Co to jest technologia ultraszerokopasmowa (UWB) - wyjaśniono

Technologia Ultra Wideband (UWB) to nowy gorący temat w mieście, zwłaszcza po tym, jak Samsung zaprezentował Galaxy Note20 Ultra z układem UWB. W zeszłym roku Apple wypuściło serię iPhone'ów 11 z chipem UWB (U1) pod maską. Wielu uważa, że ​​Ultra Wideband to nowy protokół bezprzewodowy, który zastąpi Bluetooth, ale czy to stwierdzenie jest bliskie rzeczywistości? W tym artykule wyjaśnimy wszystko na temat technologii ultraszerokopasmowej (UWB), aby uzyskać jasny obraz tego, co ma nadejść. Mając to na uwadze, przejrzyjmy teraz ten artykuł i poznajmy szczegółowo UWB.

Wszystko o technologii ultraszerokopasmowej (UWB)

Tutaj omówimy wszystkie aspekty technologii ultraszerokopasmowej: od samej definicji do mechanizmu roboczego. Możesz kliknąć poniższy link i łatwo przejść do odpowiedniej sekcji.

1. Co to jest technologia ultraszerokopasmowa (UWB)?
2. Jak działa UWB?
3. Czym różni się UWB od Bluetooth i WiFi?
4. Zastosowanie technologii ultraszerokopasmowej
5. Wniosek

Co to jest technologia ultraszerokopasmowa (UWB)?

Przede wszystkim nauczmy się klarownie, czym dokładnie jest technologia ultraszerokopasmowa. Podobnie jak WiFi i Bluetooth, technologia Ultra Wideband (w skrócie UWB) jest technologia bezprzewodowa. Wykorzystuje sygnały radiowe do komunikacji i przesyłania danych między różnymi urządzeniami. Ale są pewne wyraźne cechy UWB, które sprawiają, że jest to potężna technologia radiowa. 

Na przykład UWB wykorzystuje szerokie spektrum częstotliwości (znacznie wyższe niż WiFi i Bluetooth; w GHz), co przekłada się na znacznie wyższą przepustowość (szybszy transfer). Ponadto zużywa znacznie mniej energii niż standardy WiFi i Bluetooth. Jednak ma to swoją wadę. Ze względu na wyższą częstotliwość to nie może podróżować dalej ani przenikać przez przeszkody, takie jak ściany - podobny do pasma Wi-Fi 5 GHz lub sieci komórkowej 5G. Aby UWB działało poprawnie, niezmiernie potrzebna jest dobra linia wzroku.

Poza tym jest jeden ważny wymiar UWB, na który należy zwrócić uwagę: dokładność pozycjonowania. UWB może znaleźć kierunek i dokładną lokalizację urządzenia z dokładnością do centymetra. Ze względu na tak wysoką dokładność UWB jest uważany za najlepszy protokół bezprzewodowy do szybkiego i dokładnego lokalizowania i komunikowania się z urządzeniami. 

W ten sposób UWB stanowi sieć osobistą krótkiego zasięgu (PAN), która charakteryzuje się wysokimi częstotliwościami, wysoka prędkość transferu, niskie zużycie energii i precyzyjna dokładność pozycjonowania. Doskonały standard do szybkiego wykrywania i udostępniania ogromnych porcji danych między urządzeniami. 

Jak działa UWB?

Teraz, gdy masz już podstawy, przejdźmy do szczegółów technicznych. Jak wspomniałem powyżej, UWB działa na bardzo wysokich częstotliwościach, a dokładnie w zakresie od 3,1 do 10,6 GHz. Innymi słowy, jest to po prostu inna kategoria widma radiowego. Przechodząc do mechanizmu roboczego, urządzenie wyposażone w UWB emituje sygnały (tzw. radio pulsacyjne) przez dużą przepustowość we wszystkich kierunkach. Nawiasem mówiąc, ponieważ częstotliwości są tak wysokie, nie zakłócają innych pobliskich sygnałów radiowych, co jest dużą zaletą. 

Gdy inne urządzenie wyposażone w UWB odbiera radio impulsowe, przekazuje informacje do urządzenia hosta. Teraz używam Czas przelotu (ToF) i kąt przylotu (AoA), urządzenie określa odległość i dokładną pozycję urządzenia emitującego. Jeśli czytałeś cokolwiek o Bluetooth 5.1, wiesz, że Bluetooth używa tej samej techniki, aby znaleźć kierunek urządzeń. 

Jednak ze względu na wyższe częstotliwości używane w UWB urządzenie hosta jest w stanie ogromnie powtórzyć radio pulsacyjne w ciągu sekundy, dzięki czemu urządzenie jest natychmiast wykrywalne. To natychmiastowe nadawanie impulsów radiowych nazywa się częstotliwością powtarzania i zwykle mieści się w zakresie dwóch gigapulsów na sekundę (co jest liczbą astronomiczną). Dzięki tak dużej częstotliwości powtarzania UWB jest w stanie natychmiast wykrywać, lokalizować i przesyłać dane bez utraty chwili. I w ten sposób UWB zapewnia natychmiastową orientację przestrzenną i kierunkową wokół urządzenia.

Czym różni się UWB od Bluetooth i WiFi?

Podstawową różnicą między UWB a Bluetooth / WiFi jest brak zdolności pozycyjnych i kierunkowych w tym drugim. Chociaż Bluetooth umożliwił znajdowanie kierunku w wersji 5.1, to prawda nie tak szybki i dokładny jak UWB. Co więcej, Ultra Wideband zużywa znacznie mniej energii niż Bluetooth i WiFi, ponieważ UWB generuje energię radiową w określonych odstępach czasu zamiast losowej odpowiedzi częstotliwościowej.

Poza tym istnieje kategoryczna różnica w sposobie wykorzystania częstotliwości radiowych przez wszystkie trzy technologie. Podczas gdy Bluetooth działa w paśmie częstotliwości 2,4 GHz (szerokość pasma kanału 1 MHz), WiFi zwykle działa w paśmie 2,4 GHz i 5 GHz (szerokość pasma kanału od 20 do 40 MHz). Wreszcie UWB działa od 3,1 GHz do 10,6 GHz (szerokość pasma kanału wynosi od 500 MHz do 7,5 GHz). Nawiasem mówiąc, im większa przepustowość kanału, tym lepsza prędkość transferu.

Wreszcie istnieje różnica w celach wszystkich trzech technologii bezprzewodowych. Na przykład WiFi jest wykorzystywane do komunikacji internetowej na duże odległości z sieci LAN; Bluetooth jest używany do komunikacji krótkiego zasięgu, niskiej przepustowości i wreszcie, UWB ma swój własny cel - komunikacja krótkodystansowa i szerokopasmowa ze świadomością kierunku. 

Zastosowanie UWB

UWB był używany przez wiele ostatnich dziesięcioleci, w szczególności przez armię amerykańską od obrazowanie radarowe. Jednak technologia ta została dopuszczona do użytku bez licencji w 2002 roku przez Federalną Komisję Łączności w USA. Później Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny (ITU) ustandaryzował UWB jako kolejną bezprzewodową technologię radiową. 

Obecnie niewiele urządzeń konsumenckich ma funkcję UWB. Jednak zmieniło się to wraz z wydaniem przez Apple oferty iPhone'a 11 w 2019 roku, a teraz Samsung wypuścił Galaxy Note20 Ultra z obsługą UWB. Apple wdrożył UWB w serii iPhone'a 11 przy użyciu układu U1 i ma to przynieść szybsze transfery AirDrop po prostu kierując urządzenie na iPhone'a innej osoby.

Podobnie Samsung zastosował układ UWB opracowany przez NXP w Galaxy Note20 Ultra. To ci pomoże natychmiast odkryć pobliskie kontakty i udostępniaj pliki za pomocą funkcji Google w pobliżu Share Share. Oprócz tego możesz posmakować technologii UWB w nowej aplikacji SmartThings Find. Korzystając z rozszerzonej rzeczywistości, możesz znaleźć pozycję innych urządzeń wyposażonych w UWB. To naprawdę fajne, prawda?

Wszystko powiedziane i zrobione, wydaje się, że UWB przyniesie zmianę paradygmatu w przestrzeni Internetu rzeczy (IoT). Możliwość sterowania inteligentnymi urządzeniami, takimi jak światła, głośniki, po prostu przez wskazanie ich, naprawdę rozwiązałaby problem szybkiej dostępności. Oprócz tego w nadchodzącym Apple może pojawić się więcej zastosowań UWB AirTag i klipy aplikacji funkcja. Byłoby naprawdę wspaniale, gdyby więcej producentów smartfonów włączyło ten nowy sprzęt, a Google oferuje wspaniałe funkcje oparte na UWB. 

Wniosek: Gdzie skończy się technologia ultraszerokopasmowa?

Chodziło więc o technologię ultraszerokopasmową i sposób działania tego fascynującego nowego protokołu bezprzewodowego. Chociaż omawialiśmy jego definicję, mechanizm działania, zalety, wady itp., Pozostaje pytanie: gdzie skończy się technologia ultraszerokopasmowa za kilka lat? Czy UWB zastąpi Bluetooth?

Cóż, nie jestem pewien, dokąd zmierza UWB, ale w tym momencie wydaje się, że UWB ma ogromny potencjał i może zmienić zasady gry w połączonej przyszłości. W każdym razie to wszystko od nas. Ale co myślisz o technologii ultraszerokopasmowej? Powiedz nam w sekcji komentarzy poniżej.