UWB: À quoi ça sert et comment ça marche?

Qu'est-ce que l'UWB?

UWB est l'acronyme de "Ultra Wide Band". Il s'agit d'une norme de transmission radio qui sert non seulement à la transmission de données, mais aussi à la localisation et au contrôle d'accès.

L'UWB diffère des normes telles que le (ou le, pas la) Wifi et le Bluetooth en ce qu'elle occupe une très large bande de fréquence de 500 MHz, dans un spectre qui (selon la région) va de 3,1 GHz à 10,6 GHz, et a été conçue pour subir (et causer) moins d'interférences avec les autres normes de communication sans-fil.

La norme actuelle peut être confondue avec la spécification développée par la "défunte" WiMedia Alliance et sa norme Wireless USB, qui était principalement pensée pour le transfert de données et occupait la même bande de fréquences héritée par l'UWB.

Comme d'autres technologies, le système que nous appelons aujourd'hui UWB est défini par un consortium d'entreprises, la FiRa, dont font partie des sociétés comme Apple, Bosch, NXP, Qorvo, Qualcomm, Samsung et Thales.

Pourquoi l'UWB est-elle si importante?

Contrairement aux autres technologies de transmission de données sans fil mentionnées, l'UWB peut être utilisée pour déterminer la distance entre des appareils avec une précision de quelques centimètres. En revanche, son débit de données est limité à "quelques dizaines de Mbit/s".

Selon le Consortium Fira, la norme a une portée théorique allant jusqu'à 200 mètres dans des conditions idéales. Dans la pratique, avec un AirTag et la présence de murs et autres obstacles, la portée est naturellement plus courte.

L'UWB utilise des impulsions d'ondes courtes (2 nanosecondes) et la technique du temps de vol (ToF) pour déterminer la distance entre des appareils compatibles. Avec la ToF, le dispositif émetteur estime la distance qui le sépare du second dispositif en fonction de son temps de réponse.

En outre, le système permet de suivre en temps réel le mouvement et la position relatifs entre les deux objets avec une précision centimétrique.

Dans quels produits verrons-nous l'UWB?

Outre la localisation d'objets, une fonction utilisée non seulement dans l'es AirTags d'Apple, mais aussi dans certaines versions de leurs concurrents, les Samsung SmartTag+, l'UWB est déjà est utilisé, par exemple, dans l'enceinte HomePod Mini, avec une version améliorée de la fonction Handoff, qui poursuit la lecture audio du smartphone sur l'enceinte.

Dans le cas du HomePod Mini, lorsque vous approchez un iPhone compatible de l'enceinte connectée, le smartphone se met à vibrer, avec une intensité variable au fur et à mesure qu'il se rapproche. Dans le même temps, l'éclairage du HomePod varie de manière similaire.

D'autres utilisations suggérées (pour le grand public) de la technologie tournent essentiellement autour de la domotique. Par exemple, le contrôle de l'éclairage des pièces en fonction de l'emplacement d'une personne, l'allumage et l'extinction des lumières à l'entrée et à la sortie des pièces, ou le contrôle d'accès aux portes.

Samsung a également indiqué que sur les appareils compatibles avec l'UWB, l'option de partage à proximité répertorie automatiquement les autres appareils UWB en premier, simplement en pointant le smartphone vers eux.

Une autre utilisation potentielle est celle des jeux, notamment ceux qui font appel à la réalité augmentée. Les jeux multijoueurs pourraient également bénéficier de la simplification du processus de recherche d'adversaires, sans avoir à activer le GPS de l'appareil.

En dehors de la maison, le support de l'UWB a déjà été promis pour remplacer les clés de voiture, dans une version milieu de gamme de l'actuel NFC, avec des annonces faites cette année par BMW en partenariat avec Samsung et pendant la Google I/O sur Android lui-même, les API nécessaires étant intégrées au code source de l'OS.

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Dans le cas des voitures, la technologie pourrait non seulement servir à déverrouiller les portes du véhicule, mais aussi aider à le localiser dans un parking, en proposant des instructions visuelles, sonores ou haptiques comme dans le cas du HomePod Mini. Des idées similaires peuvent être appliquées aux services de covoiturage, en simplifiant la mise en circulation des vélos, par exemple.

En théorie, il serait même possible de combiner certaines de ces applications. Par exemple, une voiture compacte équipée de la technologie, en détectant les trackers d'objets associés à plusieurs valises s'approchant avec le propriétaire, pourrait non seulement déverrouiller la portière du conducteur, mais ouvrir le coffre et rabattre les sièges automatiquement.

NXP, fabricant de puces non seulement pour l'UWB mais aussi pour le NFC, a fait la démonstration de cette technologie en partenariat avec Volkswagen, dans une voiture qui automatisait la fixation d'une remorque et détectait l'installation correcte du siège enfant, désactivant l'airbag si nécessaire.

L'UWB pourrait également avoir des applications intéressantes pour les personnes qui visitent des lieux pour la première fois, car elle pourrait faciliter le déplacement dans les environnements ou simplifier le fonctionnement des guides interactifs dans les musées.

Selon le consortium FiRa lui-même, cette technologie pourrait également être utilisée pour personnaliser les publicités et contrôler la présence dans les magasins.

L'UWB est-elle sécurisée?

Outre l'utilisation du chiffrement dans la transmission des données, la sécurité de l'UWB repose également sur l'utilisation de la technique ToF elle-même.

En estimant la distance sur la base du temps de réponse plutôt que sur la base de la force du signal (une option dans les services Bluetooth et certains services Wi-Fi), la technologie évite le risque d'attaques de type "man-in-the-middle" (MITM), par exemple celles qui utilisent l'amplification du signal pour tromper le dispositif.

Les appareils compatibles UWB

Au moment de la rédaction de cet article, le système UWB est présent sur les smartphones suivants:

• Apple iPhone 11
• Apple iPhone 11 Pro
• Apple iPhone 11 Pro Max
• Apple iPhone 12
• Apple iPhone 12 mini
• Apple iPhone 12 Pro
• Apple iPhone 12 Pro Max
• Samsung Galaxy Note 20 Ultra
• Samsung Galaxy S21+
• Samsung Galaxy S21 Ultra
• Samsung Galaxy Z Fold 2

Parmi les autres appareils compatibles avec cette technologie, nous pouvons citer à titre d'exemple:

• Apple AirTags
• Apple HomePod mini
• Apple Watch Series 6
• Samsung SmartTag+

Apparemment, la prochaine génération de Google Pixel devrait inclure cette technologie. Les autres entreprises qui font partie du consortium FiRa sont Sony, Xiaomi, Motorola, Oppo et Vivo. Outre les marques de smartphones, des entreprises comme Hyundai, ST-Electronics et le fabricant de trackers Tile font également partie du groupe.

^{Xiaomi ne veut pas être en reste et a démontré l'utilisation de l'UWB dans son écosystème.}

Conclusion: Il faut garder un œil sur l'UWB

Le consortium affirme qu'en théorie, le coût de production des puces UWB n'est pas très différent de celui des composants pour le Bluetooth, si ce n'est les économies d'échelle dans la fabrication. Néanmoins, le fait que cette technologie n'ait pas été incluse dans le Galaxy S21 standard n'inspire pas beaucoup de confiance quant à la popularisation rapide du système.

L'inclusion des API nécessaires dans Android et l'adoption par un plus grand nombre d'entreprises seront cruciales pour l'adoption de la nouvelle norme. Mais personnellement, je pense qu'elle devrait suivre les traces du système NFC, qui lui aussi n'est pas encore présent dans tous les smartphones milieu de gamme par exemple.

Malgré cela, l'UWB offre un potentiel pratique qui va au-delà de le NFC, et les exemples cités ne sont qu'un aperçu de ce que la technologie pourra offrir, même si cela prendra du temps...

Source : FiRa Consortium, NXP