Dióhéjban összefoglalva, az Ultra Wideband (UWB) a wifihez és a Bluetooth-hoz hasonló, rövid hatótávolságú vezeték nélküli protokoll, amely alapvetően abban különbözik más technológiáktól, hogy nagyon magas frekvencián működik, és több gigahertz szélességű frekvenciaspektrumot használ - innen az elnevezése. Olyan, mint egy radar, amely folyamatosan pásztázza a szobát, és a lézersugárhoz hasonlóan pontosan feltérképezi az ott található objektumokat.
A 2000-es évek elején korlátozottan használták katonai radarokban, titkos kommunikációhoz és szívműködést távolról figyelő rendszerekben. Nem igazán terjedt el, mostanában azonban újra felfedezték: fő alkalmazási területe a hely- és eszköz-meghatározás. Bár mind a wifit, mind a Bluetooth-t továbbfejlesztették annak érdekében, hogy segítségükkel precízebben lehessen meghatározni más berendezések helyét, az UWB alapból pontosabb náluk, kevesebb energiát fogyaszt, és várhatóan olcsóbb is lesz, ha beindul az UWB lapkák tömeggyártása.
Mindhárom piacvezető okostelefon-gyártó, a Samsung, a Huawei és az Apple részt vesz UWB-projektekben, többek között a lapka- és antennafejlesztésben. Mi több, az Apple, a gyártók közül elsőként, már be is építette a technológiát legújabb mobiljaiba. A Samsung a Xiaomival, a Sonyval, a Bosch-sal és másokkal együtt ugyancsak tagja a FiRa (fine ranging, pontos helymeghatározás) konzorciumnak, amely az UWB-ökoszisztéma kiépítésén munkálkodik. Ez a meglévő IEEE 802.15.4/4x vezeték nélküli kommunikációs szabványra épül.
Hogyan működik?
Az UWB-adó többmilliárd impulzust küld szét egy széles frekvenciatartományban, a megfelelő vevő pedig adatokká alakítja át az impulzusokat, ha az adó által küldött ismerős impulzussorozatot észlel. A impulzusokat két nanoszekundumonként küldi az adó, s ezzel az UWB valós idejű helymeghatározást tesz lehetővé. Rendkívül kevés energiát fogyaszt, és a nagy sávszélesség (500 MHz) ideális rengeteg adat átvitelére egy gazdagépről más eszközökre körülbelül 10 méteres távolságon belül.
Csakhogy a wifitől eltérően az UWB nem igazán alkalmas a jelek továbbítására falakon keresztül. Hatótávolságának és megbízhatóságának növelése érdekében egy MIMO (multiple-input, multiple-output) elosztott antennarendszerrel egészítették ki a szabványt, amely lehetővé teszi kis hatótávolságú hálózatok létesítését. Az antennák beépíthetők okostelefonokba és más berendezésekbe, például okoskarkötőkbe vagy okoskulcsokba.
Amikor egy UWB-vel ellátott okostelefon közel kerül egy másik UWB-eszközhöz, a két berendezés elkezdi megmérni a közöttük lévő pontos távolságot. A helymeghatározás úgynevezett Time of Flight (ToF-) mérésekkel történik, melyek során meghatározzák, hogy az eszközök között mennyi ideig utaznak oda-vissza az elküldött jelcsomagok.
A FiRa konzorcium szerint az IEEE 802.15.4a szabványon alapuló UWB képes meghatározni két, egymásra rálátó eszköz relatív pozícióját 200 méteres távolságon belül. A szervezet jelenleg egy biztonsági kiegészítésen dolgozik - ez az IEEE 802.15.4z szabványba kerül be - annak érdekében, hogy biztonságossá tegye a pontos helymeghatározási technológiát.
Az eszközök helyének meghatározására vagy nyomon követésére szolgáló UWB használatakor az egyik UWB-eszköz kiszámolja a másik pontos helyét, így könnyedén megtalálhatjuk a kanapé párnája alá becsúszott kocsikulcsot vagy távirányítót. De természetesen ennél sokkal komolyabb alkalmazásokra is lehetőség nyílik. Ha az egyik eszközön egy beltéri navigációs szolgáltatás fut, az eszköz tudni fogja, hogy a fix helyen lévő "UWB-horgonyokhoz" képest hol található, és térképen mutatja meg a helyét.
A pontos helymeghatározást ígérő UWB mind pontosságban, mind a biztonság terén felülmúlja a Bluetooth-t és a wifit, s ennek köszönhetően sokféle alkalmazása jöhet szóba. Például az UWB-képes eszköz használható lehet gépkocsi kinyitására vagy a belépésre egy épület védett területére, UWB-s okostelefonnal vagy okosórával pedig ATM-en keresztül hozzáférhető a bankszámlánk. Vagyis a technológia további biztonsági fázisként szolgálhat ezeknél az alkalmazásoknál.
Hatékony lehet a közbeékelődéses (man-in-the-middle) támadások elleni védelemben, például amikor a bűnözők egy autóparkolót figyelnek azért, hogy megkíséreljék elfogni és tárolni a hitelesítési üzeneteket két eszköz, esetünkben egy okoskulcs és egy autó között. Az UWB-eszköz jele figyelmen kívül hagyja a terület összes többi eszközét.
Használati módok
Az Apple úgynevezett beaconokkal (nevük iBeacon) szabadalmaztatta az UWB használatát, kisméretű, akkumulátorral működő szenzorokkal, amelyek tárgyakhoz társíthatók. Ezek jeleket sugároznak az engedélyezett UWB-eszköz felé, amely aztán centiméteres pontossággal képes megbecsülni a két objektum közötti távolságot helymeghatározó szolgáltatások számára. Így például egy beaconok hálózatával felszerelt repülőtér vagy bevásárlóközpont monitorozhatja a látogatók mozgását az épületben, és valós idejű útvonal-információkkal láthatja el őket.
Tavaly szeptemberben, az iPhone 11-et és az iOS 13.1-et bejelentő rendezvényén az Apple a koncerteken való mozgás kapcsán tett említést az UWB-ről, illetve arról, hogy az AirDrop funkció jobb irányt mutató javaslatokkal tud szolgálni. Ám az UWB lehetővé teszi az ilyen technológiájú eszközt használók számára azt is, hogy megtudják, ki van a közelükben, és dokumentumokat továbbítsanak nekik az AirDrop segítségével. Ráadásul az UWB-szakértők szerint sokkal biztonságosabb módja a mobilok közötti adatátvitelnek rövid távolságon belül, mivel pontosan tudja, hol található a másik UWB-képes eszköz.
Az Apple az iPhone 11 mindhárom változatába beépítette az általa kifejlesztett U1 lapkát, így azok tulajdonosai adatokat továbbíthatnak egymásnak az AirDrop fájltranszfer-funkcióval hasonló távolságból, mint amire a Bluetooth technológia képes. Az AirDrop működik wifivel és Bluetooth-szal is, az U1 lapka révén azonban az iPhone 11-et használók irányítottan egyetlen másik iPhone 11-re továbbíthatnak egy fájlt, csak az fog megjelenni számukra, mint lehetséges címzett.
A FiRa konzorcium arra számít, hogy az UWB alkalmazása elterjed majd az IoT-szektorban és az autóiparban. Mindenekelőtt három fő használati esetre összpontosítanak: a kéz nélküli hozzáférés-vezérlésre, a helymeghatározó szolgáltatásokra és az eszközök közötti (peer-to-peer) alkalmazásokra. Ezek a módszerek főként az okosotthonokban és okosvállalatoknál, az okosvárosokban és a mobilitás területén, az okosközlekedésben, az okos-kiskereskedelemben, az ipar 4.0 szektorban, valamint az egészségügyben terjedhetnek el elsőként.
Eredetileg multimédiás adatok továbbítására szolgáló, nagy adatátviteli sebességű technológiaként jelent meg az UWB. A FiRa konzorciumot alkotó vállalatok szerint ahhoz, hogy helymeghatározó technológiaként sikeres legyen, interoperábilis, holisztikus és összekapcsolt ökoszisztéma kialakítására van szükség. Ennek követelményei a következők:
• Interoperabilitás több eszköz között, megfelelőségi és tanúsítási programok.
• Szoros együttműködés más iparági szervezetekkel (IEEE, Wi-Fi Alliance, Car Connectivity Consortium stb.) A FiRa konzorcium a 6-9 gigahertzes spektrumot igénybe vevő UWB használati esetekre fókuszál.
• A tagvállalatok ösztönzése az ökoszisztémával kapcsolatos know-how és szakértelmek kidolgozására, erőteljes részvétel az UWB-hez kapcsolódó más konzorciumok tevékenységében.
• Egy új név, a FiRa közismertté tétele, cáfolni azt a sztereotípiát, hogy az UWB régi kommunikációs technológia, és hangsúlyozni az UWB átalakulását nagy pontosságú helymeghatározó és érzékelő technológiává.
• A technológia előnyeinek közismertté tétele.
Szakértők szerint rövidesen ki fog derülni, mennyire teljesít jól az UWB, hányan igénylik a használatát, hány új szolgáltatás alapjául szolgál, és hogy valóban szeretnének-e egy miniradart a mobiljukba az emberek.
