Ultra-Wide Band, или сверхширокополосная связь (далее СШП), относится к беспроводным видам коммуникации на небольшом расстоянии. В этом смысле она родственна NFC и Bluetooth. Однако от существующих стандартов ее отличает уникальный набор технических требований. В ближайшие годы связь UWB станет доступна большему количеству гаджетов, поэтому получить о ней представление нужно уже сегодня.
Как работает UWB?
Старые и хорошо известные способы беспроводной передачи данных отличаются друг от друга мощностью, частотой и/или фазой синусоидального сигнала для кодирования данных, но не простых импульсов. Принцип работы UWB отличается от них в первую очередь тем, что это технология на основе импульсной последовательности. Она подразумевает передачу данных на небольшом расстоянии в радиочастотном диапазоне 3,1-10,6 ГГц.
Для стабильной работы импульсному методу требуется широкий спектр частот, отсюда и название связи – сверхширокополосная. Одна радиочастотная полоса обычно имеет ширину 500 МГц (в случае с 4G LTE это 5-20 МГц, а Wi-Fi – 20-80 МГц). В широком спектре импульсные данные могут перемещаться с высокой скоростью и точностью. В зависимости от частоты сигнал UWB может достигать скорости от 4 Мбит/с до 675 Мбит/с и даже выше. Это в десятки раз больше, чем скорость NFC 424 Кбит/с, в несколько раз быстрее, чем Bluetooth со стандартным показателем в 2,1 Мбит/с, однако медленнее Wi-Fi 6 с его 2 Гбит/с.
Как правило, беспроводные технологии ограничиваются узкими спектром частот, чтобы не создавать друг другу препятствий в работе. UWB позволяет исключить проблему помех, работая при очень низких уровнях мощности (в пределах минимального уровня шума других видов связи). Иными словами, спектр UWB широк, его легко обнаружить, но мощность сигнала держится на минимуме, чтобы не создавать помех другим коммуникациям.
Другая особенность импульсной передачи заключается в том, что на основе полученных данных можно вычислить информацию о времени пролета. Если знать время и скорость передачи данных, то несложно вычислить и расстояние между передатчиком и приемником сигнала. Суперточными, разумеется, эти данные не будут: погрешность в геолокации при сверхширокополосной связи составляет 10 см или меньше, но это все равно значительно точнее, чем информация, получаемая через Bluetooth или Wi-Fi (в обоих случаях погрешность около 1 метра, хотя в некоторых случаях Bluetooth 5.1 демонстрирует такую же точность, как и СШП-связь). Как можно догадаться, высокоточные геоданные имеют важность для приложений геолокации и безопасности.
Говоря о вариантах использования, сверхширокополосная связь позиционируется как безопасный способ разблокировки автомобилей и умных дверей. Гаджет с UWB можно примерять для поиска потерянных устройств (наподобие поисковых маячков на основе Bluetooth), внутренней навигации, мобильных платежей и взаимодействия с товарами в магазине. Apple Airdrop и Galaxy Note 20 Ultra уже используют данную технологию для передачи больших файлов по воздуху, но это лишь один и далеко не самый многообещающий вариант применения нового стандарта.
В чем преимущества UWB перед NFC и Bluetooth?
Перспективы применения UWB выглядят знакомыми, так как для всех этих задач уже давно используются NFC и Bluetooth. Тогда возникает вопрос: а для чего вообще создавался еще один стандарт беспроводной связи? Для этого есть веские причины.
Bluetooth работает на частоте 2,4 ГГц с небольшой шириной канала всего в 80 МГц и подходит для использования в помещении. Однако он находится в том же спектре, что и некоторые сигналы Wi-Fi, и потому подвержен помехам. UWB-связь, благодаря более широкому спектру, подвержена помехам в меньшей степени, поэтому сфера ее применения намного шире и в быту, и в промышленности. Однако дальность такой связи меньше, чем у Bluetooth. А что касается NFC, эта технология предназначена для передачи данных на совсем коротких дистанциях – около 4 см при частоте 13,56 МГц.
У старых технологий есть коммерческое преимущество: NFC и Bluetooth уже недороги в реализации, особенно в устройствах с низким энергопотреблением и пассивным питанием. UWB пока не может похвастаться аналогичной рентабельностью. Именно поэтому в ближайшие годы NFC никуда не денется и будет активно применяться в системах бесконтактных платежей. Широкий диапазон Bluetooth, аудиофункции и большая дальность действия делают его в некотором смысле функциональнее UWB, поэтому данный вид коммуникации тоже не потеряет востребованности в обозримом будущем.
Однако UWB имеет приоритет в тех случаях, когда необходима высокоскоростная передача данных, быстрая и максимально точная геолокация и/или низкий риск возникновения помех. Данная технология перспективна в сценариях, требующих дополнительной безопасности, например, для беспроводного доступа к автомобилю.
У сверхширокополосной связи есть свои плюсы и минусы, поэтому ее нельзя рассматривать как прямую замену какой-либо коммуникационной технологии, уже обосновавшейся на рынке.
Смартфоны с поддержкой UWB
Технология сверхширокополосной связи появилась не вчера, на ее разработку ученые потратили уже более десяти лет, однако в смартфонах она стала применяться лишь недавно. Сейчас она представлена только в некоторых флагманах премиум-класса:
- Apple iPhone 11.
- Apple iPhone 11 Pro.
- Apple iPhone 11 Pro Max.
- Samsung Galaxy Note 20 Ultra.
Ожидается, что следующие флагманские поколения от других производителей тоже получат поддержку UWB. Постепенно технология будет внедряться в устройства среднего уровня, а потом и в бюджетные, но до этого момента пройдет немало лет.
Источник: www.androidauthority.com
