超広帯域 (UWB): どのように機能し、どのスマートフォンが互換性がありますか?

2019 年 9 月に、iPhone11特別な点で明らかになりました。U1チップ。これにより、改良された AirDrop が可能になり、スマートフォンを他の人のスマートフォンに向けてファイルを送信できるようになりました。このちょっとしたギミックの機能の背後にあるのは、それはテクノロジー全体ですAppleは民主化を望んでいるのです。超広帯域 (UWB、または超広帯域)。

それ以来、この規格は依然として少数のハイエンド デバイスの特権であるにもかかわらず、広く普及してきました。その完全なリストはここにあります。

超広帯域対応デバイス

超広帯域対応の Apple スマートフォン

Apple は、iPhone 11 以降、すべての iPhone モデルにウルトラワイドバンドを統合しました。

超広帯域対応の Google スマートフォン

Google は UWB をGoogle ピクセル 7 プロなどピクセル6プロ。

超広帯域対応の Samsung スマートフォン

それ以来、Samsung Galaxy に存在しています。ノート20ウルトラを通過し、ギャラクシーS21、S22などS23、Plus モデルと Ultra モデル、および Z Fold 2 以降の Fold でのみ。

超広帯域対応のその他のスマートフォン

UWB は Xiaomi Mix 4 と最近の Vivo X90 Pro にも搭載されています。

超広帯域を備えたその他のデバイス

UWB は次の場所にあります。Apple Watchシリーズ6、7、8同様にアップルウォッチウルトラ。 Apple では今でもこの標準が使用されています。ホームポッド ミニ、HomePod (第 2 世代)、AirPods Pro (第 2 世代)、エアタグ。サムスンはそれをスマートタグ+Galaxy Buds 2 Proも同様です。

超広帯域とは何ですか?

超広帯域は何十年も前から知られている無線規格であり、2002 年にアメリカの電気通信規制当局によって承認されました。しかし、それまでは、Bluetooth を好む家庭用電化製品などの産業用途に限定されていました。Wi-Fi。

これにより、物体の非常に正確な位置と、Bluetooth よりも迅速なデータ送信の両方が可能になります。これがどのように機能するのか、そしてなぜ今になって初めてその話が聞かれるのかを説明します。

オブジェクトを見つけるにはどうすればよいですか?

UWB、Bluetooth、Wi-Fi の共通点: これらはすべて、電磁波、例えば光のように。

しかし、それは同じ周波数帯域上にないため、私たちが目で見る光とは大きく異なります。たとえば、可視光の周波数は約 100 万 GHz です。ここで注目する電波には、約 15 GHz 以下のさまざまな周波数があります。デバイスが無線通信する場合、特定の周波数 (光に例えると色) の信号を互いに送信します。電気通信当局は、不協和音を避けるために周波数帯域の使用が規制されていることを確認しています。

私たちの日常生活で使われている電波は空気が透明ではありません。これは、水中を泳ぐときと同じです。一定の距離までは見えますが、水は徐々に光を吸収し、遠くに行くと不透明になります。同様に、電磁信号は伝わるにつれて弱くなり、その速度は周波数帯域に応じて異なります。

Wi-Fi 経由で 5 メートルの精度、Bluetooth 5.0 経由で 1 ～ 2 メートルの精度

したがって、スマートフォンは「近接センサー」機能を実行し、連続信号を捕捉できるほど送信機のビーコンに近づいているかどうかを認識できます。これは、現在施行されている 2 つの主要なテクノロジーによって可能になることです。Bluetooth 低エネルギー (BLE)そしてWi-Fi。しかし、これはまだ距離の尺度ではありません。しかし、信号の強度を測定することができた場合、信号が強いほど距離は短くなるという結論に達しないでしょうか?

これは現在のテクノロジーが行っていることですが、主に 2 つの理由から効果的ではありません。まず、ビーコンと電話機の間に金属またはコンクリートの障害物を置くだけで、信号が大幅に弱まります。第二に、干渉の心配があります。同じ色 (または周波数) の信号が多すぎる場合 (Bluetooth や Wi-Fi 帯域ではよくあることですが)、ビーコンの信号はすぐにその信号の中に埋もれてしまいます。その結果、位置の精度は、Wi-Fi では約 5 メートル、Wi-Fi では 1 ～ 2 メートルです。Bluetooth 5.0。

L'UWBこれら 2 つの問題に対する解決策を提供します。非常に速いパルスで動作します。信号の強度を測定する代わりに、飛行時間(ToF)、つまり信号があるデバイスから別のデバイスに伝わるまでにかかる時間。光の速度はほぼ一定であるため、3 つのビーコンを使用して 5 ～ 10 センチメートルの精度で位置を三角測量することができます。その名前が示すように、UWB は広い周波数帯域で送信します。特定の色で光の干渉が多すぎる場合、他の色で補うことができます。

倉庫からスマートフォンまで

UWB は現在どこで使用されていますか?主に倉庫内です。このような場所では、さまざまな商品の位置を正確に把握したり、通路をすり抜けていく輸送パレットを追跡したりできる必要があります。 UWB が産業用途を超えてまだ広く使用されていないとすれば、その主な理由は、UWB のコンポーネントが歴史的に Bluetooth や Wi-Fi アンテナのコンポーネントよりも高価であるためです。

UWB は一般大衆にはあまり普及していないため、さまざまなデバイスのメーカーが UWB を順次統合する理由はほとんどありませんでした。この悪循環は技術標準の間ではよく知られており、Apple は喜んで断ち切ります。たとえば、同社は 1990 年代の終わりに USB ポートを iMac に統合し、普及するのに苦労していた高性能標準を普及させました。 AirTag のリリースにより、Apple 社はこの信条を更新しました。

ローカリゼーション以外にも、UWB には他の工夫もあります。 6 ～ 8 MB/秒のデータ転送が可能で、これは Bluetooth 5.0 の 2 MB/秒よりも高く、そのエネルギー消費量は Wi-Fi のエネルギー消費量を大幅に下回ります。Apple はこれを AirDrop の改良に利用したいと考えています。しかし、他の分野でも画期的な進歩が見られ始めています。 2019年8月末、半導体メーカーNXPに関連するフォルクスワーゲン ブランドは、UWB 車のキーをデモンストレーションします。これは、キーが車のすぐ隣にあることを保証することで、ハンズフリー車盗難にますます関与しているリレーアタックを防ぐのに役立ちます。

との共同執筆記事ヴィック・カストロ。