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Ultra Wideband (UWB) expliqué (et pourquoi c'est dans l'iPhone 11)

L'une des nouvelles puces de la récolte d'iPhones de cette année est le U1; il fournit une connectivité ultra large bande (UWB) qui, associée à la technologie Internet des objets (IoT), pourrait offrir une myriade de nouveaux services aux entreprises et aux consommateurs.

Comme le dit Apple, la technologie UWB offre une « conscience spatiale » – la capacité de votre téléphone à reconnaître son environnement et les objets qu'il contient. Essentiellement, un utilisateur d'iPhone 11 peut pointer son téléphone vers un autre et transférer un fichier ou une photo.



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Bien que la technologie ne soit pas nouvelle, la mise en œuvre d'Apple marque la première utilisation de l'UWB dans un smartphone moderne.



Qu'est-ce que l'Ultra Large Bande ?

UWB est un protocole de communication sans fil à courte portée qui, comme Bluetooth ou Wi-Fi, utilise des ondes radio. Mais il en diffère sensiblement en ce qu'il fonctionne à une fréquence très élevée. Comme son nom l'indique, il utilise également un large spectre de plusieurs GHz. Une façon de le voir est comme un radar qui peut balayer en continu une pièce entière et se verrouiller avec précision sur un objet comme un faisceau laser pour découvrir son emplacement et communiquer des données.

Au début des années 2000, l'UWB a vu une utilisation limitée dans les radars militaires et les communications secrètes et a été brièvement utilisé comme une forme d'imagerie médicale, comme les systèmes de surveillance cardiaque à distance. Son adoption a tardé jusqu'à récemment, lorsque les intérêts commerciaux ont commencé à explorer les utilisations potentielles.



Aujourd'hui, son objectif principal devrait être la découverte de l'emplacement et la télémétrie des appareils, selon Phil Solis, directeur de recherche d'IDC. Alors que le Wi-Fi et le Bluetooth ont été modifiés pour permettre une plus grande précision dans la localisation d'autres appareils et leur connexion, l'UWB est nativement plus précis, utilise moins d'énergie et, à mesure que la production de puces UWB augmente au fil du temps, tient la promesse d'un point de prix.

Samsung, Apple et Huawei, les plus grands fabricants de smartphones au monde, sont tous impliqués dans des projets UWB, notamment la production de puces et d'antennes, selon Solis. Apple, cependant, est le premier à le déployer réellement dans un téléphone.

Samsung, ainsi que Xiaomi, NXP, Sony, Bosch et d'autres, font également partie du consortium FiRa (fine range), qui s'efforce de développer l'écosystème UWB. Cet écosystème repose sur la norme IEE 802.15.4/4x existante pour les communications sans fil à faible débit.



Comment fonctionne UWB ?

Un émetteur UWB fonctionne en envoyant des milliards d'impulsions (l'UWB était auparavant connu sous le nom de radio à impulsions) sur la fréquence à large spectre ; un récepteur correspondant traduit ensuite les impulsions en données en écoutant une séquence d'impulsions familière envoyée par l'émetteur. Les impulsions sont envoyées environ une toutes les deux nanosecondes, ce qui aide l'UWB à atteindre sa précision en temps réel.

L'UWB est une puissance extrêmement faible, mais la bande passante élevée (500 MHz) est idéale pour relayer de nombreuses données d'un périphérique hôte vers d'autres périphériques jusqu'à environ 9 mètres de distance. Contrairement au Wi-Fi, cependant, il n'est pas particulièrement efficace pour transmettre à travers les murs.

Parce que c'est une fréquence si élevée, c'est vraiment dans la ligne de mire, a déclaré Jack Gold, analyste principal chez J. Gold Associates. Ainsi, l'avantage est qu'il a une bande passante si large qu'il a beaucoup de capacités de données. Si vous transmettez un signal de 60 GHz sur 500 MHz de large… et multipliez-le par le nombre de canaux que vous pouvez faire, vous parlez à très large bande.

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Pour augmenter la portée et la fiabilité de réception de l'UWB, un système d'antenne distribuée MIMO (entrées multiples et sorties multiples) a été ajouté à la norme qui permet les réseaux à courte portée. Les antennes peuvent être intégrées dans un smartphone ou d'autres appareils tels qu'un bracelet ou une clé intelligente.

Lorsqu'un smartphone avec UWB (comme le dernier iPhone) s'approche d'un autre appareil UWB, les deux commencent à mesurer ou à mesurer leur distance exacte. La télémétrie est réalisée par des mesures de temps de vol (ToF) entre les appareils ; ceux-ci sont utilisés pour calculer le temps d'aller-retour des paquets de défi/réponse.

Consortium FiRa

Basé sur la norme IEEE 802.15.4a, l'UWB peut déterminer la position relative des appareils homologues avec une ligne de vue jusqu'à 200 mètres, selon le Consortium FiRa. Le Consortium ajoute actuellement une extension de sécurité - spécifiée dans IEEE 802.15.4z - pour en faire une technologie sécurisée à portée fine.

Selon le type d'utilisation, comme le suivi des actifs ou la localisation d'appareils, l'un des appareils UWB calcule l'emplacement précis d'un autre objet compatible UWB, comme les clés de voiture ou la télécommande de télévision qui sont tombées entre les coussins du canapé. (Si l'appareil exécute un service de navigation intérieure, l'appareil compatible UWB doit connaître son emplacement relatif par rapport aux ancres UWB fixes et calculer sa position sur une carte de zone.)

Avec une portée précise, l'UWB présente un avantage à la fois en termes de précision et de sécurité par rapport au Bluetooth et au WiFi, selon Solis, et cet avantage peut être utilisé pour de nombreuses applications différentes. Par exemple, un appareil compatible UWB peut être utilisé pour déverrouiller une voiture comme un porte-clés ou permettre l'accès à une zone sécurisée dans un bâtiment. Ou, un téléphone intelligent ou une montre compatible UWB pourrait permettre l'accès à un compte bancaire via un guichet automatique.

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Ce serait essentiellement un autre contrôle de sécurité, a déclaré Solis. Ou, votre téléphone devient votre carte de débit. Et peut-être qu'Apple a à l'esprit que NFC est utilisé pour [Apple] Pay, et UWB devient un autre contrôle pour cela.

L'UWB pourrait également être un autre moyen de contrecarrer les attaques par relais ou de l'homme du milieu, où des acteurs malveillants surveillent une zone comme un parking pour tenter d'intercepter puis de stocker des messages d'authentification entre deux appareils, tels qu'un porte-clés et un auto. Le signal du périphérique UWB ignorerait tous les autres périphériques d'une zone.

Quelles sont les utilisations possibles de l'UWB ?

Apple a breveté l'utilisation de l'UWB avec des balises (appelées iBeacon), de petits capteurs alimentés par batterie qui peuvent être attachés à des objets et diffuser un signal qu'un appareil UWB activé peut ensuite utiliser pour estimer la distance entre deux objets jusqu'à quelques centimètres pour les services de localisation. Ainsi, par exemple, un aéroport ou un centre commercial équipé d'un réseau de balises pourrait surveiller la progression d'un piéton dans le bâtiment et proposer des directions vers une destination en temps réel.

Apple n'a mentionné UWB qu'en passant avec ses annonces de septembre pour l'iPhone 11 et l'iOS 13.1, déclarant qu'AirDrop s'améliorerait avec des suggestions orientées vers la direction. Fondamentalement, UWB permet aux utilisateurs d'appareils de savoir qui les entoure et de les cibler pour transférer un document via AirDrop.

C'est exactement ce qu'ils essaient de faire, a déclaré Gold. Ils disent, votre ami est à trois degrés sur votre gauche, et cette femme Joan est juste derrière vous. N'envoyez rien à Joan, envoyez-le simplement à votre ami.

À cet égard, a déclaré Gold, l'UWB peut être une méthode beaucoup plus sûre pour transmettre des données entre téléphones sur une courte distance, car il sait exactement où se trouve l'autre appareil compatible UWB.

Que fera UWB dans l'iPhone 11 ?

Apple a développé sa puce U1 pour permettre aux trois modèles d'iPhone 11 de transmettre des données à l'aide du service de transfert de fichiers AirDrop à une distance similaire à Bluetooth.

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Alors qu'AirDrop peut fonctionner via Bluetooth et Wi-Fi, la puce U1 développée par Apple permet la spécificité. En d'autres termes, au lieu d'une liste de destinataires possibles d'un fichier, un utilisateur d'iPhone 11 peut pointer son téléphone vers un autre iPhone 11 et seul celui-ci apparaîtra pour la transmission de fichiers.

À l'avenir, attendez-vous à voir Apple activer l'iPhone comme un type de porte-clés de véhicule.

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Le Consortium FiRa pense que l'UWB transformera les expériences de connectivité dans l'IoT et l'industrie automobile, selon Debra Spitler, vice-présidente du développement commercial.

L'objectif initial de FiRa est de se concentrer sur trois catégories principales de cas d'utilisation : (1) le contrôle d'accès mains libres ; (2) services basés sur la localisation ; et (3) des applications d'appareil à appareil (pair à pair). Ces catégories de cas d'utilisation traversent ensuite six segments de cas d'utilisation qui incluent la maison et les entreprises intelligentes, les villes intelligentes et la mobilité, les transports intelligents, l'utilisation par les consommateurs, la vente au détail intelligente et l'industrie 4.0 et les soins de santé.

Consortium FiRa

L'UWB a été initialement présenté comme une technologie de communication à haut débit pour les données multimédias. Établir l'UWB en tant que nouvelle « technologie de télémétrie » nécessitera la création d'un tout nouvel écosystème, a déclaré la FiRa par courrier électronique.

Où va UWB à partir d'ici ?

Les membres du Consortium FiRa sont convaincus que le succès de la télémétrie fine sécurisée UWB dépend d'un écosystème interopérable, holistique et interconnecté. Cela nécessitera :

  • Interopérabilité entre plusieurs appareils, et nécessite des programmes de conformité et de certification.
  • Collaboration étroite avec d'autres organisations de l'industrie telles que IEEE, Wi-Fi Alliance, Car Connectivity Consortium (CCC) et autres. Le consortium FiRa se concentrera sur les cas d'utilisation UWB utilisant le spectre 6-9 GHz disponible.
  • Que nous attirons des sociétés membres qui apportent un vaste savoir-faire en matière d'écosystème, des positions de leader dans des marchés verticaux ciblés et une vaste expertise technique et système, ainsi qu'une forte présence et expérience dans d'autres consortiums pertinents pour l'UWB.
  • L'introduction d'un nouveau nom, FiRa, pour aider à surmonter le stéréotype de l'UWB en tant qu'« ancienne technologie de communication » et mettre plutôt l'accent sur la transformation de l'UWB en tant que technologie de télémétrie et de détection fine sécurisée.
  • Forte sensibilisation du marché et éducation sur les avantages de l'utilisation de la technologie UWB.

Nous devrons voir à quel point cela fonctionne réellement, combien de personnes le souhaitent et combien de services ils peuvent réellement y associer, a déclaré Gold. Et, voulez-vous vraiment un mini-radar sur votre téléphone ? Je pense que c'est ce qui pourrait le retenir.