Apple は U1 チップをさらに多くの製品に追加しており、ウルトラワイドバンドをデバイスエコシステムの主要な機能にすることを明らかに計画していますか?ここでは、UWB の内訳、UWB が現在何を行っているのか、そして何ができるのかを説明します。
その発売に合わせて、iPhone12Apple は、さまざまなスマートフォンに加えて、複数の特別イベントを通じて他の多くの製品を発表しました。 Ultra Wideband サポートの登場ホームポッドミニ、同様にアップルウォッチシリーズ6、テクノロジーとその企業による将来の使用の可能性についてのさらなる会話が生まれました。
Ultra Wideband が実際に何をするのか、そしてそれが将来どのようなメリットをもたらすのか、まだ当惑している人もいるかもしれません。一部の位置追跡に使用できるという Apple の説明以外に、同社はウルトラワイドバンドの実際の説明についてはあまり提供していない。AirDropの優先順位付け。
この記事では、ウルトラ ワイドバンドについてわかりやすく説明することを目的としています。
超広帯域とは何ですか?
一般に UWB と呼ばれるウルトラ ワイドバンドは、電波を使用して機能する通信用のワイヤレス プロトコルです。最も基本的には、デバイス間でメッセージを送信するために使用でき、Bluetooth や Wi-Fi に似ています。
潜在的な用途があるので、パーソナルエリアネットワーク通信つまり、人間のデバイスが相互に通信できるようにするため、より確立された Bluetooth とのクロスオーバーが数多くあります。ただし、その動作方法は、他の 2 つの通信タイプでは提供できない機能をさらに提供できることを意味します。
これにより可能になる主な機能は高精度の位置追跡であり、UWB を使用するデバイスは、それ自体に対する他のハードウェアの距離や位置を数インチ以内で識別できる可能性があります。これは、Find My アプリの強化版など、デバイス追跡サービスに使用できる可能性があることを意味します。
Apple の iPhone 11 製品ページでは、2019 年の U1 チップの搭載について詳しく説明されています。
レーダーシステム、医療画像処理などのいくつかの産業目的があり、さらには取り扱いのテストも行われています。合図ニューヨーク市の地下鉄では、消費者向けのテクノロジーの主な用途は依然としてデバイス間通信と短距離位置追跡である可能性が高いです。
アイデアとしては、UWB はかなり前から存在しています。この技術が注目を集めるようになったのは、主に Apple が iPhone 11 にこの技術を搭載したことにより、比較的最近になってからです。
のFiRaコンソーシアムは、Samsung、Oppo、Xiaomi などの企業が会員に含まれており、スマートフォンの異なるモデル間など、プラットフォームを超えて動作する消費者向けデバイス向けの UWB の作成を奨励するために 2019 年に設立されました。このグループは存在しますが、今のところ Apple をメンバーとして数えておらず、Apple の実装が将来 FiRa のバージョンで機能するかどうかは不明です。
Ultra Wideband は通信にどのように機能しますか?
他の無線ベースの通信システムと同様、UWB はデバイス上の送信機と受信機の組み合わせに依存します。 Wi-Fi と Bluetooth は比較的狭い周波数範囲を使用してデバイス間の通信を処理しますが、UWB はまったく異なる方法で処理します。
「超広帯域」という名前が示すように、UWB は狭い範囲を排除し、代わりにはるかに広い周波数帯域にわたってデータを送信します。一般的な Wi-FI チャネル幅のサイズは 20MHz、40MHz、または 80MHz ですが、UWB では代わりに、送信に 500MHz 以上の帯域幅範囲を使用します。
UWB は通常、他の種類の通信には使用されない広い帯域で動作するため、これを行うことができます。FCC は 3.1 GHz ～ 10.6 GHz の範囲を無許可で使用することを許可しました。 Apple 独自の Ultra Wideband アプリケーションに使用される Apple の U1 チップの分解による テックインサイト6.24GHzと8.2368GHzの2つの周波数で送信されることを示しました。
iPhone 11 Pro MaxのU1チップ[TechInsights経由]
UWB の珍しい特徴は、それがパルスベースのシステムであり、信号を繰り返し発射し、それを繰り返す前にオフになるということです。各パルスは、割り当てられた帯域幅の全範囲を占有することができますが、各パルスの送信時間が非常に短いことと、消費者向け UWB の比較的低電力の性質により、他のシステムに干渉する可能性は非常に低くなります。同じ範囲内です。
このような広い帯域の使用は、信号をデータ送信に簡単に使用できることを意味します。 1 秒あたり 10 億以上のパルスを送信でき、エンコードされたデータの各ビットに複数のパルスを使用することを考えると、これは理想的な条件下で 1 秒あたり数百メガビットの速度に相当します。
これは Wi-Fi ネットワークの速度とは言えません。ユーザー主導の大規模ファイル転送以外の通信では、依然としてかなりの量が発生します。
規制当局が義務付けている放送用の低電力レベルは、高帯域伝送のより脆弱な性質と組み合わされて、一般的な実用範囲が遠くなく、通常は最大 30 フィート離れていることを意味しており、そもそもそのような通信には理想的ではありません。
超広帯域は位置追跡にどのように機能しますか?
超広帯域のパルスベースの性質は、いくつかの方法で位置追跡に役立ちます。まず、データのパルスを定期的に送信することで、近くにある他のデバイスがその存在を認識できるようにすることができ、また、別のデバイスからパルスを受信した場合はその逆を行うことができます。
UWB とその幅広い周波数の使用により、デバイスは飛行時間 (ToF) の計算、つまり応答を得るまでにかかる時間を実行できるようになり、デバイス間の距離など、より有用なデータ ポイントが得られます。 。
このような広い周波数範囲を使用することにより、システムは実質的にマルチパス伝播、つまり、表面での反響など、電波が目的地に到達するまでに複数のパスを通る場合を克服することができます。パルスで使用される周波数の一部は、見通し内で目的の受信者に直接届く可能性が高いため、他の周波数の低速の迂回信号ではなく、それらの周波数に基づいて計算することができ、結果としてより正確な計算が可能になります。
相対位置ベースのゲーム (この場合はマルチプレイヤー Pong) に使用されている UWB の Apple の図。
1 台の iPhone は、「レンジング」として知られるタスクで、2 台目の iPhone にデータのパケットを送信します。 2 番目のデバイスはそれを受信し、最初のデバイスに応答を送り返します。その後、その応答が受信され、受信と送信のすべての時間が記録されます。
次に、最初のデバイスは、デバイス ID、最初のパケットを送信したタイムスタンプ、最初のデバイスが応答を受信したときのタイムスタンプ、および 3 番目のパケットが送信された時刻を含む 3 番目のデータ パケットを 2 番目のデバイスに送信できます。これは、2 番目のデバイスが 2 つのデバイスが互いにどれだけ離れているかを判断するのに十分なデータです。
2 番目のデバイスにはパケットの送受信用のタイムスタンプがあるため、同様のデータ ポイントを送信することができ、これにより最初のデバイスにも範囲が通知されます。
UWB 無線では受信信号の角度を決定することもできるため、これによってデバイスが位置する方向を相対的に決定することもできます。これを距離計算と組み合わせることで、他の方法よりも高い精度で全体の相対位置を求めることができます。
たとえば、Wi-Fi 信号を使用するとデバイスの位置を約 10 フィート以内で特定できますが、GLONASS を備えた GPS では 6 フィート以内まで到達できます。 Bluetooth 5.0 以降を使用するデバイスでは、Bluetooth は約 10 フィート以内の距離まで到達することが可能ですが、Bluetooth 5.1 では、より多くの方向感知機能が導入されており、この技術がより一般的になれば、数インチ以内での位置追跡が可能になる可能性があります。
UWB の精度は、最悪の場合でも 1 フィート以内にデバイスをピン留めできますが、一般的には数インチ以内に収まります。精度は、デバイス間の距離や見通し線など、いくつかの要因によって異なります。
Apple の UWB サポートと U1
UWB のアイデアはかなり前から存在していましたが、Apple がこのテクノロジーをiPhone11を含む範囲iPhone 11 プロそしてiPhone 11 プロマックス。これらのモデルでは、Apple は UWB 通信のみに使用される U1 チップを導入しました。
当時、Apple は、AirDrop を使用する理由として、ファイルを共有できるデバイスのリストに優先順位を付けるために使用できると説明していました。 iPhone を別の iPhone に向けると、そのデバイスが共有リストの先頭に躍り出ました。
HomePod mini は、デバイス近接機能に UWB を使用します。
1年後、Appleは別のグループのデバイスを発売し、U1はiPhone 12に搭載されました。iPhone12ミニ、iPhone12プロ、 そしてiPhone 12 プロマックス、AirDropの優先順位付けの有用性をさらに高めます。
iPhone 以外では、Apple の製品で U1 チップを搭載しているデバイスは 2 つだけで、Apple Watch Series 6 と HomePod mini は両方ともウルトラ ワイドバンド サポートを備えています。ただし、Apple はモデルに U1 が存在する理由を具体的に説明していません。 HomePod mini は iPhone を近づけることで近接ベースのハンドオフを可能にしますが、これは UWB なしでも利用できます。ホームポッド、しかしAppleは、それが特にminiの「デバイス近接」機能に使用されていると述べています。
Apple の UWB に対する将来の計画
将来 UWB に何を期待するかという点に関して、Apple は、今後の展開について比較的沈黙を保っていますが、エコシステムの他の要素とは異なり、完全に沈黙しているわけではありません。
Appleは6月に「Nearby Interactions」を導入した開発者フレームワークU1 搭載デバイス向けに、開発者が相対方向と距離のデータを活用するアプリを作成できるようにします。 Appleはドキュメントの一部として、ドライバーと乗客がお互いを簡単に見つけられるようにするライドシェアアプリと、拡張現実の水風船の戦いを提案した。
Apple は、iPhone 以外での UWB の使用も検討していると考えられており、よく噂されています。エアタグ」がその代表的な例です。
「AirTags」は、UWB を利用したデバイス追跡タグであると噂されています [画像は Jon Prosser/@CConceptCreator より]
概念としてはタイル追跡タグに似ていると考えられている「AirTags」は、Bluetooth および UWB 無線を備えた小さな丸いディスクで構成されています。アイデアは、追跡したいアイテムにそれらを添付し、「探す」アプリを使用してそれらの場所を移動することです。
また、「Find My」アプリは、タグの地理的位置を提供するだけでなく、拡張現実を利用して、iPhone のカメラからのライブビデオフィードに重ねてタグの近くの位置を表示すると考えられています。
このアイデアは、世界に残された「AirTag」がUWBを使用してpingを繰り返し、その地域に偶然存在したU1チップを搭載した近くのiPhoneがそれを拾うことができるというものです。これらの iPhone は、UWB ブロードキャストを検出したときの位置データを共有し、アプリを介してタグの所有者に提供できます。
HomePod mini に U1 チップが搭載されているということは、何らかの形で HomeKit が関与するスマート ホーム機能が開発される可能性があることを示唆しています。たとえば、Apple は、新しい HomeKit デバイスで UWB が使用され、他の製品の近くの存在と相対的な位置に基づいて、どの「部屋」にインストールされるべきかを判断する機能を有効にすることができます。
また、部屋内での iPhone の検出を利用して、「照明をつけて」などの一般的な口頭コマンドをその部屋だけに適用し、ユーザーが部屋間を移動するときに自動的に照明をオンまたはオフにすることも実現可能です。このようなハイパーローカル ジオフェンシングは、スマート ホーム インタラクションの可能性の世界を開きます。
もちろん、これは Apple が U1 をさらに多くの製品に追加し、他のデバイスがその UWB 実装と対話できるようにする可能性があるかどうかに依存します。 U1 が iPhone から Apple Watch や HomePod mini まで拡大していることを考えると、Apple がまさにそれを行う可能性が非常に高いように思えます。
HomePod または HomePod mini から Apple のすべてのニュースを直接把握できます。 「ねえ、Siri、AppleInsider Daily を再生して」と言うと、AppleInsider チームから直接迅速なアップデートを受け取ることができます。
Isamu 
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