Công nghệ UWB là gì?

Ahihi

Ultra Wideband là một giao thức vô tuyến nhanh, bảo mật và công suất thấp được sử dụng để xác định vị trí với độ chính xác chưa từng có của bất kỳ công nghệ không dây nào khác. Nó sẽ thay đổi công việc kinh doanh của bạn như thế nào? UWB có điều gì hấp dẫn mà Apple quyết định thêm nó vào iPhone? Dưới đây là mọi thứ bạn cần biết về công nghệ Ultra Wideband sẽ cách mạng hóa thế giới của chúng ta.

Ultra Wideband (UWB) là gì?

Ultra Wideband (còn được gọi là UWB, băng thông siêu rộng hay Ultraband) là một giao thức giao tiếp không dây tầm ngắn. Nó sử dụng sóng vô tuyến để cho phép các thiết bị giao tiếp với nhau. Nghe rất quen đúng không? Chính xác, UWB tương tự như Bluetooth nhưng chính xác, đáng tin cậy và hiệu quả hơn.

Mặc dù bạn có thể đã nghe nói về Ultra-Wideband vào năm 2019 khi Apple thêm UWB vào iPhone, nhưng công nghệ này thực sự đã tồn tại hàng thập kỷ. Ngay từ năm 2002, Ủy ban Truyền thông Liên bang Hoa Kỳ (FCC) đã cho phép sử dụng UWB không có giấy phép. UWB được sử dụng hạn chế trong các radar quân sự và thậm chí còn được sử dụng trong thời gian ngắn như một hệ thống theo dõi tim từ xa. Tại thời điểm đó, chi phí thực hiện và hiệu suất thấp hơn dự kiến ban đầu đã hạn chế việc sử dụng UWB trong các sản phẩm tiêu dùng.

Ngày nay, chip Ultra-Wideband có giá thành rẻ và đủ nhỏ để đặt bên trong các thiết bị khác như điện thoại thông minh. Ngày nay, nó chính xác đến mức chủ sở hữu iPhone có thể hướng điện thoại của mình vào điện thoại của bạn bè để truyền file hoặc ảnh.

Điều gì làm cho UWB trở nên độc đáo như vậy? Nó truyền dữ liệu qua các khoảng cách ngắn và xác định chính xác vị trí bằng cách đo thời gian để một xung vô tuyến di chuyển giữa các thiết bị. Như tên gọi cho thấy, nó cũng sử dụng tần số rộng hơn. Dải tần của Ultra-Wideband là từ 3,1 đến 10,6GHz. Có một nhược điểm là phạm vi hoạt động ngắn, nhưng điều đó không quan trọng lắm khi bạn có hai thiết bị ở trong cùng một phòng.

Nhờ các đặc tính của nó, những ứng dụng UWB cho phép sử dụng nhiều dịch vụ mới cho người tiêu dùng và doanh nghiệp, như định vị chính xác trong nhà, cung cấp thông tin nhận biết ngữ cảnh và phân tích chính xác trong thời gian thực.

UWB hoạt động như thế nào?

Giống như Bluetooth và WiFi, Ultra-Wideband là một giao thức giao tiếp không dây sử dụng sóng vô tuyến. Một thiết bị phát UWB gửi hàng tỷ xung vô tuyến trên tần số phổ rộng và thiết bị thu UWB sau đó chuyển các xung thành dữ liệu. Giống như cách dơi sử dụng định vị bằng tiếng vang để cảm nhận môi trường của chúng, xung UWB có thể được sử dụng để cảm nhận khoảng cách giữa hai thiết bị phát. Thời gian tác động càng ngắn thì phép đo khoảng cách càng chính xác. UWB đạt được độ chính xác theo thời gian thực vì nó gửi tới 1 tỷ xung mỗi giây (khoảng 1 xung mỗi nano giây).

UWB sử dụng công suất rất thấp và băng thông cao (500MHz) lý tưởng để truyền nhiều dữ liệu từ máy phát đến các thiết bị khác. Bằng cách gửi xung theo các mẫu, UWB mã hóa thông tin. Cần từ 32 đến 128 xung để mã hóa một bit dữ liệu, nhưng tốc độ truyền dữ liệu rất nhanh, cho phép tốc độ dữ liệu từ 7 đến 27 megabit mỗi giây.

Để tăng phạm vi thu sóng và độ tin cậy của UWB, hệ thống ăng-ten phân tán MIMO (multiple-input and multiple-output) đã được thêm vào tiêu chuẩn cho phép các mạng tầm ngắn. Ăng-ten có thể được nhúng vào điện thoại thông minh hoặc các thiết bị khác như vòng tay hoặc chìa khóa thông minh.

Khi một điện thoại thông minh có UWB (như iPhone mới nhất) đến gần một thiết bị UWB khác, cả hai bắt đầu xác định chúng nằm trong phạm vi của nhau hoặc đo khoảng cách chính xác của chúng. Việc xác định phạm vi được thực hiện thông qua Time of Flight (ToF), thời gian cần thiết để một xung đi từ điểm A đến điểm B.

Tùy thuộc vào hình thức sử dụng, chẳng hạn như theo dõi hoặc nội địa hóa thiết bị, một trong các thiết bị UWB sẽ tính toán vị trí chính xác của một đối tượng hỗ trợ UWB khác - chẳng hạn như chìa khóa ô tô hoặc điều khiển từ xa của TV rơi giữa đệm đi văng. (Nếu thiết bị đang chạy dịch vụ định vị trong nhà, thiết bị hỗ trợ UWB phải biết vị trí tương đối của nó với các “anchor” UWB cố định và tính toán vị trí của nó trên bản đồ khu vực).

Độ chính xác của UWB là bao nhiêu?

Tín hiệu công suất thấp của UWB ít gây nhiễu cho các đường truyền vô tuyến khác và có thể đo khoảng cách hiệu quả với độ chính xác lên đến 10cm (3,9inch). Chip UWB của Decawave hứa hẹn độ chính xác thậm chí lên đến 2cm (0,78inch) với môi trường trong nhà. Để so sánh, độ chính xác của WiFi và Bluetooth chỉ lên đến 1 mét (39inch) với điều kiện không có vật cản.