In de enorme wereld van draadloze verbindingen zijn de meesten van ons maar al te bekend met namen als Bluetooth, wifi, NFC of LTEZe werken goed, ze zijn goedkoop en ze bestaan al jaren. Maar er is al een tijdje een technologie die geleidelijk aan terrein wint en, behoudens onvoorziene omstandigheden, de manier waarop we onze telefoons dagelijks gebruiken aanzienlijk zal veranderen: de ultrabreedband of UWB (Ultra Wideband).
Deze technologie is niet bepaald nieuw, maar beleeft momenteel een heropleving dankzij de explosieve groei in... Het internet der dingen, geavanceerde mobiele telefoons en digitale sleutelsFabrikanten zoals Apple, Samsung, Google, Volkswagen en BMW hebben zich gehaast om het te integreren, omdat UWB iets biedt wat Bluetooth en wifi niet kunnen evenaren: Uiterst nauwkeurige locatiebepaling, lage latentie en hoge beveiliging. op korte afstand.
Wat is UWB-technologie precies?
Wanneer we het over UWB hebben, bedoelen we een Kortegolf radiotechnologie die gebruikmaakt van een enorme bandbreedte. voor communicatie tussen apparaten. Terwijl Bluetooth of wifi werken in smalle kanalen binnen specifieke frequentiebanden (2,4 GHz, 5 GHz, enz.), zendt ultrabreedband een breed spectrum uit. zeer zwakke radiopulsen verspreid over een zeer brede frequentieband.
Technisch gezien omvat UWB systemen die een bandbreedte van ten minste gebruiken. 500 MHz per kanaalIn de praktijk hebben we het over spectrumgebruik dat ongeveer kan variëren van 3,1 tot 10,6 GHzDeze grote bandbreedte stelt apparaten in staat om informatie uit te wisselen en de signaaldoorlooptijd te meten met een nauwkeurigheid die andere technologieën niet kunnen bereiken.
Ultrabreedband begon zich te ontwikkelen vanuit de gefaseerde antennes uit de jaren 50Maar pas in de jaren negentig en tweeduizend begonnen er voorstellen te verschijnen voor het gebruik ervan in consumentenelektronica. In 2002 gaf de Amerikaanse Federal Communications Commission (FCC) toestemming voor het gebruik ervan in commerciële toepassingen, hoewel de aantrekkingskracht van WiFi en bluetooth Daardoor raakte UWB vrijwel op de achtergrond.
Tegenwoordig is de situatie anders: de context van verbonden huizen, digitale sleutels en apparaten die elkaars locatie kunnen bepalen, heeft deze technologie weer in de mode gebracht. Apple, Samsung, NXP, Bosch, Sony, Volkswagen, Google en andere grote spelers Ze doen er alles aan om het net zo gangbaar te maken als Bluetooth in onze mobiele telefoons.
Hoe werkt UWB en waarom is het zo nauwkeurig?
Het belangrijkste kenmerk van UWB is dat het, in tegenstelling tot klassieke Bluetooth, Het schat de afstand niet in op basis van signaalsterkte. (wat vrij onnauwkeurig is), maar het meet wel zeer nauwkeurig de de tijd die het signaal nodig heeft om heen en weer te reizen tussen twee apparaten.Deze aanpak staat bekend als Time of Flight (ToF).
Door die vluchttijd te meten, kan ultrabreedband de volgende berekening uitvoeren: afstand tussen zender en ontvanger met een nauwkeurigheid van ongeveer 10 centimeter onder normale omstandigheden, en kan zelfs nog kleinere marges bereiken in goed gekalibreerde systemen. Bovendien is UWB in staat om de richting van waaruit het signaal aankomt met een foutmarge van slechts ongeveer 3 gradenwaardoor het daadwerkelijk kan "detecteren waar je op richt".
Deze combinatie van afstand en hoek maakt UWB tot een soort “GPS voor binnen” Voor zeer korte afstanden is het zowel buiten als binnen bruikbaar. In vergelijking met Bluetooth, dat doorgaans een nauwkeurigheid van ongeveer een meter (of meer, afhankelijk van de omgeving) biedt, maakt UWB zeer precieze locatiebepaling mogelijk. Dit is cruciaal bij autosleutels, objecttrackers of kritieke apparatuurbewakingssystemen in medische omgevingen.
Een ander belangrijk punt is dat, dankzij de manier waarop het zijn laagvermogenpulsen over zo'n brede band verspreidt, UWB genereert weinig interferentie. met andere radiosystemen en heeft een opmerkelijk gebruiksgemak. bepaalde materialen en muren kunnen doordringenzelfs in uitdagende omgevingen zoals ziekenhuizen met kamers die met lood zijn bekleed.
Snelheid, latentie en energieverbruik
Hoewel UWB tegenwoordig veelbesproken is als positioneringstechnologie, mogen we niet vergeten dat Het kan ook gegevens verzenden.Bij draadloze toepassingen over korte afstand kan UWB theoretische snelheden bieden die variëren van 110 Mbps op ongeveer 10 meter, oplopend tot 480 Mbps op 1 meter en meer dan 1,6 Gbps. op zeer korte afstanden.
Op echte mobiele apparaten zijn snelheden van circa 100% gemeten. 20-30 MbpsDoorgaans hoger dan Bluetooth, maar lager dan moderne wifi. In ruil daarvoor biedt ultrabreedband een zeer lage latentieDit resulteert in vrijwel onmiddellijke reacties wanneer de mobiele telefoon een ander apparaat of een tag in de buurt detecteert en moet reageren.
Een ander sterk punt is dat UWB is ontworpen om te zeer energiezuinigEen zender kan jarenlang functioneren met een kleine knoopcelbatterijDit maakt het perfect voor het volgen van tags op sleutels, tassen, winkelwagens, medische apparatuur of magazijnpallets die continu "actief" moeten zijn en tegelijkertijd een minimaal energieverbruik moeten hebben.
Wat zijn de verschillen tussen UWB en Bluetooth?
Het is gemakkelijk om de twee systemen door elkaar te halen, omdat ze dat zijn. draadloze technologieën voor korte afstandMaar ze streven in werkelijkheid verschillende doelen na. Bluetooth is in de eerste plaats ontstaan als een protocol voor Gegevens en audio over korte afstanden verzendenPas later werd het gebruikt voor het bepalen van de geschatte locatie aan de hand van de signaalsterkte.
UWB daarentegen was oorspronkelijk ontworpen voor Gegevens overdragen met behulp van een enorme bandbreedte.en in de loop der tijd is het geëvolueerd naar gebruik in uiterst nauwkeurige lokalisatie en ruimtelijke detectieHoewel het data kan overdragen, is het tegenwoordig meer gericht op het precies bepalen van de locatie en richting van een object, in plaats van wifi te vervangen bij het downloaden van grote bestanden.
Bovendien, terwijl Bluetooth een vrij beperkte positioneringsnauwkeurigheid heeft, bereikt UWB een Nauwkeurigheid in de orde van centimeters en zeer lage latentie.Dit maakt het een ideale kandidaat voor digitale sleutels, AirTag/SmartTag-trackers, beveiligde toegang tot gebouwen of zelfs industriële toepassingen waar elke seconde telt.
Er is ook een veiligheidsaspect: de UWB-signalen zijn moeilijker te onderscheppen en te vervalsen. dan die van andere, meer traditionele radiosystemen. Dat maakt het bijzonder interessant voor mobiele betalingen, sleutelloze toegangsystemen of zorgapplicaties waarbij het niet acceptabel is dat iemand het systeem kan misleiden door simpelweg een signaal te kopiëren.
Belangrijkste voordelen van ultrabreedband
Samenvattend biedt UWB-technologie een ongebruikelijke combinatie van eigenschappen: precisie, snelheid, laag verbruik en veiligheidIn de praktijk zijn dit de grootste sterke punten:
- Zeer precieze locatieAfstanden in de orde van 10 cm en hoeken met fouten van slechts enkele graden, zowel binnen als buiten.
- Lage latentieZeer korte reactietijden, ideaal voor functies zoals digitale toetsen of ultrasnelle koppeling tussen apparaten.
- Hoge beveiligingSignalen die moeilijk te onderscheppen en te vervalsen zijn, bieden uitstekende bescherming tegen relay-aanvallen in slimme auto's en deuren.
- Goede penetratie en minimale interferentie.: robuuster in complexe omgevingen met muren, metaal of meerdere netwerken die tegelijkertijd actief zijn.
- Energie-efficiëntiePerfect voor tags en apparaten die jarenlang op één batterij moeten werken.
Dit alles verklaart waarom veel experts UWB zien als een mogelijke vervanging (of op zijn minst een zeer serieuze aanvulling) op Bluetooth in de toekomstvooral in situaties waarin nauwkeurigheid en veiligheid belangrijker zijn dan het simpelweg verzenden van gegevens.
UWB op mobiele apparaten: Apple, Samsung, Google en anderen.
Een van de redenen waarom er de laatste tijd zoveel over ultrabreedband wordt gesproken, is dat High-end smartphones zijn op grote schaal begonnen met het integreren van UWB-chips.Dit opent de deur naar tal van alledaagse toepassingen waarbij de mobiele telefoon fungeert als een "ruimtelijke sensor".
Apple was een van de eersten die deze stap zette met zijn U1-chip, voor het eerst geïntroduceerd in de iPhone 11. Bij de lancering legde het bedrijf uit dat deze chip de iPhone in staat stelde om... Vind andere Apple-apparaten nauwkeurig met U1.Het werd bijna beschreven als het toevoegen van een nieuw type sensor aan de telefoon. Een van de eerste praktische toepassingen was een slimmere versie van... AirDropWanneer je je iPhone op de telefoon van iemand anders richt, detecteert het systeem dit. Geef dat apparaat prioriteit in de verzendlijst. om bestanden sneller en directer te delen.
Hoewel Apple zich tot nu toe heeft gericht op toepassingen zoals AirDrop en het lokaliseren van objecten via LuchttagHet is volkomen duidelijk dat de mogelijkheden van UWB in de toekomst benut kunnen worden voor Veiligere mobiele betalingen, nauwkeurige plattegronden voor binnenruimtes of nieuwe manieren om met accessoires en auto's om te gaan.
In de Android-wereld heeft Samsung altijd een voortrekkersrol gespeeld. De Galaxy Note20 Ultra was de eerste Android-telefoon met UWB.en vervolgens heeft het merk het geleidelijk aan geïntegreerd in zijn topmodellen: Galaxy S21+, S21 Ultra, S22+, S22 Ultra, S23+, S23 Ultra, evenals de opvouwbare Galaxy Z Fold2, Z Fold3 en Z Fold4onder andere actuele modellen.
Met die hardwarebasis biedt Samsung functies zoals: Dichtbij delen met UWBwaarmee je eenvoudig foto's en bestanden kunt delen. richt de mobiele telefoon op een ander compatibel Android-apparaat.Het systeem detecteert welk apparaat zich precies in de richting bevindt waarin u wijst en plaatst het boven het deelpaneel, waardoor verzenden vrijwel direct mogelijk is.
Bovendien beschouwt het Koreaanse merk ultrabreedband als een sleutelcomponent voor de toekomst van digitale huis- en autosleutelsHet idee is dat de Galaxy dankzij UWB Ontgrendel uw voordeur of start uw voertuig automatisch wanneer u nadert.met een mate van precisie en beveiliging die de kans op het omzeilen van het systeem aanzienlijk verkleint.
Google blijft ook niet ver achter. Verschillende modellen uit de Pixel-familieApparaten zoals de Pixel 6 Pro en Pixel 7 Pro ondersteunen UWB, en Android heeft dit officieel geïntegreerd. compatibiliteit van deze technologie met het besturingssysteemBovendien is uitgelekt dat het bedrijf interesse heeft in de lancering van een eigen trackingapparaat, intern bekend als 'Grogu'. Dit apparaat zou, door gebruik te maken van ultrabreedbandtechnologie, concurreren met Apple AirTag en Samsung SmartTag.
Andere fabrikanten zoals Xiaomi (Mix 4), Oppo of LG Ze hebben ook al laten zien wat ze in huis hebben door UWB in sommige modellen of prototypes te integreren, en het is slechts een kwestie van tijd voordat deze mogelijkheid zich verder verspreidt. middenbereik naarmate de kosten dalen.
Hoe activeer ik UWB op een Android-telefoon?
Veel recente Android-telefoons hebben standaard UWB-ondersteuning, maar meestal moet je... een optie in de systeeminstellingen activeren om er optimaal van te kunnen profiteren. Het proces verschilt per merk, maar is over het algemeen vrij eenvoudig.
Op "pure" Android, zoals op sommige Pixel-telefoons, is het meestal voldoende om naar Instellingen > Verbonden apparaten > Verbindingsvoorkeuren en zoek aan het einde van de lijst naar de optie genaamd Ultrabreedband (UWB)Van daaruit kunt u het naar behoefte activeren of deactiveren.
Bij Samsung-telefoons is de procedure echter iets anders: je moet naar Instellingen > Verbindingen En daar vind je de schakelaar voor ultrabreedband. Door deze te activeren, is de telefoon klaar voor gebruik van functies zoals... Digitale sleutels, richtingsgebonden Near Share of nauwkeurige locatiebepaling met SmartTag..
Niet alle smartphones beschikken echter al over deze technologie. Als er in de instellingen van je telefoon geen melding van UWB wordt weergegeven, is de kans groot dat... beschikt niet over de benodigde chip.Tegenwoordig vinden we het vooral in Recente iPhones, high-end Pixels en de high-end en opvouwbare Galaxy-familieMaar de lijst wordt elk jaar langer.
UWB als digitale auto- en huissleutel
Een van de meest opvallende toepassingen van ultrabreedband is de Fysieke sleutels vervangen door een smartphoneIn de automobielsector is dit geen sciencefiction meer: veel fabrikanten implementeren sleutelloze toegangs- en startsystemen op basis van UWB.
Het grote verschil met eerdere oplossingen is dat de auto, dankzij de time-of-flight-meting en de precisie van ultrabreedband, om precies te weten hoe ver de digitale sleutel zich bevindt en op welke plaats.Hierdoor wordt het veel moeilijker om het voertuig te misleiden met behulp van signaalrelaisapparaten die het laten geloven dat de sleutel in de buurt is, terwijl deze zich in werkelijkheid bijvoorbeeld in een nabijgelegen huis bevindt.
Bedrijven houden van NXP Semiconductors en Volkswagen Ze hebben autoconcepten gepresenteerd die UWB hiervoor gebruiken. Zoals de CTO van NXP uitlegde, kan de auto zelf Meet de signaaloverdrachtstijd tussen het voertuig en de sleutel. en zo nauwkeurig vaststellen of het apparaat zich daadwerkelijk in de buurt bevindt. Als het detecteert dat de sleutel zich in een ander gebouw bevindt, zelfs als iemand probeert het signaal te "versterken", Het wil gewoon niet openen of opstarten..
De lijst met merken die al compatibiliteit met UWB digitale sleutels aanbieden of zich daarop voorbereiden, groeit. Onder deze fabrikanten bevinden zich onder andere... BMW, Audi, Ford, Chevrolet, Dodge, Genesis, Jeep, Kia, Mini, Lexus, Mercedes-Benz, Ram, Porsche, Subaru, Rivian, Toyota, Volkswagen of HyundaiHet idee is dat we onze mobiele telefoons uiteindelijk gaan gebruiken als... veilige en handige sleutel in de meeste moderne auto's.
Diezelfde logica is ook van toepassing. naar woongebouwen en gebouwen met beperkte toegangFabrikanten zoals Samsung werken aan oplossingen voor digitale sleutel voor huisdeuren waarbij de mobiele telefoon fungeert als een beveiligd authenticatiemiddel. Wanneer u de ingang nadert, detecteert het slot het geautoriseerde UWB-apparaat en ontgrendelt het automatisch. Dit biedt de extra zekerheid dat de ruimtelijke nauwkeurigheid de kans dat een aanvaller het signaal succesvol kan nabootsen aanzienlijk verkleint.
Objecttrackers, wearables en slimme huizen
Een ander gebied waar UWB al een niche heeft veroverd, is dat van de tag-type trackingapparaten. De Apple AirTagZe gebruiken bijvoorbeeld ultrabreedbandtechnologie om je te helpen objecten zoals sleutels, rugzakken of koffers zeer nauwkeurig te lokaliseren. Naarmate je het object nadert, geeft de iPhone de locatie weer. richtingaanwijzers op het scherm, met pijlen en realtime afstandsweergaveIets wat met alleen Bluetooth niet mogelijk zou zijn.
Samsung doet iets soortgelijks met de geavanceerde versies van zijn producten. Galaxy-smarttagdie Bluetooth en UWB combineren. Als je een Galaxy-telefoon met een UWB-chip hebt, kun je augmented reality en de precisie van ultrabreedband gebruiken om “Zie” precies waar het verloren voorwerp zich bevindt. Binnen in huis of op kantoor, met een nauwkeurigheid van ongeveer 10 centimeter.
Naast trackers dringt UWB zich steeds meer op in... wearables, tablets, laptops en slimme apparaten voor thuisgebruikDankzij de mogelijkheid om de relatieve positie te detecteren, weet het systeem bijvoorbeeld in welke kamer u zich bevindt met uw mobiele telefoon. Automatisch de verlichting, muziek of temperatuur aanpassenof om direct te koppelen met de luidspreker of tv die zich recht voor je bevindt.
Toepassingen voor de industrie, detailhandel en gezondheidszorg
Ultra-wideband is niet beperkt tot thuisgebruik en consumententoepassingen. In professionele omgevingen heeft UWB al enige tijd bewezen dat het zijn waarde kan bewijzen. kosten verlagen en efficiëntie verbeteren op een zeer concrete manier.
In de logistiek en opslag wordt het bijvoorbeeld gebruikt voor realtime tracking van activa en goederen (RTLS)Met een UWB-ankernetwerk aan het plafond en labels op trolleys, pallets of gereedschap is het mogelijk om te zien De exacte locatie van elk object op een kaart aangeven.Genereer waarschuwingen wanneer iets het toegestane gebied verlaat of analyseer bewegingspatronen om de workflow te optimaliseren.
In de gezondheidszorg is UWB-technologie een belangrijke bondgenoot geworden voor het beheer van hoogwaardige medische apparatuur. Stel je een ziekenhuis voor met meer dan 500 apparaten die door de verschillende fabrieken worden gedeeld. (infuuspompen, draagbare monitoren, diagnostische hulpmiddelen…). Door een realtime volgsysteem te implementeren op basis van UWB met tientallen plafondbevestigingen en honderden tags op apparatuur, is het mogelijk gebleken om verkort de zoektijd met ongeveer 65%. van bepaalde apparaten tijdens een pilot, en bovendien wordt de ongeoorloofde verplaatsing van apparaten tussen zones aanzienlijk verminderd.
De resultaten van dit type oplossing omvatten: Minder ingrepen uitgesteld vanwege kennelijk gebrek aan apparatuur.Dit heeft geresulteerd in lagere huurkosten voor apparaten die voorheen als "verloren" werden beschouwd en een verbeterde onderhoudsplanning dankzij zeer nauwkeurige gebruiksgegevens. Zelfs de door het systeem gegenereerde bewegingskaarten zijn gebruikt voor Herorganiseer de verdeling van apparatuur en verminder de tijd die zorgpersoneel besteedt aan het lopen tussen afdelingen..
Bedrijven zoals Carttec brengen ultrabreedband naar sectoren zoals... sociaal-gezondheidssector en detailhandelDe oplossingen van Horustec maken realtime monitoring mogelijk. verplaatsing van personen, auto's en goederen In ziekenhuizen en grote commerciële gebieden worden afwijkingen opgespoord, de beveiliging verbeterd en waardevolle gegevens verstrekt voor het nemen van zakelijke beslissingen.
In professionele sporten bestaan er competities zoals de NFL Ze gebruiken UWB al voor De spelers lokaliseren tijdens de wedstrijden.Het genereren van geavanceerde statistieken, prestatieanalyses en tactische verbeteringen dankzij millimeterprecieze informatie over posities en trajecten op het veld.
Consortia en allianties die UWB stimuleren
Om een technologie als UWB echt van de grond te laten komen, zijn er meer nodig dan alleen individuele apparaten: het vereist... gemeenschappelijke standaarden en interoperabele ecosystemenDit is waar organisaties zoals de FiRa-consortium of de UWB Alliantie.
Het FiRa-consortium (afkorting voor fijn bereik) richt zich op het definiëren van standaarden op basis van IEEE 802.15.4/4z voor communicatie over korte afstanden met ultrabreedband. Tot de oprichters behoren namen als HID Global, NXP Semiconductors, Samsung Electronics en Boschen wordt ook ondersteund door bedrijven zoals Sony Imaging Products of LitePointHet doel is om UWB-apparaten van verschillende fabrikanten in staat te stellen om elkaar te begrijpen en samenhangende ervaringen te bieden aan de gebruiker
Van zijn kant, de UWB Alliantie Het omvat bedrijven zoals Kia Motors, Hyundai, Decawave, iRobot en andere leden van het ecosysteem. Deze allianties werken eraan om Bevorder het gebruik van ultrabreedband en los potentiële spectrumconflicten op. en de inspanningen coördineren tussen chipfabrikanten, autofabrikanten, fabrikanten van mobiele telefoons en fabrikanten van industriële oplossingen.
Naast deelname aan deze consortia heeft NXP ook chips geïntroduceerd zoals de SR100T, die ultrabreedband in één component integreert, NFC en een veilige cryptografische processorApparaten van dit type maken locatiebepaling mogelijk in 360 graden met een nauwkeurigheid van ongeveer 10 centimeter.en het gemakkelijker maken om van een smartphone een digitale sleutel, een veilig betaalmiddel en een locatiebepalingstool in één te maken.
Welke toekomst wacht de UWB-technologie?
Gezien de huidige ontwikkelingen is UWB-technologie geen verre toekomstmuziek meer: Het is te vinden in hoogwaardige mobiele telefoons, digitale autosleutels, trackers, industriële oplossingen, ziekenhuizen en winkels.De acceptatie ervan neemt toe omdat het iets concreets biedt wat bestaande technologieën niet helemaal konden oplossen: nauwkeurige en betrouwbare ruimtelijke context.
Het is zeer aannemelijk dat UWB na verloop van tijd net zo gangbaar zal worden in smartphones als Bluetooth nu is. Naarmate de chipkosten dalen en standaarden zich verder ontwikkelen, zullen we deze technologie steeds vaker zien voorkomen. middenklasse apparaten en later zelfs nog betaalbaardere apparaten.Dit strekt zich uit tot armbanden, horloges, koptelefoons en slimme huisapparaten.
In het dagelijks leven kan dit betekenen dat we onze mobiele telefoons gebruiken als Universele sleutel voor auto en huis, assistent om elk object te vinden, beveiligde toegangskaart en richtingsgevoelige afstandsbediening. om met onze omgeving te interageren. In de industrie en ziekenhuizen zal UWB haar rol als strategisch instrument voor Optimaliseer middelen, verminder verliezen en verhoog de veiligheid..
Ultrabreedband dringt stilletjes door in steeds meer apparaten en diensten, en alles wijst erop dat het een van die discrete maar essentiële technologieën Over een paar jaar zullen we dit als vanzelfsprekend beschouwen, wanneer onze mobiele telefoon de auto ontgrendelt zodra we eraan komen, ons precies naar onze verloren sleutels leidt of een ziekenhuis waarschuwt dat er cruciale apparatuur ontbreekt precies op de plek waar die het hardst nodig is. Deel deze informatie zodat meer mensen meer te weten kunnen komen over UWB-technologie..