Tout ce que vous devez savoir sur l’Ultra Wideband dans l’iPhone 12 et le HomePod mini

Apple a ajouté sa puce U1 à encore plus de produits et envisage clairement de faire de l’Ultra Wideband une caractéristique majeure de son écosystème d’appareils? Voici un aperçu de UWB, ce qu’il fait maintenant et ce qu’il peut faire pour vous.

Parallèlement au lancement de sa gamme de smartphones iPhone 12, Apple a lancé un certain nombre d’autres produits au cours de plusieurs événements spéciaux. L’apparition de la prise en charge de l’Ultra Wideband dans le HomePod mini, ainsi que dans l’Apple Watch Series 6, a généré plus de discussions sur la technologie et son utilisation future potentielle par l’entreprise.

Certains peuvent encore être déconcertés par ce que fait réellement l’Ultra Wideband et par la manière dont il peut leur être bénéfique sur toute la ligne. En dehors de l’explication d’Apple selon laquelle il peut être utilisé pour un suivi de localisation, la société n’a pas vraiment offert beaucoup d’explications pour l’Ultra Wideband dans la pratique, en dehors de la hiérarchisation AirDrop.

Dans cet article, nous visons à démystifier l’Ultra Wideband.

Qu’est-ce que l’Ultra Wideband?

Communément appelé UWB, Ultra Wideband est un protocole sans fil pour les communications, qui fonctionne à l’aide d’ondes radio. Dans sa forme la plus élémentaire, il peut être utilisé pour transmettre des messages entre appareils, ce qui le rend quelque peu analogue à Bluetooth ou Wi-Fi.

Comme il a des applications potentielles pour les communications de réseau personnel, à savoir permettre aux appareils d’une personne de communiquer entre eux, il y a beaucoup de croisement avec le Bluetooth plus établi. Cependant, la façon dont il fonctionne signifie qu’il peut offrir plus de fonctionnalités que les deux autres types de communication ne peuvent pas fournir.

La principale caractéristique qu’il permet est un suivi de localisation très précis, avec des appareils utilisant UWB potentiellement capables d’identifier la distance et même l’emplacement d’un autre matériel par rapport à lui-même à quelques centimètres. Cela signifie qu’il a des utilisations potentielles pour les services de suivi des appareils, comme une forme améliorée de l’application Find My.

Page produit iPhone 11 d'Apple détaillant l'inclusion de la puce U1 en 2019.

Page produit iPhone 11 d’Apple détaillant l’inclusion de la puce U1 en 2019.

Bien qu’elle ait certaines fins industrielles, y compris les systèmes radar, l’imagerie médicale, et même testée pour gérer la signalisation dans le métro de New York, la principale utilisation de la technologie pour les consommateurs est toujours susceptible d’être les communications inter-appareils et le suivi de localisation à courte distance. .

En tant qu’idée, UWB existe depuis un certain temps. Ce n’est que relativement récemment qu’il a pris de l’importance, principalement en raison de l’inclusion par Apple de la technologie dans l’iPhone 11.

Le Consortium FiRa, qui comprend Samsung, Oppo, Xiaomi et d’autres entreprises dans ses membres, a été formé en 2019 pour encourager la création de l’UWB pour les appareils grand public fonctionnant sur plusieurs plates-formes, comme entre différents modèles de smartphone. Bien que le groupe existe, il ne compte jusqu’à présent pas Apple comme membre et il n’est pas clair si la mise en œuvre d’Apple fonctionnera avec la version de FiRa à l’avenir.

Comment fonctionne l’Ultra Wideband pour les communications?

Comme d’autres systèmes de communication radio, UWB repose sur une combinaison d’émetteurs et de récepteurs sur des appareils. Alors que le Wi-Fi et le Bluetooth utilisent des plages de fréquences relativement étroites pour gérer les communications entre les appareils, UWB fait les choses complètement différemment.

Comme le suggère le nom «Ultra Wideband», UWB supprime les plages étroites et transmet à la place des données sur une bande de fréquences beaucoup plus large. Alors qu’une largeur de canal Wi-Fi typique peut être de 20 MHz, 40 MHz ou 80 MHz, UWB utilise à la place une plage de bande passante de 500 MHz ou plus pour ses transmissions.

UWB peut généralement se permettre de le faire car il fonctionne dans une large bande qui n’est généralement pas utilisée pour d’autres types de communications, dont la FCC a autorisé la plage de 3,1 GHz à 10,6 GHz pour une utilisation sans licence. Pour la puce U1 d’Apple, qui est utilisée pour les applications Ultra Wideband d’Apple, un démontage de TechInsights a indiqué qu’elle était transmise sur deux fréquences: 6,24 GHz et 8,2368 GHz.

La puce U1 de l'iPhone 11 Pro Max [via TechInsights]

La puce U1 de l’iPhone 11 Pro Max [via TechInsights]

Une caractéristique inhabituelle de l’UWB est qu’il s’agit d’un système basé sur des impulsions, un système qui envoie des signaux à plusieurs reprises puis s’éteint avant de se répéter. Bien que chaque impulsion puisse occuper toute la plage de bande passante qui lui est assignée, les temps de transmission extrêmement courts de chaque impulsion, ainsi que la nature de puissance relativement faible de l’UWB orienté consommateur, rendent hautement improbable qu’elle interfère avec d’autres systèmes. dans les mêmes gammes.

L’utilisation de ces larges bandes signifie que le signal pourrait facilement être utilisé pour transmettre des données. Étant donné qu’il est capable de transmettre plus d’un milliard d’impulsions par seconde et utilise plusieurs impulsions pour chaque bit de données codées, cela peut équivaloir à une vitesse de centaines de mégabits par seconde dans des conditions idéales.

Ce n’est pas tout à fait les niveaux de vitesse du réseau Wi-Fi. C’est encore beaucoup pour les communications en dehors des transferts de fichiers volumineux dirigés par l’utilisateur.

Les faibles niveaux de puissance prescrits par le régulateur pour la diffusion, combinés à la nature plus fragile des transmissions à bande supérieure, signifient que la portée générale des services publics n’est pas loin, généralement jusqu’à 9 mètres, et n’est donc pas idéale pour de telles communications en premier lieu.

Comment fonctionne l’Ultra Wideband pour le suivi de l’emplacement?

La nature basée sur les impulsions de l’Ultra Wideband se prête au suivi de l’emplacement de plusieurs manières. Pour commencer, en envoyant régulièrement une impulsion de données, il peut permettre à d’autres appareils à proximité de savoir qu’il existe, ou vice versa s’il reçoit une impulsion d’un autre appareil.

L’utilisation de l’UWB et de sa large gamme de fréquences utilisées permet également aux appareils d’effectuer des calculs de temps de vol (ToF), à savoir combien de temps il faut pour obtenir une réponse, qui fournissent un point de données beaucoup plus utile: à quelle distance les appareils sont situés. .

En utilisant une gamme de fréquences aussi large, cela permet pratiquement au système de battre la propagation par trajets multiples, à savoir les cas où les ondes radio empruntent plusieurs trajets pour atteindre une destination, comme l’écho sur des surfaces. Étant donné que certaines des fréquences utilisées dans l’impulsion sont très susceptibles d’atteindre le destinataire prévu directement avec une ligne de visée, les calculs peuvent être basés sur elles et non sur les signaux détournés plus lentement sur d’autres fréquences, ce qui entraîne un calcul plus précis.

Une illustration Apple de l'UWB utilisé pour les jeux basés sur l'emplacement relatif, dans ce cas Pong multijoueur.

Une illustration Apple de l’UWB utilisé pour les jeux basés sur l’emplacement relatif, dans ce cas Pong multijoueur.

Un iPhone envoie un paquet de données à un deuxième iPhone, dans une tâche appelée «télémétrie». Le deuxième appareil le reçoit et renvoie une réponse au premier, qui est ensuite reçue, avec toutes les heures de réception et de transmission enregistrées.

Le premier appareil peut alors envoyer un troisième paquet de données au second, contenant un identifiant d’appareil, l’horodatage d’envoi du premier paquet, l’horodatage du moment où le premier appareil a reçu sa réponse et l’heure à laquelle le troisième paquet a été envoyé. Il s’agit de suffisamment de données pour que le deuxième appareil détermine à quelle distance les deux appareils sont l’un de l’autre.

Étant donné que le deuxième appareil a des horodatages pour la réception et l’envoi de paquets, des points de données similaires peuvent être envoyés, ce qui informe également le premier appareil de la portée.

Comme il est également possible pour les radios UWB de déterminer l’angle d’un signal entrant, cela peut également lui permettre de déterminer une direction dans laquelle se trouve l’appareil par rapport à lui. Combinez cela avec le calcul de la distance, et une position relative globale peut être déterminée, et avec un degré de précision plus élevé que les autres méthodes.

Par exemple, il est possible de déterminer l’emplacement d’un appareil à l’aide de signaux Wi-Fi à environ 10 pieds, tandis que le GPS avec GLONASS peut atteindre 6 pieds. Bluetooth peut atteindre une distance d’environ 10 pieds pour les appareils utilisant Bluetooth 5.0 ou version ultérieure, mais Bluetooth 5.1 introduit plus de capacités de détection directionnelle qui pourraient permettre le suivi de l’emplacement à quelques centimètres, une fois que la technologie deviendra plus courante.

La précision de l’UWB peut épingler un appareil à moins d’un pied au pire, mais généralement à quelques pouces. La précision dépendra de quelques facteurs, tels que la distance et la ligne de vue entre les appareils.

Prise en charge UWB d’Apple et U1

Bien que l’idée d’UWB existe depuis un certain temps, elle n’est devenue une préoccupation des consommateurs que depuis fin 2019, lorsque Apple a inclus la technologie dans la gamme iPhone 11, y compris l’iPhone 11 Pro et l’iPhone 11 Pro Max. Dans ces modèles, Apple a introduit la puce U1, qui est utilisée uniquement pour les communications UWB.

À l’époque, Apple avait proposé une raison pour son utilisation dans AirDrop, en ce sens qu’il pouvait être utilisé pour hiérarchiser la liste des appareils sur lesquels un fichier pourrait être partagé. En pointant l’iPhone vers un autre iPhone, cet appareil est passé en haut de la liste de partage.

Le HomePod mini utilise UWB pour les fonctionnalités de proximité de l'appareil.

Le HomePod mini utilise UWB pour les fonctionnalités de proximité de l’appareil.

En dehors des iPhones, seuls deux autres appareils de la gamme Apple sont équipés de puces U1, l’Apple Watch Series 6 et le HomePod mini étant tous deux équipés du support Ultra Wideband. Cependant, Apple n’a pas vraiment expliqué la raison pour laquelle U1 existe dans les modèles. Bien que le HomePod mini permette un transfert basé sur la proximité en attirant un iPhone près de lui, il est également disponible sans UWB sur le HomePod, mais Apple dit qu’il est utilisé spécifiquement pour la fonctionnalité de «proximité de l’appareil» sur le mini.

Les projets futurs d’Apple pour UWB

En ce qui concerne ce à quoi s’attendre d’UWB à l’avenir, Apple a été relativement discret sur ce qui se profilait à l’horizon, bien que contrairement à d’autres éléments de son écosystème, il ne soit pas entièrement silencieux.

En juin, Apple a introduit un cadre de développement «Interactions à proximité» pour les appareils équipés de U1, permettant aux développeurs de créer des applications qui tirent parti des données relatives de direction et de distance. Dans le cadre de sa documentation, Apple a proposé une application de covoiturage qui permet à un conducteur et un passager de se retrouver facilement, et un combat de ballon d’eau en réalité augmentée.

On pense également qu’Apple envisage une utilisation non-iPhone pour UWB, les “AirTags” souvent répandus en étant un excellent exemple.

Selon la rumeur, les `` AirTags '' seraient une balise de suivi d'appareil alimentée par UWB [image via Jon Prosser/@CConceptCreator]

Selon la rumeur, les “ AirTags ” seraient une balise de suivi d’appareil alimentée par UWB [image via Jon Prosser/@CConceptCreator]

Pensés pour être similaires dans leur concept aux balises de suivi Tile, les “AirTags” consistent en un petit disque rond équipé de radios Bluetooth et UWB. L’idée est de les attacher aux éléments que vous souhaitez suivre, puis d’utiliser l’application Find My pour les déplacer.

L’application Find My est également censée fournir non seulement l’emplacement géographique de la balise, mais aussi profiter de la réalité augmentée pour afficher l’emplacement à proximité de la balise superposée sur un flux vidéo en direct de la caméra d’un iPhone.

L’idée est qu’un “AirTag” laissé dans le monde émettra un ping à plusieurs reprises en utilisant UWB, qui pourrait être capté par les iPhones à proximité équipés de la puce U1 qui se trouvent dans la région. Ces iPhones partageraient les données de localisation de l’endroit où elles se trouvaient lors de la détection de la diffusion UWB, qui peuvent être fournies au propriétaire de la balise via l’application.

L’existence de la puce U1 dans le HomePod mini suggère qu’il pourrait y avoir une forme de fonctionnalité de maison intelligente sur le chemin, impliquant potentiellement HomeKit. Par exemple, Apple pourrait activer une fonctionnalité dans laquelle UWB est utilisé par un nouvel appareil HomeKit pour déterminer dans quelle «pièce» il doit être installé en fonction de la présence à proximité et de l’emplacement relatif d’autres produits.

Il pourrait également être possible d’utiliser une détection d’un iPhone dans une pièce pour appliquer des commandes verbales génériques telles que «allumer les lumières» à appliquer uniquement à cette pièce, et pour les allumer et les éteindre automatiquement lorsque l’utilisateur se déplace entre les pièces. Un tel géorepérage hyperlocal ouvre un monde de possibilités d’interaction pour la maison intelligente.

Bien sûr, cela dépend du fait qu’Apple ajoute U1 à encore plus de produits et permette potentiellement à d’autres appareils d’interagir avec son implémentation UWB. Compte tenu de l’expansion de l’U1 des iPhones vers l’Apple Watch et le HomePod mini, il semble très plausible qu’Apple fasse exactement cela.