Ultra Wideband: alles over nauwkeurige locatiebepaling

Apple ontwikkelt eigen chips, waarmee nieuwe technieken mogelijk zijn. De U1-chip is een goed voorbeeld daarvan: deze maakt Ultra Wideband (UWB) mogelijk voor nauwkeurige locatiebepaling. De U1-chip werd voor het eerst gebruikt in de iPhone 11-serie en is ook te vinden in de Apple Watch en HomePod mini. In de toekomst zou Apple Ultra Wideband in veel meer apparaten willen toepassen. Maar wat kun je er allemaal mee en wat zijn Apple’s plannen?

• Apparaten
• Wat is Ultra Wideband?
• U1-chip
• Mogelijkheden
• Frequenties en technische details
• Waarom Ultra Wideband?
• Toekomst

Je kunt de Ultra Wideband-functie ook uitschakelen op de iPhone, als je bezorgd bent over je privacy of het batterijverbruik ervan.

Welke apparaten zijn geschikt voor UWB?

Op dit moment zijn de volgende apparaten voorzien van een U1-chip en geschikt voor Ultra Wideband-toepassingen:

• iPhone 12-serie (alle modellen)
• iPhone 11-serie (alle modellen)
• Apple Watch Series 6
• HomePod mini
• AirTag

We verwachten dat op den duur veel meer Apple-apparaten de U1-chip en Ultra Wideband krijgen. Op de eigen website verklapt Apple al de komst van “andere Apple devices met een U1-chip”. Er werd ook gesproken over Ultra Wideband in de Apple TV, maar dat kwam er uiteindelijk niet. Het idee was dat de Apple TV als een soort UWB-basisstation dienst doet, om nieuwe toepassingen mogelijk te maken. Op basis van je exacte locatie binnenshuis kunnen er dan bepaalde HomeKit-scenes geactiveerd worden. Maar Apple bracht in 2021 een vernieuwde versie van de Apple TV 4K uit en daarin is wel ondersteuning voor Thread, maar niet voor UWB.

Wat is Ultra Wideband?

Ulta Wideband is een geavanceerde technologie om de relatieve afstand tot andere apparaten te meten. Net als wifi en Bluetooth werkt UWB met radiogolven. Een belangrijk verschil is dat UWB op heel korte afstand werkt en veel nauwkeuriger is. UWB werkt met frequenties hoger dan 500 MHz.

Bluetooth en wifi zijn niet zo heel geschikt om locatie nauwkeurig te meten. Je kunt namelijk alleen weten of een signaal sterk of zwak is. Een sterk signaal is dichterbij, maar daar houdt het op. Met Ultra Wideband weet je ook wáár andere apparaten zich bevinden. UWB meet namelijk hoe lang het duurt tot het signaal het andere apparaat bereikt en weer wordt teruggekaatst. Apple noemt dit “GPS, maar dan op huiskamerniveau.”

Het voordeel is dus dat je op een nauwkeurige manier de locatie van een apparaat kan achterhalen. Het nadeel is dat het bereik beperkt is tot enkele tientallen meters. Ultra Wideband bestaat al een tijdje, maar pas nu heeft de technologie zijn weg gevonden naar smartphones.

U1-chip en Ultra Wideband

Apple introduceerde deze technologie voor het eerst in de iPhone 11-serie. Deze modellen beschikten voor het eerst over een U1-chip. Veel details wilde Apple er niet over kwijt, ook niet over toekomstige toepassingen. Er wordt geschat dat de U1-chip op 10 tot 30 centimeter nauwkeurig is.

De Samsung Galaxy Note 20 Ultra ondersteunt ook UWB-technologie. Omdat Apple een eigen chip gebruikt zijn UWB-toepassingen helaas niet compatibel met Android-toestellen.

Mogelijkheden van Ultra Wideband: waarvoor heb je UWB nodig?

Heel knap allemaal, maar wat heb je er als gebruiker nu aan? Op dit moment is er nog maar een handjevol toepassing, onder andere gemakkelijker bestanden versturen via AirDrop. Door de iPhone te richten op de iPhone waarmee je bestanden wilt uitwisselen, krijg je sneller het juiste apparaat in beeld. Wil je een foto, link of iets anders naar iemand AirDroppen en verschijnt diegene niet in de lijst, dan kantel je je iPhone richting de ontvanger iPhone om hem sneller te vinden.

Apple zegt ook dat de U1-chip CarKey verder verbetert, zodat je je iPhone niet uit je zak hoeft te halen of je pols hoeft te draaien.

Op de HomePod mini wordt de U1-chip vanaf iOS 14.4 gebruikt voor het overzetten van muziek via de Handoff-functie. Dat werkt ook zonder U1, maar dankzij Ultra Wideband voel en zie je precies hoe dicht je je iPhone bij de HomePod mini moet houden.

Ultra Wideband kan ook gebruikt worden voor indoor-navigatie, hoewel daar nu op de iPhone nog geen toepassing voor is. Ontwikkelaars hebben nog geen toegang tot de U1-chip en kunnen er ook geen gebruik van maken. Mogelijk heeft Apple in de (nabije) toekomst nog veel meer plannen met Ultra Wideband.

Frequenties en technische details van Ultra Wideband

Er zijn al andere draadloze standaarden die op korte afstand werken, zoals NFC en Bluetooth Low Energy. UWB heeft unieke eigenschappen en heeft eigen voor- en nadelen, vergeleken met bestaande technologieën.

UWB werkt in het spectrum tussen 3,1GHz en 10,6GHz en heeft als bijzonderheid dat het met pulsen werkt. Andere draadloze zendmethoden gebruiken verschillende vermogens, frequenties of fasen om data te verzenden en werken niet met pulsen.

Breed spectrum nodig

Een nadeel van een puls-gebaseerde methode, is dat het meer spectrum nodig hebt om betrouwbaar te werken. Vandaar de naam ‘ultra wideband’. De frequentieband is meestal 500MHz breed, terwijl dit bij Wi-Fi tussen de 20MHz en 80MHz ligt en bij 4G-netwerken tussen de 5MHz en 20MHz. Vanwege dit brede spectrum kan data snel en betrouwbaar verstuurd worden.

Snelle data-overdracht

Een voordeel van UWB is dat de data snel verstuurd kan worden, met een snelheid van 4Mbps tot 675Mbps of meer. Dit is afhankelijk van de frequentie. Ter vergelijking kun je met Bluetooth een snelheid van 2,1Mbps halen en met NFC maximaal 424Kbps. Het is echter niet zo snel als WiFi 6 waarmee je tot 2Gbps snelheid kunt gaan.

Draadloze technologieën zijn vaak beperkt omdat ze maar een smalle bandbreedte gebruiken, om interferentie te voorkomen. UWB kan dit omzeilen door op heel lage vermogens te werken. Andere draadloze technologieën hebben er geen last van, omdat het een zo laag vermogen is dat het niet eens als ruis wordt opgemerkt.

Afstanden meten met UWB

Een voordeel van het puls-gebaseerde karakter van Ultra Wideband, is dat je afstanden kunt meten. Dit gebeurt met zogenaamde time-of-flight methoden. Als je weet hoe lang het heeft geduurd om de data over te zenden, dan kun je berekenen hoe groot de afstand tussen zender en ontvanger was. De nauwkeurigheid van UWB is daarbij 10 cm of minder. Met Bluetooth en WiFi is vaak maar een nauwkeurigheid tot op 1 meter mogelijk. Op deze manier is het erg geschikt om bijvoorbeeld huisdeuren en autodeuren te ontgrendelen, zoekgeraakte spullen terug te vinden en om bestanden op korte afstand te versturen.

Waarom Ultra Wideband?

Veel toepassingen zijn nu al mogelijk met NFC en Bluetooth. Waarom heb je dan nog Ultra Wideband nodig? Bluetooth werkt op de 2,4GHz band, waardoor het voor gebruik binnenshuis erg geschikt is. Het zit echter op dezelfde frequentie als WiFi-signalen, waardoor interferentie kan optreden. Door het brede spectrum van UWB heb je minder kans op interferentie. Het bereik is wel iets korter dan bij Bluetooth.

NFC functioneert op een frequentie van 13,56MHz maar heeft een zeer kort bereik van 4cm, waardoor het ongeschikt is voor veel andere toepassingen binnenshuis. Voor contactloos betalen is NFC echter erg geschikt, relatief goedkoop en energiezuinig. NFC zal dan ook voorlopig in gebruik blijven voor mobiel betalen.

UWB is geschikt voor situaties waar een hoge datasnelheid, snelle locatiebepaling, nauwkeurigheid en weinig interferentie vereist zijn. Dit maakt het ideaal voor toepassingen die erg veilig moeten zijn, zoals het openen van deuren.

Toekomst van Ultra Wideband

In de toekomst wil Apple deze technologie waarschijnlijk gebruiken voor de AirTag. Dit wordt een tracker om vast te maken aan bijvoorbeeld je sleutelbos, koffer of portemonnee. Omdat Ultra Wideband zo nauwkeurig kan traceren, is het uitermate geschikt voor een tracker. Je kan daardoor mogelijk dus tot centimeters nauwkeurig zien waar je apparaten zich bevinden. Op die manier kun je bijvoorbeeld een seintje krijgen als iemand thuis jouw MacBook verplaatst of meeneemt.

Check ook het overzicht van Apple’s eigen chips, met onder andere de reeks A-chips en overige processors.