Ultra Wideband

L’UWB (Ultra Wide Band) est une technologie radio dédiée aux communications à courte portée et à large bande passante (>500 MHz) avec une très large densité spectrale (puissance maximale de -41,3 dBm/MHz) sur l’ensemble des fréquences.

Elle offre une couche physique alternative pour les réseaux personnels ou corporels qui fonctionne principalement dans la bande comprise entre 3,1 et 10,6 GHz, moins encombrée que la bande ISM (industrielle, scientifique et médicale).

Alors que d’autres technologies radio divisent la bande passante disponible en morceaux plus petits (en faveur d’un débit de données plus élevé) ou en utilisant plusieurs canaux de données en même temps, l’UWB consacre toute la bande passante disponible à la transmission d’impulsions d’ondes radio très courtes (< 2 ns, environ 500 millions par seconde).

Avantages

L’utilisation d’impulsions courtes rend l’UWB quasi insensible aux évanouissements (fading) dus aux trajets multiples.

Cette technique permet également un débit de données très élevé pour les appareils de communication, ou encore une haute précision pour les appareils de localisation et d’imagerie.

Sécurité

En termes de sécurité, l’avantage le plus significatif de l’UWB est la partie supplémentaire d’une couche physique (PHY) utilisée pour envoyer et recevoir des paquets de données.

Avec cette couche, actuellement spécifiée dans IEEE 802.15.4z, une extension de sécurité critique – non disponible dans les autres technologies – permet des techniques de sécurité telles que la cryptographie ou la génération de nombres aléatoires.

La génération la plus récente code de manière cryptographique les impulsions radio afin qu’une distance physique maximale autorisée entre les dispositifs UWB soit garantie pendant la communication sans fil.

Un ensemble de caractéristiques qui permettent enfin d’éviter toutes interférences avec ces homologues tels que le WiFi, Bluetooth, Zigbee et GPS tout en assurant une coexistence avec ces technologies.

Comparaison entre technologies pour l’estimation de distance et de localisation

Localisation

Puisque très peu d’impulsions Ultra Wideband sont nécessaires à une mesure précise, les produits UWB peuvent être utilisés pour fournir des informations de localisation très précise jusqu’à 20m et quasi instantanément (250ms), sans subir les inconvénients de longues latences.

Le processus de positionnement UWB suit les mouvements du dispositif en temps réel. Ce faisant, les appareils UWB peuvent comprendre le mouvement et la position relative.

La grande force de l’UWB est sa capacité à localiser en trois dimensions et de manière précise un objet dans l’espace.

À la manière d’un sonar, le dispositif triangule sa position en mesurant le temps mis par les ondes radio à gagner les appareils ou les balises.

Il s’agit d’un fonctionnement proche des échanges GPS, à la grande différence près que les communications sont ici bidirectionnelles : avec l’UWB, les objets peuvent communiquer entre eux.

Par exemple, les systèmes Ultra Wideband savent détecter lorsque quelqu’un s’approche d’une porte verrouillée et peuvent déterminer si la personne est à l’intérieur ou à l’extérieur de la porte. Ils peuvent alors décider si la serrure doit être enclenchée lorsque vous atteignez une position spécifique, et lancer un scénario domotique dans la foulée.

L’UWB trouve sa place dans la norme IEEE 802.15.4 pour les communications sans fil. Il s’agit de la norme technique qui définit le fonctionnement des réseaux personnels sans fil à faible débit.

Lancée en août 2020, la norme IEEE 802.15.4z a mis l’accent sur des capacités de télémétrie améliorées, une sécurité accrue et une consommation d’énergie optimisée.

Applications

• industrie automobile : À l’avenir, l’UWB pourrait fournir aux voitures autonomes la « vision » dont elles ont besoin pour conduire en toute sécurité et éviter les collisions.
• Accès sans clé : D’ores-et-déjà utilisé pour permettre un accès sécurisé sans clé à certains véhicules haut de gamme avec l’avantage qu’UWB n’est pas vulnérable au piratage.
• Industrie et logistique : l’UWB brille déjà dans ces domaines car la technologie permet aux entreprises de suivre avec précision des milliers d’actifs simultanément.
• Applications pour la maison intelligente : Les possibilités sont presque infinies. Retrouver les objets perdus ou déclencher des actions (comme allumer la lumière) lorsque les utilisateurs entrent ou sortent de la pièce.
• Transferts de données à haut débit entre appareils : auquel cas l’UWB peut fonctionner avec les réseaux 5G.
• Les paiements sans contact sécurisés : Une distance minimum étant programmable entre l’appareil et le terminal pour valider le paiement, le piratage à distance devient caduque.
• Les capteurs sans fil pour la santé : Détection du chute, suivi d’un malade dans l’établissement…
• La communication device-to-device.

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L’UWB se démocratise et va ainsi pouvoir répondre à toute une gamme de nouvelles applications professionnelles, industrielles et grand public.

Le FiRa Consortium, dont Samsung est membre, se concentré sur la promotion de l’adoption de la technologie UWB, et notamment l’avancement des normes et des programmes de certification pour assurer l’interopérabilité.

La technologie est déjà présente dans les Samsung Galaxy S21+ et S21 Ultra 5G ou encore dans le Galaxy Z Fold3 5G et il existe déjà quelques applications passionnantes dans la gamme Samsung Galaxy qui exploitent l’UWB.

Par exemple, le nouveau Partage à proximité (application pour les transferts de fichiers de périphérique à périphérique) est améliorée par l’utilisation de l’UWB. En pointant simplement le téléphone vers un autre appareil équipé d’UWB, Nearby Share répertorie automatiquement l’appareil distant en haut du panneau de partage.

Samsung a également intégré l’UWB dans son application SmartThings Find. En utilisant la réalité augmentée et des directions intuitives, il est possible de localiser avec précision d’autres appareils équipés de l’UWB.