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超宽带通信

拥抱 UWB 无线通信技术大趋势:小米刷屏,三星发文,苹果放出一个个彩蛋

关于超宽带通信,一文看够 3+1 场戏

第三方认证作者

深圳湾

发布于 10月13日

本文来自微信公众号“深证湾”(shenzhenware),作者:陈壹零、原文编辑:陈述。


你一定很熟悉 Wi-Fi、蓝牙,那你了解 UWB 吗?UWB 全称 Ultra Wide Band,也就是超宽带通信。UWB 是无线通信技术的大趋势,可以彻底改变我们使用智能设备来管理生活的方式......

我们不准备在这篇文章里赘述 UWB 的前世今生,因为有更大的看点——今天有两家厂商就 UWB 发声:

上午,小米发布了「一指连」小米 UWB 技术,通过视频展示了小米手机和米家 IoT 产品的互动。之后,三星发文强调了在 UWB 领域所取得的成绩,包括组建 UWB 联盟,发布 UWB 智能手机,联合 NXP 推动 UWB 在智能家居和车载领域的应用。

我们知道,苹果去年将 UWB 技术通过 U1 芯片内置到了 iPhone 11 系列手机中,今年又将 U1 芯片和超宽带天线装进了 Apple Watch Series 6 里。而传言苹果将要发布的 AirTag、AirPods Studio、HomePods Mini、新款 Apple TV 都将成为 UWB 的基站。

这几家大厂是如何诠释 UWB 的呢?我们沏一壶茶,慢慢品来~

小米:发布 UWB 概念视频,展示小米手机定向控制米家设备的能力

今天上午,小米通过网络发布了「一指连」小米 UWB 技术,称这一技术可以赋予手机与智能设备空间感知能力,手机指向设备即可定向操控。

小米通过一个概念视频,展示了这一技术实现后的效果。视频中出现的小米 10 系列手机和一系列智能家居设备,均内置 UWB 芯片和阵列天线,借助小米自研天线排列及算法,手机和智能设备之间具备了空间感知能力。

举例来说,将手机指向电扇,手机就会弹出快捷控制卡片,一键开启电扇;

手机指向电视,手机就变成电视遥控器,还能一键投屏;

手机指向米家床头灯,不仅能开灯关灯,还能控制灯的颜色;手机指向小米音箱,不仅能听音乐,还能对着歌词唱歌……

小米说这也仅是「一指连」小米 UWB 技术的冰山一角,不久之后甚至连「指」都可以省略,做到无感联动。靠近车门,口袋中的手机自动帮你解除门锁;通过闸机,手机自动刷卡顺畅通行。这一切都将伴随小米 UWB 技术的落地陆续实现。

技术层面的解读,按照小米的说法,打上「小米」标签和冠以「一指连」中文命名的 UWB 技术,是具备超精准定位的新一代连接技术。

支持小米 UWB 技术的手机可以实现对智能设备的厘米级定位,犹如人眼一般感知空间位置,指向任意智能设备都可直接控制,角度测量精度可达 ±3°,如同高精版「室内 GPS」。

小米还说,小米 UWB 技术区别于现存的窄带宽通信系统,拥有 500MHz 超大带宽来传输信息,将定位精度提高至厘米级别,这一技术也曾应用于雷达领域。

而得益于 UWB 的超宽带和窄脉冲特性(空间中极难被拦截),加之小米距离算法加持,「一指连」小米 UWB 技术在安全性能上有了保障。小米称,未来「一指连」小米 UWB 技术将与蓝牙、Wi-Fi 形成优势互补,以满足用户在不同场景下的无线连接需求。

感谢小米的科普,以往因为苹果 U1 芯片而被广泛提及 UWB 概念,小米用一个视频就让大家一目了然了。 

三星:组建 UWB 联盟,发布 UWB 智能手机,以及背后的 NXP

就在小米发布了自家的 UWB 技术的数小时后,三星也通过官网发布了一则以三星电子移动通信业务首席技术官、执行副总裁兼移动研发办公室负责人 KJ Kim 的名义撰写的新闻稿,以过去、现在、未来的叙事格式,以及三星一贯冷静的叙事风格,阐述了三星与 UWB 的强关联性。

三星相信,超宽带(UWB)将成为下一代可以改变游戏规则的无线通信技术之一。过去三星一直致力于在其生态系统中推进和部署这一技术。

△ KJ Kim
△ KJ Kim

三星很早就开始在 UWB 技术上投资(三星早在 2005 年就已经演示过在手机上通过 UWB 技术进行快速数据传输,参见深圳湾此前报道 ),并于 2018 年成立了一个专职工作组,致力于将 UWB 集成到三星的产品中。

不久之后,三星与 NXP 和 HID Global 等联手启动了 FiRa 联盟(FiRa,精细测距的缩写),以促进 UWB 技术在访问控制、位置服务、设备到设备服务等方面的应用。

2019 年,FiRa 的成员数量已经扩大到 45 个,三星、索尼、芯片制造商 Decawave、NXP,汽车制造商大众、现代、捷豹路虎,汽车电子巨头博世,还有大学机构,都在名单之中,但不包括苹果。

三星称,FiRa 正在定义行业标准并建立互操作性认证程序,因为三星认为应该通过开放式协作将 UWB 技术普惠大众。

联盟、标准制定、和工作小组的事情,我们在这里就不多评论了,但三星切切实实地办了一件大事。今年 8 月发布了全球首款 UWB 技术加持的 Android 手机 Galaxy Note20 Ultra,随后发布的可折叠设备 Galaxy Z Fold2 也配备了 UWB。

我们知道,此前,UWB 最先应用在 iPhone 上,此次则为 Android 手机的首次应用案例。

得益于 UWB 技术,使用 Galaxy Note20 Ultra 和 Galaxy Z Fold2 启用「附近共享」这一功能时,可以获得「令人难以置信的精度和准确性」。三星称,「附近共享」可以使用户连接超过 20 亿台 Android 设备,实现照片和文件的近距离传输。

不止是数据传输,UWB 还助力三星的这两款手机实现了更精准和生动的 SmartThings Find 功能。在启用查找三星设备的功能时,三星手机将通过增强现实(AR)视觉显示其他三星设备的方向、距离和位置,从而提升了用户使用手机查找设备的体验。

三星也在新闻稿里畅想了 UWB 技术的应用未来:很快,UWB 技术将消除对物理密钥的需求。借助三星即将推出的数字钥匙解决方案,可以用三星手机实现开锁,门锁、车锁等等。

此外,三星还预告了 10 月 20 日将要举行的 NXP Connects 2020 开发者大会,届时,三星 KJ Kim 将与 NXP 总裁兼首席执行官 Kurt Sievers 和 NXP CTO Lars Reger 讨论 UWB 技术。

而在 NXP 的官网上,我们发现,Galaxy Note20 Ultra 恰恰是 NXP 行业解决方案的首个落地应用,这一方案结合了 UWB、NFC、安全元件和嵌入式 SIM(eSIM)。

此外,NXP 指出,Note20 系列仅将 UWB 技术应用于文件共享传输,在未来的开发设想中,UWB 可能会和三星的智能家居进行结合,替代现有的 WLAN 直连技术。

苹果:从 iPhone 11 到 Apple Watch 再到汽车专利,UWB 一直是装在 U1 芯片中的一个隐形彩蛋

我们知道,去年,苹果将 UWB 技术通过 U1 芯片内置到了 iPhone 11 系列手机中。

发布会上短暂出现的 U1 芯片更像一个隐形的彩蛋。苹果营销主管 Phil Schiller 称它「利用 UWB 技术实现了空间感知」,能够精确定位其他同样配备 U1 芯片的苹果设备。

△ U1 芯片  | 图源:CNET
△ U1 芯片  | 图源:CNET

U1 芯片被率先应用在 AirDrop 上,即隔空投送功能,也就是前面提到的照片和文件共享。相比以往,将 iPhone 指向另一台目标 iPhone,后者就能被优先排在列表的第一、二位。

鉴于 UWB 主要应用于短距离设备间的精确定位和辅助导航,因此传言已久的苹果电子追踪器「AirTag」被普遍认为是应用了 UWB 技术,通过内置的 U1 芯片,实现比 iBeacon 更加精确的定位。

分析师郭明錤还在年初爆料,上海环旭电子将于 2020 年第二至第三季度开始为苹果电子追踪器做供应商,并拿到了约 60% 的订单。此前 iPhone 11 全系标配的 UWB 模块,环旭也是主要供应商,并因此在去年三季度,股票大涨。

△ iPhone 11 上的 U1 芯片 图源:iFixit
△ iPhone 11 上的 U1 芯片 图源:iFixit

同样被爆料采用了 U1 芯片的还有传言中的苹果首款头戴式耳机 AirPods Studio。苹果的一项专利描述了如何在头戴式耳机上实现头/颈部检测,另一项专利则描述了如何通过 AirPods 和 Apple Watch 实现对瑜伽动作的更精准识别,而这些,我们猜测都是与 UWB 的空间感知能力相关的。

今天,预言师 Jon Prosser 预测,传言将在本周苹果第二场秋季发布会上发布的 HomePod mini 和全新的 Apple TV 也会支持超宽频技术。

HomePod mini 和新款 Apple TV 将使用定位信息实现更好的媒体控制、亮度调节和音量控制。当用户离开家时,HomePod 和新款 Apple TV 还会在设备进入或离开用户家中时,通知用户。

但 U1 芯片最先落地的 IoT 设备,不是传言中的 AirTag、AirPods Studio、HomePods Mini,而是 Apple Watch。在上个月的苹果第一场秋季发布会上,苹果悄悄地透露了一条玄机:Apple Watch Series 6 具有 U1 芯片和超宽带天线,可以实现短距离无线定位,支持新的体验,例如,用 Apple Watch 充当汽车钥匙

手机是第一步;手表、追踪器、耳机是第二步;不难预测,接下来还有更多的苹果设备通过 U1 获得通讯能力。

基于 UWB 技术寻找小狗、控制恒温器、解锁大门等,已经出现在苹果的专利中。

而最被看好的,则是苹果的一项汽车相关专利,明确了使用 UWB 技术与汽车进行交互,设备可以识别用户何时接近汽车,协助解锁车门,并控制何时可以启动汽车。

△ 专利图 | 图源:CNET
△ 专利图 | 图源:CNET

综上所述,从 iPhone 11 到 Apple Watch,从电子追踪器等 IoT 设备再到汽车,UWB 技术一直是装在 U1 芯片中的一个隐形彩蛋,苹果从未正式发布或介绍过它,但它已经在那里。

华为:mmm...

如果从空间指向、附近共享等短距离传输的功能来看,华为近年来一直在宣传的「HUAWEI Share」功能和分布式系统,其中就有通过设备间靠近来实现数据传输和指令交互。我们并不想暗示华为是否在 UWB 这一技术上做储备,尽管这类场景是有足够的空间,应用 UWB 或其他类似技术,提高传输精度。

我们还是继续观察厂商们的表现吧。

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