ワイヤレス接続の広大な世界の中で、私たちのほとんどは次のような名前をよく知っています。 Bluetooth、WiFi、NFC、LTE携帯電話は性能も良く、価格も手頃で、長年使われてきました。しかし、ここしばらく、徐々に普及が進み、予期せぬ事態がない限り、私たちの日常的な携帯電話の使い方を大きく変えるであろう技術があります。それは、 超広帯域またはUWB（超広帯域）.
この技術は特に新しいものではありませんが、...のブームのおかげで、現在復活を遂げています。 モノのインターネット、高級携帯電話、デジタルキーUWB は Bluetooth や WiFi では実現できない機能を提供しているため、Apple、Samsung、Google、Volkswagen、BMW などのメーカーは UWB の導入を急いでいます。 高精度な位置情報、低遅延、高いセキュリティ 近距離で。
UWB テクノロジーとは何でしょうか?
UWBについて話すとき、私たちは 巨大な帯域幅を使用する短距離無線技術 デバイス間の通信に使用されます。BluetoothやWiFiは特定の帯域（2,4GHz、5GHzなど）内の狭いチャネルで動作しますが、超広帯域は 非常に広い周波数帯域に広がる非常に低出力の無線パルス.
技術的には、UWBは少なくとも チャネルあたり500 MHz実際には、スペクトルの使用量はおよそ 3,1～10,6GHzこの広い帯域幅により、デバイスは他の技術では達成できない精度で情報を交換し、信号の移動時間を測定できます。
超広帯域は、 50年代の位相アンテナしかし、民生用電子機器への利用が提案され始めたのは90年代と2000年代になってからだった。2002年、米国連邦通信委員会（FCC）は商用アプリケーションでの利用を認可したが、当時は WiFiとBluetooth UWB はほとんど背景に残されました。
今日では状況は異なります。コネクテッドホーム、デジタルキー、互いの位置を特定するデバイスといった背景から、このテクノロジーは再び流行しています。 アップル、サムスン、NXP、ボッシュ、ソニー、フォルクスワーゲン、グーグルなどの大手企業 彼らは、これを携帯電話の Bluetooth と同じくらい一般的なものにしようと懸命に取り組んでいます。
UWB はどのように機能し、なぜそれほど正確なのでしょうか?
UWBの鍵となるのは、従来のBluetoothとは異なり、 信号強度による距離の推定は行いません。 （これはかなり不正確ですが）しかし、それは非常に正確に測定します 信号が2つのデバイス間で伝達されるのにかかる時間このアプローチは 飛行時間 （ToF）。
飛行時間を測定することで、超広帯域では 送信機と受信機間の距離は10センチメートル程度の精度 通常の条件下では、十分に調整されたシステムではさらに小さなマージンを実現できます。さらに、UWBは 信号が到達する方向は、わずか3度程度の誤差でこれにより、「指している場所を検出する」という実際の機能が実現します。
この距離と角度の組み合わせにより、UWBは一種の 「屋内GPS」 非常に短い距離であれば、屋内外を問わず便利です。Bluetoothは通常1メートル程度（環境によってはそれ以上）の精度しか提供しませんが、UWBは非常に正確な位置追跡を実現します。これは、車のキー、物体追跡装置、医療現場の重要機器監視システムなどにおいて極めて重要です。
もう一つの重要な点は、低出力のパルスを非常に広い帯域に拡散して放射するため、 UWBは干渉をほとんど発生しない 他の無線システムと連携し、驚くほど簡単に 特定の材料や壁を貫通する鉛で覆われた部屋がある病院などの厳しい環境でも使用できます。
速度、レイテンシ、消費電力
UWBは今日、測位技術として話題になっていますが、忘れてはならないのは データの送信も可能短距離無線アプリケーションでは、UWBは理論上、 約10メートルで110Mbps、1メートルで480Mbpsに達し、1,6Gbps以上に達する 非常に短い距離で。
実際のモバイルデバイスでは約100％の速度が測定されています 20 30-Mbpsの通常、Bluetoothよりは高速ですが、現代のWi-Fiよりは低速です。その代わりに、超広帯域は 非常に低いレイテンシこれにより、モバイルが別のデバイスまたは近くのタグを検出し、反応する必要がある場合に、ほぼ瞬時に応答できるようになります。
もう一つの強みは、UWBが 非常にエネルギー効率が高い送信機は、 小型ボタン電池これにより、最小限のエネルギー消費で常に「起動」している必要がある鍵、バッグ、ショッピングカート、医療資産、または倉庫パレットのタグを追跡するのに最適です。
UWB と Bluetooth の違いは何ですか?
この2つのシステムは混同しやすい。 短距離無線技術しかし、実際には両者の目的は異なります。Bluetoothは主に 短距離でデータと音声を送信するその後、信号強度を使用しておおよその位置を特定するために使用されるようになりました。
一方、UWBは元々、 巨大な帯域幅を使用してデータを転送するそして時が経つにつれ、 高精度な位置特定と空間検出データの転送は可能ですが、現在は大容量ファイルをダウンロードする際に WiFi を置き換えるのではなく、オブジェクトがどこにあり、どの方向にあるかを正確に把握することに重点を置いています。
さらに、Bluetoothの測位精度はかなり限られているのに対し、UWBは センチメートル単位の精度と非常に低い遅延そのため、デジタルキー、AirTag/SmartTag トラッカー、安全な建物へのアクセス、さらには一秒一秒が重要な産業用アプリケーションに最適です。
安全面でも、 UWB 信号は傍受や偽装がより困難です。 他のより伝統的な無線システムよりも優れています。それが特に興味深い点です。 モバイル決済、キーレスアクセスシステム、ヘルスケアアプリケーション 単に信号を複製するだけでシステムを欺くことができるということは許されません。
超広帯域の主な利点
要約すると、UWB テクノロジーは次のような珍しい機能の組み合わせを提供します。 精度、スピード、低消費電力、安全性実際には、次の点が最大の強みです。
- 非常に正確な位置屋内でも屋外でも、距離は 10 cm 程度、角度の誤差はわずか数度です。
- 低レイテンシ: 反応時間が非常に短いため、デジタルキーやデバイス間の超高速ペアリングなどの機能に最適です。
- 高いセキュリティ: 傍受や偽装が困難な信号、スマートカーやスマートドアにおけるリレー攻撃に対する優れた保護。
- 優れた浸透性と最小限の干渉: 壁や金属、複数のネットワークが同時に動作している複雑な環境でも、より堅牢です。
- エネルギー効率: 単一のバッテリーで何年も動作する必要があるタグやデバイスに最適です。
これらすべてが、多くの専門家がUWBを 将来的には Bluetooth の代替（または少なくとも非常に本格的な補完）となる可能性がある特に、単にデータを送信することよりも、正確性とセキュリティが重要なシナリオでは有効です。
モバイルにおけるUWB：Apple、Samsung、Googleなど
最近超広帯域について多くの議論がある理由の一つは ハイエンドスマートフォンはUWBチップを大規模に統合し始めているこれにより、携帯電話が「空間センサー」として機能する、さまざまな日常的な用途への扉が開かれます。
アップルは、このステップを最初に実行した企業の一つです。 チップU1iPhone 11で初めて導入された。発表時に同社は、このチップによりiPhoneが U1で他のAppleデバイスを正確に見つける携帯電話に新しいタイプのセンサーを追加するようなものだと説明されている。最初の実用化の一つは、よりスマートなバージョンの AirDropiPhoneを他の人の携帯電話に向けると、システムは 配送リストでそのデバイスを優先する ファイルをもっと速く直接共有できます。
AppleはこれまでAirDropや物体の位置特定といった用途に重点を置いてきたが、 エアタグ将来、UWBの能力が活用されるのは明らかです。 より安全なモバイル決済、正確な屋内マッピング または、アクセサリや車と対話する新しい方法。
Androidの世界では、Samsungが最前線に立っています。 Galaxy Note20 UltraはUWBを搭載した最初のAndroidスマートフォンでしたそして、ブランドはそれを徐々に主力モデルに統合してきました。 Galaxy S21+、S21 Ultra、S22+、S22 Ultra、S23+、S23 Ultra、および折りたたみ式のGalaxy Z Fold2、Z Fold3、Z Fold4その他の現行モデルの中で。
このハードウェアベースで、サムスンは次のような機能を提供しています。 UWBによる近距離共有写真やファイルを簡単に共有できます 携帯電話を別の互換性のあるAndroidデバイスに向けるシステムは、ユーザーが指している方向にあるデバイスを正確に検出し、共有パネルの上に配置することで、ほぼ瞬時に送信できるようにします。
さらに、韓国のブランドは超広帯域を将来の重要なコンポーネントと見なしています。 デジタルの家と車のキーUWBのおかげで、ギャラクシーは 近づくと自動的に玄関のドアをロック解除したり、車を始動したりできますシステムを欺く可能性を大幅に減らす精度とセキュリティのレベルを備えています。
Googleもそれに遅れをとってはいない。 PixelファミリーのいくつかのモデルPixel 6 Pro や Pixel 7 Pro などのデバイスは UWB をサポートしており、Android では公式に組み込まれています。 この技術のオペレーティングシステムにおける互換性さらに、同社が社内で「Grogu」と呼ばれる独自の追跡デバイスの発売に関心を示していることがリークされました。このデバイスは、超広帯域技術を活用することで、Apple AirTagやSamsung SmartTagに対抗することになります。
その他のメーカーなど Xiaomi（Mix 4）、Oppo、LG 彼らはまた、UWBをいくつかのモデルやプロトタイプに統合するなど、その手腕を発揮しており、この機能が普及するのは時間の問題です。 ミッドレンジ コストが下がるにつれて。
Android モバイルで UWB を有効にする方法は?
最近のAndroidスマートフォンの多くはUWBサポートを標準装備していますが、通常は システム設定でオプションを有効にする それを活用できるようにするためです。手続きはブランドによって異なりますが、一般的には非常に簡単です。
一部のPixelスマートフォンのような「純粋な」Androidでは、通常は 設定 > 接続されたデバイス > 接続の設定 そして、リストの最後にあるオプションを探します 超広帯域（UWB）そこから必要に応じて有効化または無効化できます。
しかし、サムスンの携帯電話では、少し手順が変わります。 設定 > 接続 そこに超広帯域のスイッチがあります。これをオンにすると、次のような機能が使えるようになります。 デジタルキー、方向指定のNear Share、またはSmartTagによる正確な位置情報.
しかし、すべてのスマートフォンにこの技術が搭載されているわけではありません。お使いのスマートフォンの設定にUWBに関する記載がない場合は、おそらく 必要なチップを持っていない今日では主に 最近のiPhone、ハイエンドのPixel、そしてハイエンドで折りたたみ可能なGalaxyシリーズしかし、そのリストは年々長くなっています。
UWBをデジタルの車や家の鍵として
超広帯域の最も顕著な用途の一つは 物理的な鍵をスマートフォンに置き換える自動車業界では、これはもはやSFではなく、多くのメーカーがUWBをベースにしたキーレスエントリーおよびスタートシステムを導入しています。
従来のソリューションとの大きな違いは、飛行時間測定と超広帯域の精度により、車が デジタルキーがどのくらい離れていて、どこにあるのかを正確に知るこれにより、実際にはキーが近くの家にある場合などに、キーが近くにあると車両に信じ込ませようとする信号中継装置を使用して車両を騙すことが非常に困難になります。
好きな会社 NXPセミコンダクターズとフォルクスワーゲン 彼らは、この目的のためにUWBを利用した自動車のコンセプトを発表しました。NXPのCTOが説明したように、自動車自体は 車両とキー間の信号伝達時間を測定する これにより、デバイスが実際に近くにあるかどうかを正確に判断できます。鍵が別の建物にあることを検知した場合、誰かが信号を「延長」しようとしても、 単に開いたり起動したりできません。.
UWBデジタルキーとの互換性をすでに提供している、または準備を進めているブランドは増え続けています。その中には、以下のようなメーカーがあります。 BMW、アウディ、フォード、シボレー、ダッジ、ジェネシス、ジープ、キア、ミニ、レクサス、メルセデス・ベンツ、ラム、ポルシェ、スバル、リビアン、トヨタ、フォルクスワーゲン、ヒュンダイ最終的に私たちは携帯電話を... のように使うようになるという考えです。 安全で便利なキー ほとんどの現代の車では。
同じ論理が当てはまる 住宅や立ち入り制限のある建物へサムスンのようなメーカーは、 家のドア用のデジタルキー 携帯電話が安全な認証情報として機能します。入口に近づくと、ロックが認証されたUWBデバイスを検知し、自動的に解錠されます。さらに、空間精度により、攻撃者が信号を複製できる可能性が大幅に低減されるため、安心です。
オブジェクトトラッカー、ウェアラブル、スマートホーム
UWBがすでにニッチな地位を確立しているもう一つの分野は、 タグ型追跡装置。 ザ Apple AirTag例えば、超広帯域技術を使用して、鍵、バックパック、スーツケースなどの物体を非常に正確に特定できます。物体に近づくと、iPhoneの画面に 方向標識 画面上に矢印とリアルタイムの距離が表示されるこれは Bluetooth だけでは実現できないことです。
サムスンも、同社の先進的なバージョンで同様のことを行っている。 ギャラクシースマートタグBluetoothとUWBを組み合わせた技術です。UWBチップを搭載したGalaxyスマートフォンをお持ちであれば、拡張現実と超広帯域の精度を活用して、 紛失した物がどこにあるかを正確に「確認」します。 家庭内やオフィス内で、有名な 10 センチメートル程度の精度を実現します。
トラッカーを超えてUWBが浸透 ウェアラブル、タブレット、ノートパソコン、スマートホームデバイス相対的な位置を検出する機能により、システムは、たとえば、携帯電話を持ってどの部屋にいるかを知ることができます。 照明、音楽、温度を自動的に調整する、または目の前にあるスピーカーやテレビと瞬時にペアリングできます。
産業、小売、医療アプリケーション
超広帯域は家庭や消費者向け用途に限定されません。専門的な環境においても、UWBはこれまでもその可能性を実証してきました。 コストを削減し、効率を向上させる 非常に具体的な方法で。
例えば、物流や倉庫では、 リアルタイム資産および商品追跡（RTLS）天井にUWBアンカーネットワークを設置し、台車、パレット、工具などにラベルを貼ることで、 地図上で各資産の正確な位置何かが許可されたエリアから出たときにアラートを生成したり、移動パターンを分析してワークフローを最適化したりします。
医療分野では、UWB技術は高価な医療機器の管理に欠かせないものとなっています。100台以上のUWB機器を備えた病院を想像してみてください。 工場間で共有される500台のデバイス （輸液ポンプ、ポータブルモニター、診断ツールなど）。数十の天井マウントと数百の機器タグを備えたUWBベースのリアルタイム追跡システムを導入することで、 検索時間を約65%短縮 パイロット期間中に特定のデバイスのアクセスを制限できるほか、ゾーン間でのデバイスの不正な移動も大幅に削減されます。
このタイプのソリューションの結果は次のとおりです。 明らかな機器不足により遅延する処置が減少これにより、これまで「紛失」とされていた機器のレンタル費用が削減され、高精度な使用データのおかげでメンテナンス計画も改善されました。システムによって生成された移動ヒートマップも活用されています。 機器の配置を再編成し、医療スタッフが病棟間を歩く時間を削減する.
Carttecのような企業は、次のような分野に超ブロードバンドを導入しています。 社会保健セクターと小売業Horustecのソリューションはリアルタイム監視を可能にします 人、車、資産の移動 病院や大規模商業エリアで異常を検知し、セキュリティを向上させ、ビジネス上の意思決定に役立つ貴重なデータを提供します。
プロスポーツでは、 NFL UWBはすでに 試合中に選手の位置を特定するフィールド上の位置と軌道に関するミリメートル単位の正確な情報により、高度な統計、パフォーマンス分析、戦術的改善を生成します。
UWBを推進するコンソーシアムとアライアンス
UWB のようなテクノロジーが本格的に普及するには、個々のデバイスだけでは不十分で、次のようなものが必要です... 共通標準と相互運用可能なエコシステムここで、 FiRaコンソーシアム Oラ UWBアライアンス.
FiRaコンソーシアム（ 細かい測距）は、以下の基準に基づいて標準を定義することに重点を置いています。 IEEE 802.15.4/4z 超広帯域による近距離通信用。創設者には次のような名前が挙がっている。 HID Global、NXP Semiconductors、Samsung Electronics、Boschまた、次のような企業の支援も受けています。 ソニーイメージングプロダクツまたはライトポイントその目標は、異なるメーカーのUWBデバイスが お互いを理解し、一貫した体験を提供する ユーザーに
ターンでは、 UWBアライアンス 次のような企業が含まれます 起亜自動車、ヒュンダイ、デカウェーブ、iRobot そしてエコシステムの他のメンバー。これらのアライアンスは、 超広帯域の利用を促進し、潜在的なスペクトル競合を解決する チップメーカー、自動車メーカー、携帯電話メーカー、産業ソリューションメーカー間の取り組みを調整します。
これらのコンソーシアムに参加することに加えて、NXPは次のようなチップを導入しています。 SR100T超広帯域を単一のコンポーネントに統合した NFCと安全な暗号化プロセッサこのタイプのデバイスは、 360度、約10センチメートルの精度スマートフォンがデジタルキー、安全な支払い手段、位置情報ツールのすべて 1 つになることが容易になります。
UWB テクノロジーにはどんな未来が待っているのでしょうか?
現在の状況を見ると、UWB テクノロジーはもはや遠い未来の夢ではありません。 高級携帯電話、デジタル自動車キー、トラッカー、産業用ソリューション、病院、小売店などに搭載されています。既存のテクノロジーでは解決できなかった具体的な問題を提供できるため、その採用が増えています。 正確で信頼できる空間的コンテキスト.
いずれUWBが今日のBluetoothと同じくらいスマートフォンに普及すると考えるのは理にかなっています。チップコストが下がり、規格が確立されれば、この技術はさらに普及していくでしょう。 中価格帯のデバイス、そして後にはより手頃な価格のデバイスブレスレット、時計、ヘッドフォン、スマートホームガジェットにまで広がります。
日常生活では、携帯電話を次のように使うことができます。 車と家のユニバーサルキー、あらゆる物を見つけるアシスタント、安全なアクセスカード、そして「方向性」のあるリモコン 環境と相互作用する。産業や病院では、UWBは戦略的ツールとしての役割を拡大し続けるだろう。 リソースを最適化し、損失を削減し、安全性を向上.
超広帯域は静かに、ますます多くのデバイスやサービスに浸透しつつあり、あらゆる兆候がそれが将来的に重要なものの一つになることを示している。 控えめだが不可欠な技術 数年後には、携帯電話が車に近づくとロックを解除してくれたり、失くした鍵を正確に教えてくれたり、病院に最も必要な場所で重要な機器が不足していることを知らせてくれたりするようになると、私たちはそれを当然のことと考えるようになるだろう。 この情報を共有して、より多くの人々がUWB技術について学べるようにする.