Was bringt UWB und welche Geräte unterstützen es schon?

UWB? Was ist das eigentlich? Klingt ein wenig nach einer Krankenversicherung, steht aber für Ultra-Wideband oder in Deutsch Ultra-Breitband-Technologie. In diesem Artikel wollen wir diese Technologie ein wenig näher beleuchten und herausarbeiten, welchen praktischen Nutzen diese Technologie mit sich bringt. In einigen Smartphones kommt UWB schon zum Einsatz.

Grundlagen

Frequenzen

Primär handelt sich um eine Funktechnologie für den Nahbereich, die Open-Source ist. Somit sind das Protokoll und Spezifikationen für jeden frei zugänglich. Das Besondere ist, im Unterschied zu Bluetooth oder Wi-Fi, dass ein extrem breiter Frequenzbereich dafür genutzt wird und gleichzeitig diese Technologie ohne Trägerfrequenz auskommt. Im Gegensatz dazu ist etwa WiFi, mit seinen 2,4 GHz, schmalbandig. Die verschiedenen Kanäle sind um die 2,4 GHz herum nahe beieinander angeordnet, daher kommt es oft zu gegenseitigen Störungen.

Die UWB-Technologie verzichtet darauf und die Daten werden als kurzzeitiger Impuls übertragen. Deshalb kommt es rein theoretisch zu keinen Störungen untereinander, da die Impulse zu kurz sind. Gleichzeitig stören die UWB-Signale nicht gleichzeitig genutzte Frequenzen wie eben das bekannte 2,4 GHz oder 5 GHz WiFi-Netz, da die Signale dort als Rauschen wahrgenommen werden. Gleichzeitig kann eine sehr hohe Datenrate von bis 480 MBit/s erreicht werden und das bei einem geringeren Energieaufwand als bei anderen Technologien. In Deutschland wurden 2008 Frequenzbereiche zwischen 30 MHz und 10,6 GHz freigegeben.

Anwendung

Quelle: Qorvo

Grundsätzlich hat UWB durchaus das Potenzial auch die Kommunikation im Smartphonebereich zu revolutionieren und Bluetooth zum Beispiel als Übertragungsstandard abzulösen. Es gibt durchaus Überlegungen und Forschungen, entsprechende Kopfhörer mit einem neuen Übertragungsstandard zu entwickeln. Gegenwärtig reduziert sich aber die Anwendung von UWB auf die Lokalisierung und Positionsbestimmung von Gegenständen. Viele von euch haben sicherlich schon von AirTags von Apple gehört, die genau diese Technologie nutzen. Aber auch Samsung hat entsprechende SmartTags entwickelt, die nach dem gleichen Prinzip funktionieren. Dazu wird eine Laufzeitmessung vorgenommen, ähnlich wie beim GPS-Signal, um den Standort zu bestimmen. Der Vorteil gegenüber einem einfachen Tracking per Bluetooth ist, dass der Standort durch UWB deutlich genauer bestimmt werden kann.

Insgesamt gibt es vier verschiedene Verfahren, wobei die Time difference of Arrival die gängigste ist. Dieses ermöglicht eine sehr genaue Indoornavigation, wie es gerade auf der CES 2023 demonstriert wurde.

A key use case of Ultra-Wideband (UWB) is precise indoor navigation, and at CES 2023, we got a real-world demo of what that looks like with an Android phone (the Pixel 6 Pro) courtesy of Pinpoint GmbH and @QorvoInc!

Video via Marko Rößler on LinkedIn: https://t.co/3G9oHhwESk pic.twitter.com/pEUJOFk5JA

— Mishaal Rahman (@MishaalRahman) January 10, 2023

Aber auch die Autohersteller wie BMW oder der VW-Konzern haben ein Auge auf diese Technologie geworfen und verfeinern ihre Keyless-Strategie. Zumindest bei BMW kann man derzeit sein Smartphone als digitalen Autoschlüssel nutzen. Zusätzlich wurde das carconnectivity Konsortium ins Leben gerufen, um die Aktivitäten zu bündeln. Meiner Meinung nach wird dieser Bereich in den nächsten Jahren noch viel stärker ausgebaut. Ich erwarte dort einen starken Innovationsdruck, ähnlich wie beim mobilen Bezahlen. Wer hätte vor einigen Jahren gedacht, dass man heute beim Bäcker um die Ecke mit seinem Smartphone oder Smartwatch mobil und kontaktlos bezahlen kann. Abseits der privaten Welt wird UWB vermehrt in der Produktion und Fertigung eingesetzt und dort sehr erfolgreich, ebenso im medizinischen Bereich.

Smartphones mit UWB (Stand 10.09.2023)

Bisher wird, aufgrund der Kosten, diese Technologie nur in höherpreisigen Smartphones verbaut, da die Technik noch verhältnismäßig teuer ist. Einzig Apple sticht hervor und verbaut UWB in eine Vielzahl seiner Produkte seit seinen iPhones 11, sicherlich auch mit dem Hintergrund, dann die entsprechenden AirTags nutzen zu können. Hierbei sollte natürlich auch angemerkt werden, dass Apple Produkte immer hochpreisig sind 😉.

Apple:

iPhone 11, iPhone 12, iPhone 13, iPhone 14, iPhone 15 (sämtliche Modelle)

Samsung

Galaxy Note 20 Ultra, Galaxy S21 Plus, Galaxy S21 Ultra, Galaxy S22 Plus, Galaxy S22 Ultra, Galaxy S23 Plus, Galaxy S23 Ultra, Galaxy Z Fold 2, Galaxy Z Fold 3, Galaxy Z Fold 4, Galaxy Z Fold 5

Google

Pixel 6 Pro, Pixel 7 Pro, Pixel 8 Pro, Pixel Fold

Xiaomi

Mix 4

Es ist bedauerlich, dass nicht mehr Hersteller auf UWB setzen. Besonders bei Xiaomi wundert mich dies, da dieser Konzern sonst gerne als Vorreiter gilt und neue Dinge gerne ausprobiert und Produkte vorstellt. Schon vor zwei Jahren hat der Konzern ein entsprechendes Konzept vorgestellt.

Fazit und Ausblick

Wie so oft haben es neue Technologien nicht so leicht zum Start und nicht immer müssen diese zum Erfolg führen. Als aktuelle Beispiele lassen sich gut heimische 3D-Fernseher, HD-DVD, Microsoft Windows Phone oder Google Glass anführen. Wird UWB das gleiche Schicksal erleiden, nur eben im Smartphonesektor? Meiner Meinung nach, ist der Nutzen entscheidend und die Frage: Welchen Mehrwert bietet mir UWB, zu dem, was ich jetzt besitze? Und dort versteifen sich alle Hersteller auf die Standortbestimmung, sozusagen das GPS im Gebäude. Aus meiner Sicht ist dies viel zu kurz gegriffen, da UWB viel mehr kann als nur dies und die Reduzierung auf diesen einen Anwendungsfall macht die Technologie für den Smartphonemarkt uninteressant. Auch mit Bluetooth lässt sich eine Standortbestimmung realisieren und dies zu geringeren Kosten. Ein wenig in die Glaskugel geschaut, wie wäre es, wenn UWB NFC, WiFi und Bluetooth im Smartphone ablösen würden? Wenn wir, statt drei Komponenten, nur noch eine benötigen würden? Das Potenzial hätte UWB allemal, auch wenn es bislang nicht den Datendurchsatz von aktuellem WiFi erreicht. Nur dann sehe ich eine reelle Chance für UWB, um sich flächendeckend im Smartphonebereich durchzusetzen. Eventuell verschärft sich der Druck aus der Autoindustrie und damit verbunden der Einsatz und Einbau von UWB in neuen Smartphones. Wer das Smartphone als Autoschlüssel nutzen oder seinen Airtag (bzw. SmartTag) genau lokalisieren will, der sollte auch in der Android-Welt nach UWB auf den Datenblatt Ausschau halten. 

• 1 Wikipedia
• 2 UWB-Kopfhörer
• 3 BMW UWB Technologie
• 4 Positionierung im Innenraum
• 5 UWB-Empfänger Rhode & Schwarz
• 6 Fira Konsortium
• 7 Qorvo, Inc