładność lokalizacji w czasie rzeczywistym.

ZDJĘCIE: Eliko

Chociaż duża szerokość pasma wykorzystywanej fali jest przydatna do przesyłania danych na krótkie odległości, a jej wysoka częstotliwość pomaga w przechowywaniu dużych ilości danych, to samo nie dotyczy dość dużych przestrzeni fizycznych, które stanowią wiele przeszkód, takich jak ściany. Ponieważ w przeciwieństwie do Wi-Fi, które również wykorzystuje fale radiowe, UWB nie może skutecznie przenikać sygnałów przez ścianę i dlatego wymaga wyraźnej linii wzroku (LOS) dla lepszej komunikacji i wykrywania. Co więcej, w niektórych przypadkach istnieje potrzeba zastosowania zewnętrznego systemu antenowego w celu zwiększenia zasięgu, a tym samym odbioru.

Czym ultraszerokopasmowy (UWB) różni się od Bluetooth i Wi-Fi?

Niezależnie o jakiej technologii radiowej mowa, czy to UWB, Wi-Fi czy Bluetooth, każdą z nich można zastosować w systemach lokalizacji w czasie rzeczywistym. Oznacza to, że te technologie bezprzewodowe rzeczywiście umożliwiają zlokalizowanie obiektu lub wykrycie innych urządzeń w jego pobliżu. Można je zatem zastosować w systemie w zależności od jego wymagań i zastosowania — chociaż skuteczność jest tym, co je w dużym stopniu różnicuje.

ZDJĘCIE: Insoft

Wi-Fi to jeden z najpopularniejszych i powszechnie stosowanych protokołów sieci bezprzewodowych zapewniających łączność. Służy głównie do obsługi sieci i dostępu do Internetu. Różne wersje Wi-Fi oferują różne zasięgi i prędkości, m.in 2Najczęściej używanymi pasmami są 0,4 GHz i 5 GHz. W przeciwieństwie do UWB, Wi-Fi wykorzystuje wąskie pasmo częstotliwości, które pozwala na znacznie niższą prędkość transmisji, co jest jedną z jego największych wad w porównaniu z UWB. Co więcej, ponieważ pasma fal mają wysoki współczynnik absorpcji, wymagają wyraźnego LOS, aby zapewnić lepszą łączność. Kluczowym wskaźnikiem używanym do określenia jakości połączenia jest zazwyczaj siła sygnału, która sprawdza się w przypadku połączenia internetowego, ale nie w przypadku wykrywalności. I to właśnie sprawia, że ​​Wi-Fi nie jest preferowanym protokołem do wykrywania i lokalizowania pobliskich obiektów.

Podobnie jak Wi-Fi, Bluetooth również opiera się na falach w wąskim paśmie częstotliwości i dlatego nie zapewnia skuteczności, z jaką emituje impulsy jego konkurent, UWB. Podobnie, jeśli chodzi o wykrywanie pobliskich obiektów, Bluetooth wykorzystuje siłę sygnału jako miarę do określenia jakości sygnału, co, jak już wspomnieliśmy, nie jest najskuteczniejszym sposobem określenia dokładnej lokalizacji obiektu w pobliżu. Dlatego też, podobnie jak Wi-Fi, Bluetooth również pozostaje w tyle za UWB, jeśli chodzi o odkrywanie pobliskich obiektów i urządzeń.

Jakie są zastosowania ultraszerokopasmowego (UWB)?

Dzięki technologii umożliwiającej dokładne wykrywanie pobliskich urządzeń i bezprzewodowe przesyłanie treści w szybki i bezproblemowy sposób, istnieje wiele scenariuszy zastosowań, w których UWB może okazać się korzystne. A w niektórych przypadkach nawet lepsze niż obecnie używane protokoły.

Oprócz smartphonestam, gdzie technologia pomaga w udostępnianiu treści lub może pomóc w określeniu/lokalizacji innych urządzeń w pobliżu, UWB można wykorzystać w rzeczywistości rozszerzonej (AR), nawigacji, płatnościach mobilnych, dostępie do pojazdów, nawigacji wewnętrznej, śledzeniu zasobów, przemyśle motoryzacyjnym, zastosowaniach medycznych, i różne inne cele.

Co technologia Ultra Wideband (UWB) niesie ze sobą na przyszłość?

Jak widzimy w najnowszej ofercie Samsunga, Galaxy Note 20 Ultra firma wdraża UWB na urządzeniu, aby zapewnić lepszą funkcjonalność dzięki udostępnianiu w pobliżu. Oczywiście jest to tylko jedna aplikacja, którą firma podkreśliła jako wykorzystującą obecnie technologię UWB. Prawdopodobnie istnieje wiele innych scenariuszy przypadków użycia, które można zastosować. Podobnie, Appleprzyjęcie tego samego rozwiązania w ofercie iPhone’a 11 może również otworzyć możliwości innym aplikacjom w zakresie wykorzystania dokładnych danych o pozycji w celu zapewnienia lepszej funkcjonalności (a nawet nowych funkcjonalności), gdy programiści uzyskają pełny dostęp do chipa U1 i zaczną go wykorzystywać jego moc.

Podobnie widzimy również firmy śledzące aktywa korzystające z UWB, aby umożliwić użytkownikom dokładne śledzenie ich rzeczy i lepszą kontrolę nad nimi. Nie wspominając o kilku scenariuszach przypadków użycia z sekcji zastosowań, takich jak dziedzina medycyny: które mogą zapewnić lepsze obrazowanie, śledzenie pacjenta i lepszą kontrolę nad autonomiczną chirurgią; przemysł motoryzacyjny: który może lepiej wykrywać pobliskie obiekty i poprawiać wrażenia z jazdy autonomicznej, jednocześnie zwiększając bezpieczeństwo; Perspektywy zastosowań i zakres zastosowań UWB są niezwykle szerokie i możemy mieć nadzieję, że w nadchodzących latach będą one coraz lepsze w różnych branżach.