هرآنچه بايد درباره فناوري بي‌سيم UWB بدانيد
ازجمله قابليت‌هاي كمتر شناخته‌شده در گلكسي نوت 20 اولترا سامسونگ، فناوري باند فوق وسيع (UWB) است. موبايل هوشمند مذكور دركنار آيفون 11 اپل جزو اولين محصولاتي است كه از اين استاندارد در حوزه‌ي ارتباطات بي‌سيم بهره مي‌برد.
UWB فناوري جديدي در بازار موبايل‌هاي هوشمند است كه دركنار استانداردهاي تثبيت‌شده‌ي بي‌سيم همچون NFC و بلوتوث كم‌مصرف (Bluetooth Low Energy) براي رسيدن به جايگاهي رفيع‌تر حركتي روبه‌جلو دارد. UWB دركنار ضعف‌ها و قوت‌هاي خودش درقياس‌با استانداردهاي موجود، قابليت‌هاي مشابهي را نويد مي‌دهد. قرار است اين فناوري در سال‌هاي آينده به‌صورت گسترده‌تري همراهي شود؛ درنتيجه بهتر است از هم‌اكنون آگاهي بيشتري از آن داشته باشيم. هرآنچه لازم است درباره‌ي فناوري باند فوق وسيع بدانيد، درادامه آمده است.
UWB چيست و چگونه كار مي‌كند؟
نحوه‌ي عملكرد UWB بسيار متفاوت از ساير فناوري‌هاي بي‌سيم انتقال داده است. اين قابليت فناوري مبتني‌بر فركانس‌هاي راديويي با الگوي پالسي است كه داده‌ها را در دامنه‌ي زمان در طيفي با محدوده‌ي ۳٫۱ تا ۱۰٫۶ گيگاهرتز ارسال مي‌كند. فناوري‌هاي انتقال بي‌سيم رايج به‌جاي تغيير ساده‌ي پالس‌ها براي رمزگذاري داده‌ها، قدرت، فركانس يا فاز موج سينوسي را عوض مي‌كنند.
در روش استفاده از پالس براي حصول اطمينان از امنيت داده‌ها، طيف وسيع‌تري از فركانس‌هاي راديويي مصرف مي‌شود. نام‌گذاري اين فناوري با عنوان «باند فوق وسيع» نيز به همين دليل است. هر باند راديويي منفرد با روش مذكور معمولا محدوده‌اي ۵۰۰ مگاهرتزي از طيف را استفاده مي‌كند. در همين حال، شبكه‌ي 4G LTE بين ۵ تا ۲۰ مگاهرتز و واي‌فاي ۲۰ تا ۸۰ مگاهرتز از طيف امواج راديويي را اشغال مي‌كنند. داده‌هاي پالسي به‌دليل طيف وسيع استفاده‌شده از امواج بدون اينكه دقت كاهش يابد، با سرعت بيشتري ارسال مي‌شوند. نرخ انتقال داده در UWB بسته به فركانس، مي‌تواند بين ۴ تا ۶۷۵ مگا‌بيت‌برثانيه باشد. اين ميزان از انتقال داده بسيار سريع‌تر از نرخ ۴۲۴ كيلوبيت‌برثانيه‌اي NFC و سرعت‌هاي استاندارد ۲٫۱ مگابيت‌برثانيه‌اي بلوتوث است. بااين‌حال، فناوري واي‌فاي ۶ با سرعت انتقال داده‌ي ۲ گيگابيت‌برثانيه از UWB سريع‌تر است.
فناوري‌هاي بي‌سيم براي جلوگيري از تداخل با يكديگر، معمولا به باندهاي بسيار محدودي منحصر مي‌شوند. UWB با عملكرد در سطوح بسيار كم‌قدرت كه اساسا ضعيف‌تر از سطح نويز ساير شبكه‌هاي بي‌سيم است، از بروز چنين اشكالي جلوگيري مي‌كند. به‌عبارت‌ديگر، طيف اشغال‌شده در فناوري مذكور به‌صورت كاملا مشخصي وسيع است؛ ولي براي اينكه با ساير سيگنال‌ها تداخل نكند، با سطح قدرتي به‌اندازه‌ي كافي ضعيف كار مي‌كند.
يكي ديگر از مزاياي انتقال داده‌ي مبتني‌بر پالس اين است كه محاسبه‌ي اطلاعات مدت پرواز (time of flight) از داده‌هاي دريافت‌شده را امكان‌پذير مي‌كند. مدت پرواز اندازه‌گيري مسافتي است كه امواج راديويي در محيط طي مي‌كنند. اگر از زمان سپري‌شده و سرعت انتقال داده آگاهي داشته باشيد، محاسبه‌ي مسافت بين فرستنده و گيرنده آسان خواهد بود. البته به‌دست‌آوردن داده‌هاي مربوط به مكان‌ها به‌صورت دو يا سه‌بعدي شديدا پيچيده است. دقت اندازه‌گيري با UWB در حدود ۱۰ سانتي‌متر يا كمتر است كه درقياس‌با دقت يك‌متري بلوتوث يا واي‌فاي بهبود بزرگي به‌انديشه متخصصين مي‌رسد. بااين‌حال، بلوتوث 5.1 در برخي شرايط دقت برابري با UWB دارد. به‌هرصورت، دقت زياد فناوري يادشده مزيتي بزرگ براي اپليكيشن‌هاي امنيتي خواهد بود.
در قابليت Airdrop اپل و گلكسي نوت 20 اولترا از UWB براي انتقال داده‌هاي حجيم به‌صورت بي‌سيم استفاده مي‌شود
وقتي سخن از موارد استفاده از اين فناوري به ميان مي‌آيد، باند فوق وسيع با‌توجه‌به دقت مكاني درخورتوجه به‌عنوان ايده‌اي بزرگ براي سيستم‌هاي دزدگير اتومبيل يا فناوري‌هاي مرتبط با قفل هوشمند در منزل مطرح مي‌شود. همچنين، مي‌توان از UWB براي يافتن اشياي گم‌شده، به‌عنوان برچسب‌هايي به سبك NFC يا سيستم‌هاي پرداخت موبايل‌هاي هوشمند، موقعيت‌يابي درون ساختمان‌ها و تعامل با اشياي متصل‌شده‌ي نزديك به اين فناوري در فروشگاه‌ها استفاده كرد. هم‌اكنون، در قابليت Airdrop اپل و گلكسي نوت 20 اولترا از UWB براي انتقال داده‌هاي حجيم به‌صورت بي‌سيم استفاده مي‌شود؛ بااين‌حال، چنين متخصصدي تنها گوشه‌اي از قابليت‌هاي باند فوق وسيع را به‌تصوير مي‌كشد.
تفاوت UWB و بلوتوث و NFC
اگر موارد استفاده از باند فوق وسيع آشنا به‌انديشه متخصصين مي‌رسد، به اين دليل است كه بسياري از ويژگي‌هاي مذكور هم‌اكنون نيز در فناوري‌هاي موجود، يعني NFC و بلوتوث، وجود دارد. چنين موضوعي اين سؤال را مطرح مي‌كند كه چرا زحمت استفاده از استاندارد بي‌سيم ديگري را مي‌كشيم؟
بلوتوث در باند ۲٫۴ گيگاهرتز كار مي‌كند كه محدوده‌ي مناسبي براي استفاده در داخل ساختمان‌ها است. باوجوداين، باند يادشده در همان طيف فركانسيِ بعضي سيگنال‌هاي واي‌فاي قرار دارد و درنتيجه، درمعرض تداخل است. استفاده از طيف فركانسي وسيع در UWB، باعث مي‌شود كه احتمال ايجاد تداخل كاهش يابد؛ ازاين‌رو، اولين مورد استفاده از آن در متخصصي‌هاي صنعتي است. البته محدوده‌ي پوشش فناوري مذكور كمتر از بلوتوث است. همچنين، NFC كه در فركانس ۱۳٫۵۶ مگاهرتز كار مي‌كند، محدوده‌ي پوشش بسيار كمي، درحدود ۴ سانتي‌متر دارد.
يكي از مزيت‌هاي بلوتوث و NFC آن است كه اين فناوري‌هاي قديمي براي پياده‌سازي به‌ويژه روي نشانگرهاي كم‌مصرف و برچسب‌هاي NFC غيرفعال ازانديشه متخصصين توان مصرفي ارزان تلقي مي‌شوند. UWB آن‌چنان مقرون‌به‌صرفه نيست و توان مصرفي چنداني دارد. بنابراين، NFC به‌عنوان روشي براي پرداخت بدون تماس قرار نيست در آينده‌ي نزديك كنار گذاشته شود. طيف گسترده‌ي همراهي ديرينه در بلوتوث و قابليت‌هاي صوتي و پوشش گسترده‌تر آن به‌معني متخصصي‌هايي است كه UWB توانايي انجامشان را ندارد. انتظار مي‌رود كه براي موارد استفاده‌ي كنوني، هر دو فناوري محبوب باقي بمانند.
فناوري باند فوق وسيع در مواردي كه به سرعت انتقال داده‌ي بيشتر، تداخل كمتر، مسافت‌يابي سريع‌تر و دقيق‌تر نياز است، اهميت بيشتري پيدا مي‌كند. چنين موضوعي سبب مي‌شود كه فناوري مذكور براي سناريوهايي همچون دسترسي بي‌سيم به وسيله‌ي نقليه كه نيازمند امنيت بيشتري است، بهترين گزينه باشد. UWB مزايا و معايب خودش را دارد؛ ازاين‌رو، مطمئنا جايگزين مستقيمي براي هيچ‌يك از فناوري‌هاي بي‌سيم كنوني در بازار نخواهد بود.
موبايل‌هاي هوشمندي كه از فناوري باند فوق وسيع همراهي مي‌كنند
اندك‌زماني از ابداع باند فوق وسيع سپري شده؛ ولي اين فناوري در دنياي موبايل‌هاي هوشمند بسيار جديد است. UWB تنها در برخي از موبايل‌هاي هوشمند بسيار گران‌ارزش بازار استفاده شده است. فهرست زير موبايل‌هاي هوشمند سازگار با اين فناوري را نشان مي‌دهد:
- آيفون 11 اپل
- آيفون 11 پرو اپل
- آيفون 11 پرو مكس اپل
- گلكسي نوت 20 اولترا سامسونگ
عملكرد فناوري باند فوق وسيع به دستگاه همراهي‌كننده از آن بستگي دارد. سال‌ها طول مي‌كشد تا قابليت مذكور همه‌گير و به‌صورت گسترده‌اي همراهي شود. انتظار مي‌رود ساير شركت‌هاي توليدكننده نسل بعدي از موبايل‌هاي هوشمند پرچم‌دارشان را با استفاده از اين فناوري راهي بازار كنند. بااين‌حال، در موبايل‌هاي ميان‌رده و مقرون‌به‌صرفه تا چند سال ديگر از UWB خبري نخواهد بود.
هم انديشي ها