فناوری UWB چیست؟

اخیرا پیشرفته‌ترین شرکت‌های تولیدکننده گوشی‌های هوشمند در دنیا به استفاده از فناوری UWB روی آورده‌اند. شرکت‌های Apple و Samsung از پیشتازان استفاده از UWB بوده و آن را در آخرین نسخه‌های دستگاه‌های الکترونیکی خود مورد استفاده قرار داده اند. در این مطلب به معرفی این تکنولوژی و مزایای استفاده از آن می‌پردازیم.
فناوری UWB یا پهنای باند فوق عریض (Ultra Wide Band) نوعی پروتکل ارتباطی بدون سیم با بُرد کوتاه مانند بلوتوث و Wi-Fi است که با استفاده از امواج رادیویی کار می‌کند، اما بر خلاف همتایان خود، در فرکانس‌های بسیار بالا کار می‌کند.
UWB شباهت زیادی به راداری دارد که پیوسته در حال اسکن محیط پیرامون خود است و پس از یافتن سوژه و مکان آن قادر به ایجاد ارتباط با دقت بالا می‌باشد.
در آینده نه چندان دور، این فناوری دامنه وسیعی از انواع کاربردها را برای کاربران و تجارت‌های مختلف فراهم خواهد آورد. در حال حاضر، دو شرکت پیشتاز در زمینه تولید گوشی‌های هوشمند، یعنی Apple وSamsung، این تراشه را در گوشی‌های پرچمدار خود برای اولین بار به کار برده‌اند. همچنین پیشبینی می‌شود که در آینده نام این فناوری را در دستگاه‌های بیشتری بشنویم، چرا که در زمینه اینترنت اشیاء (IoT) نیز کاربردهای فراوانی خواهد داشت.

UWB چگونه کار می‌کند؟

زمانی که یک دستگاه مجهز به UWB (گوشی هوشمند، ساعت هوشمند و ...) نزدیک یک دستگاه دیگر با این قابلیت قرار بگیرد، هر دو شروع به "تخمین مسافت" می‌کنند. اصطلاح تخمین مسافت به معنای محاسبه مدت پرواز (ToF) بین دستگاه هاست: یعنی زمان رفت و برگشت بین ارسال سیگنال و دریافت پاسخ.

پهنای باند این تکنولوژی دارای کانالی بزرگتر (500MHz) با پالس های کوتاه (هر پالس 2 نانو ثانیه است) می باشد و این به بالاتر رفتن دقت دستگاه کمک می کند. فرآیند مکان یابی UWB می تواند به صورت همزمان و در آنِ واحد حرکات دستگاه را دنبال کند و در نتیجه، دستگاه های مجهز به UWB توانایی کسب اطلاعات در مورد حرکت و مکان نسبی کاربر را نیز خواهند داشت.
با توجه به اظهارات NXP، تولیدکنندگان تراشه UWB استفاده شده در Samsung Galaxy Note 20 Ultra، این فناوری قادر به ارائه عملکرد مثال زدنی در محیط های بسته و احاطه شده با دیوار، افراد و یا موانع فراوان دیگر که به طور معمول مسیر سیگنال ها را سد می کنند، می باشد. با استفاده از فناوری زاویه ورود (AoA)، دقت اندازه گیری های UWB خدمات مکان یابی بسیار با دقتی بر واحد سانتی متر به ارمغان می آورد و حتی می تواند تعیین کند که شما در کدام سمت درب ورودی یک ساختمان قرار دارید. به علاوه، دستگاه هایی با قابلیت پشتیبانی از UWB قادر به تشخیص جهت حرکت و یا ثابت بودن دستگاه نیز هستند.NXP، شرکت تولیدکننده این فناوری، UWB را به همراه چند قابلیت دیگر از جمله NFC روی یک تراشه ارائه می دهد.
به عنوان یکی از کاربردهای این تکنولوژی، سیستم های مجهز به UWB می توانند زمانی که شما به یک موقعیت مکانی خاص رسیدید قفل ها را باز و بسته کنند؛ مثلا درب پارکینگ را در صورت نزدیک شدن شما با ماشین باز کرده و زمانی که دور شدید، قفل کند. به همین ترتیب، گوشی های هوشمند سری iPhone 11 هم به یک تراشه طراحی شده توسط Apple به نام U1 مجهز شده اند که از قابلیت UWB برخوردار است. این دستگاه ها می توانند فاصله و مکان کاربر را نسبت به دیگر دستگاه های مجهز به این تکنولوژی پیدا کنند. برای نمونه، در سیستم عامل iOS 13 ویژگی جذابی تحت عنوان Directional Airdrop قرار داده شده که می‌توان از طریق آن فایل‌ها را تنها با نگه داشتن گوشی در جهت سایر آیفون‌ها ارسال و دریافت کرد.

تفاوت UWB با Wi-Fi و بلوتوث چیست؟

زمانی که صحبت از فناوری ارتباطی بدون سیم است، معمولا ابتدا بلوتوث و Wi-Fi به ذهن ما خطور می‌کنند. اما این فناوری های قدیمی از امنیت فرکانس‌های رادیویی، قابلیت های مکان‌یابی و دقت بالای موجود در UWB برخوردار نیستند. بیشتر فناوری‌های اتصالات بدون سیم توانایی ارائه قابلیت تخمین مسافت را ندارند، اما عملکرد UWB برتری چشمگیری نسبت به آن‌ها دارد.
UWB استانداردی برای ارتباط نزدیک با پهنای باند بالاست. با این‌حال اگر آن را با NFC و بلوتوث مقایسه کنیم می‌توان گفت UWB تقریباً از هر نظر برتری دارد. این فناوری بسیار از نظر انرژی بهینه است. به این ترتیب می‌توان آن را نسخه‌ای قوی‌تر و بهبودیافته از NFC دانست. در عوض محدودیت‌های برد بسیار کم NFC و پهنای باند پایین نیز وجود ندارد. اگر UWB را با بهینه‌ترین نوع بلوتوث یعنی Bluetooth LE مقایسه کنیم برد UWB باز هم بیشتر و پهنای باند هم بالاتر است.
جالب این‌که UWB برخلاف وای‌فای در مقابل حملات relay و مختل کردن سیگنال نیز مقاوم است. با این‌حال همه این مزایا باعث افزایش مصرف انرژی می‌شود.
تکنولوژی UWB در بخشی کاملا مجزا از طیف رادیویی به دور از باندهای پرترافیک در محدوده 2.4 GHz کار می کند. از این گذشته، UWB می تواند به سادگی در کنار سایر فناوری‌های بدون سیم محبوب از قبیل Wi-Fi، بلوتوث و NFC کار کند.
یکی از مهمترین مزایای UWB، لایه فیزیکی (PHY) افزوده شده جهت ارسال و دریافت پاکت های اطلاعات است. با این ویژگی نوعی لایه امنیتی که مختص UWB می باشد در اختیار کاربر قرار می‌گیرد که می‌تواند به بهبود تکنیک‌های امنیتی نظیر رمزگذاری و ایجاد اعداد اتفاقی منجر شود، به گونه ای که سایر افراد نمی‌توانند بدون اجازه کاربر به ارتباطات UWB او دست پیدا کنند.

موسسات و شرکت ها چگونه می توانند از UWB بهره ببرند؟

فناوری UWB با دقت، سرعت انتقال اطلاعات و درجه اطمینان بالا قادر خواهد بود تا به مجموعه‌های تجاری در یافتن مکان افراد و اشیاء، چه در حالت حرکت و چه در حال سکون، در هر نوع محیط و فرآیندی کمک کند.
بدون شک یکی از موارد بسیار مهم در محیط های کار امروزی فاصله گذاری اجتماعی است. با توجه به این نکته که شرکت ها باید با امنیت کامل به تجارت بازگردند، رعایت نکات مهم در رابطه با فاصله گذاری اجتماعی به شدت اهمیت پیدا می کند. سنسورهای لوازم جانبی پوشیدنی (ساعت های هوشمند و ...) که مجهز به UWB هستند، می‌توانند در صورت نزدیک شدن بیش از حد مجاز کارمندان به یکدیگر، هشدار داده و آن‌ها را از خطر موجود آگاه سازند.
برای هر سازمانی که در زمینه تولید فعال است، UWB می تواند نقشی کلیدی در دیجیتال سازی تولید و تدارکات ایفا کند. این فناوری می تواند به خوبی به دیجیتال سازی انبارها و فروشگاه ها کمک کرده، فرآیندهای داخلی را پایدار سازد و بازده را به بالاترین میزان خود برساند.

در آینده چه انتظاراتی می توان از UWB داشت؟

یکی از ویژگی های جذابی که با استفاده از UWB در Galaxy Note 20 Ultra فراهم آورده شد برنامه Nearby Share می‌باشد که برای انتقال فایل‌ها با سرعت بسیار زیاد بین دستگاه ها مورد استفاده قرار می گیرد. قابلیت Nearby Share تنها با نگه داشتن گوشی در جهت دستگاه‌های دیگر که مجهز به این فناوری هستند، به طور خودکار لیستی از آن ها را در اختیار کاربر قرار می‌دهد. همچنین بهره گیری از آن در برنامه SmartThings Find موجود در گوشی‌های سامسونگ نیز مورد بحث قرار گرفته است، به گونه ای که با استفاده از واقعیت افزوده (AR) و جهت یابی حسی، کاربر می تواند دستگاه های مجهز به UWB را با دقت بالا بیابد.

چه گوشی‌هایی به UWB مجهز هستند؟

در حال حاضر تنها گوشی‌های زیر از فناوری UWB برخوردار هستند:
• سامسونگ گلکسی نوت 20 اولترا
• سامسونگ گلکسی اس 21 پلاس و گلکسی اس 21 اولترا
• آیفون 11، پرو و پرو مکس
• آیفون 12، پرو و پرو مکس
• اپل واچ سری 6
• سامسونگ گلکسی زد فولد 2