浅谈UWB产业发展前景
超宽带是一项潜力巨大的技术,目前仍处于起步阶段。它并非旨在取代Wi-Fi、蓝牙或NFC,而是补充。支持UWB的设备数量仍然非常易于管理。但是,三星等制造商也使用此功能为更昂贵的高端智能手机提供卖点。这种情况在未来应该会改变,UWB也将进入普通大众市场。
在无线连接技术中,蓝牙和Wi-Fi已被大家熟知。而近年来,UWB连接则逐渐兴起。苹果推出的iPhone11全系搭载了支持UWB技术的U1芯片。
什么是UWB?
UWB,就是Ultra Wideband,超宽带技术。它源于20世纪60年代兴起的脉冲通信技术。在2002年以前,UWB被广泛用于军事方面的用途。美国国防部首次使用了UWB这一术语,意指产生、传输、接收一段持续时间非常短(纳秒或以下)的爆发式射频能量脉冲。
在2002年时,FCC(美国联邦通信委员会)为UWB分配了3.1~10.6GHz共7.5GHz频带,还对其辐射功率做出了比FCC Part15.209更为严格的限制,将其限定-41.3dBm频带内,才将UWB技术解禁,准许进入民用领域。
UWB不同于传统的通信技术,它通过发送和接收具有纳秒或微秒级以下的极窄脉冲来实现无线传输。由于UWB脉冲时间宽度极短,因此可以实现频谱上的超宽带:使用的带宽在500MHz以上。
与蓝牙相比,UWB技术延迟更短、传输数据更大,它不仅使用3.1和10.6GHz之间的更高频率,因为UWB使用更宽的500MHz信道,可以在短时间内发送大数据包,而蓝牙通常限制在20MHz。UWB的延迟通常只有一毫秒,而蓝牙LE(低功耗)的延迟明显更长。UWB还提供更长的范围,理论上可以达到250米。
简而言之,这项技术通过超大带宽和低发射功率,实现低功耗水平上的快速数据传输。由于UWB脉冲的时间宽度极短,因此也可以采用高精度定时来进行距离测算。
并不是那么新的UWB技术在蒙尘几十年后,随着物联网的逐渐兴起,UWB技术也开始展露它的光辉。
改变游戏规则
精准定位的特性让UWB进入了主流消费电子领域。
可穿戴设备已经成为UWB的目标市场之一,如在智能手表中加入UWB功能,能够将定位范围做到±3度、定位距离缩小到5-10厘米的精度,这将比蓝牙“米”级精度有了大幅的提升。
目前已经使用UWB超宽带技术的消费电子品牌除了苹果、小米外,三星也非常看好UWB技术,认为其将成为下一代可以改变游戏规则的无线通信技术之一。
Airdrop是苹果UWB技术应用的代表性应用。从iPhone11系列手机开始,苹果已先后在Apple Watch S6、HomePod mini智能音箱、iPhone12系列手机和Aritag无线追踪器这些产品内,都应用了自研的UWB方案。苹果表示,U1芯片将显著提升苹果iPhone手机的空间感知(Spatial Awareness)能力,结合UWB技术,可以实现更多可能。
三星主要是在手机上导入了UWB方案,具体型号包括Galaxy Note 20 Ultra、 Galaxy Z Fold 2、 S21+和S21 Ultra,同时三星也推出了采用UWB技术的SmartTag+智能追踪器。据iFixit拆解显示,三星在Galaxy Note 20 Ultra上采用的是NXP恩智浦的一款特别研发的Secure UWB芯片。
根据市场调研机构market&market预测,全球室内定位市场规模将由2017年71.1亿美元增长到2022年的409.9亿美元,并将保持42%的复合增长率。因此,UWB定位行业正处于快速发展时期。
据ABI Research分析,到2026年,支持UWB的设备出货量将从2020年的1.43亿台增长到超过13亿台。
国内玩家增多
有业内人士分析:“目前定位技术种类繁多,基于细分场景应用的需求,UWB凭借穿透力强、功耗低、安全性高,特别是高精度等特性,以及上下游产业链的完善,UWB定位在智能家居领域的爆发将逐步到来。”
在FCC公布UWB相关规定后,中国在标准制定及频谱规划方面也做了调研准备工作。2008年,工信部正式颁布超宽带技术相关的频率规定。中国的UWB标准采用了OFDM双载波技术,包含两个载波的OFDM超宽带信号进行数据传输,中国的UWB标准使用的频段主要集中在6-9GHz。
已经可以确定,UWB是终极一代的位置服务技术平台,将弥补GPS、北斗的缺陷,成为向整个社会提供室内、室外高精度三维位置信息的基础设施。
在ToB市场,UWB技术产业链较为简单,可以分为芯片和解决方案两个环节,有些公司甚至从事芯片和解决方案的完整布局。当前To B类的应用场景中,出货量无法像ToC类应用一样进行大规模的爆发。在ToC市场,UWB技术产业链正形成芯片、模组、整机等多个环节,此外,UWB技术也为FPC、功能结构件等产业打开新的市场。
乾位智通(深圳)技术有限公司应用自主掌握的UWB精准定位算法,致力于二维、三维高精度定位,专注于嵌入式软硬件开发、UWB厘米级定位算法研发、应用层软件开发,已实现不同场景复杂环境下的多基站快速组网的应用。
UWB具有超宽带宽、定位精度高、抗干扰能力强等特性,可用于实时定位系统、测距、数字密钥、消费电子标签、移动或静止的人车物精准位置空间服务等。