Ultra Wideband (UWB) y su importancia [Explicado]

Desde el recientemente anunciado Note 20 Ultra de Samsung hasta las últimas ofertas de Apple: la serie iPhone 11 (anunciada el año pasado), estamos comenzando a ver la tecnología de Ultra Wideband (UWB) abriéndose camino en los teléfonos inteligentes, con los fabricantes (aunque, por el momento, solo un par) comenzando a implementarla en sus ofertas de gama alta. En el caso de Apple, es AirDrop de lo que la compañía afirma beneficiarse más de UWB, mientras que, con Samsung, es Nearby Share —el equivalente de Google a AirDrop— que la tecnología promete mejorar la experiencia de compartir contenido de forma inalámbrica. Pero, ¿qué es exactamente la tecnología Ultra Wideband, cómo funciona y cuáles son algunas de sus aplicaciones? Respuestas a estas y más en esta explicación.

¿Qué es Ultra Wideband (UWB)?

UWB es una tecnología de conciencia espacial que ayuda a los teléfonos inteligentes a localizar dispositivos cercanos de manera efectiva para establecer conectividad y transferir contenido. Es, esencialmente, un protocolo que está destinado a ser utilizado en distancias cortas y utiliza tecnología de radio para localizar y comunicarse con dispositivos en proximidad. Para hacer esto, la tecnología aprovecha una gran parte del espectro de frecuencia de radio para utilizar ondas de radio de muy baja potencia y alta capacidad de transmisión para intercambiar datos e información entre dispositivos. De hecho, el nombre ultra-wideband proviene de la dependencia del protocolo en un rango de frecuencia relativamente amplio (3.1 a 10.6 GHz) con un alto ancho de banda (500 MHz).

A pesar de que fue Apple quien implementó por primera vez UWB en un teléfono inteligente con su línea de iPhone 11 (utilizando el chip U1) en 2019, la tecnología ha estado presente durante varias décadas. Y, en gran medida, ha estado sujeta a restricciones, inicialmente, con el ejército de EE. UU. siendo la única autoridad que poseía el derecho a usar la tecnología. Eventualmente, años más tarde, fue en 2002, cuando la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) autorizó el uso no licenciado de UWB (en el rango de frecuencia entre 3.1 a 10.6 GHz), que la tecnología comenzó a ver implementaciones en telecomunicaciones, radar, imágenes y campos similares.

Hablando sobre la implementación de la tecnología en teléfonos inteligentes, entre otras aplicaciones, UWB puede ser utilizado para ayudar a un dispositivo a descubrir dispositivos/objetos cercanos en un pequeño espacio físico para localizarlos (o comunicarse con ellos) de manera más precisa. Con la línea de iPhone 11 de Apple, la tecnología se emplea utilizando el chip U1, que ayuda al dispositivo a detectar con precisión otros dispositivos en proximidad que están abiertos a aceptar contenido a través de AirDrop. Así, haciendo que el descubrimiento y la comunicación entre dispositivos sean rápidos y sin complicaciones, y ofreciendo a los usuarios la capacidad de apuntar dispositivos para descubrir y transferir contenido de manera sencilla.

Al igual que Apple, con el recién lanzado Note 20 Ultra, Samsung sigue el mismo principio y lo amplía para incluir la tecnología de una manera que mejora la experiencia de uso de Nearby Share —la utilidad nativa integrada de Google para compartir contenido de forma inalámbrica— al hacer que el descubrimiento y la comunicación de dispositivos sean rápidos, precisos y convenientes.

¿Cómo funciona la tecnología Ultra Wideband (UWB)?

Para poder descubrir y comunicarse con dispositivos, la tecnología Ultra Wideband implica el uso de un transmisor y un receptor. El proceso generalmente involucra un transmisor UWB que aprovecha un amplio espectro de ondas de radio y utiliza las ondas con un alto ancho de banda (y muy baja potencia) para enviar pulsos a través de un área en pequeños intervalos de tiempo periódicos. Mientras esto ocurre, un receptor, en el otro extremo, captura estos pulsos y los traduce en datos para realizar operaciones adicionales según sea necesario. Además, dependiendo del escenario de uso en el que se aplique la tecnología UWB, puede ser modificada y utilizada en consecuencia.

Cuando una comunicación similar tiene lugar entre dos teléfonos inteligentes (equipados con UWB), la medición de distancia se logra utilizando la medición del Tiempo de Vuelo (ToF), algo que se utiliza en RADAR (Detección y Medición de Radio). Para ponerlo de manera simple, ToF es el tiempo que tarda un pulso en recorrer una distancia entre dos puntos. Dado que las ondas de radio utilizadas con UWB son de muy baja potencia (y de alto ancho de banda: 500 MHz), es más fácil transferir grandes cantidades de pulsos a velocidades más rápidas. Así, se logra una mejor precisión de ubicación en tiempo real.

A pesar de que el alto ancho de banda de la onda empleada es útil para transmitir datos a distancias cortas, y su alta frecuencia ayuda a contener grandes cantidades de datos, lo mismo no se aplica a espacios físicos bastante grandes que constituyen muchos obstáculos como paredes. Dado que, a diferencia del Wi-Fi, que también utiliza ondas de radio, UWB no puede penetrar señales a través de una pared de manera efectiva y, por lo tanto, requiere una Línea de Vista (LOS) clara para una mejor comunicación y descubrimiento. Además, en algunos casos, se necesita un sistema de antena externo para aumentar el rango y, a su vez, la recepción.

¿Cómo se diferencia Ultra Wideband (UWB) de Bluetooth y Wi-Fi?

Independientemente de qué tecnología de radio se hable, ya sea UWB, Wi-Fi o Bluetooth, cada una de ellas puede ser utilizada en sistemas de localización en tiempo real. Lo que esto significa es que estas tecnologías inalámbricas ofrecen la capacidad de ayudar a localizar un objeto o descubrir otros dispositivos en su proximidad. Y, por lo tanto, pueden ser empleadas en un sistema dependiendo de sus requisitos y aplicación —aunque su eficacia es algo que las diferencia en gran medida.

Wi-Fi es uno de los protocolos de red inalámbrica más comunes y ampliamente adoptados para conectividad. Se utiliza principalmente para redes y acceso a internet. Diferentes versiones de Wi-Fi ofrecen diferentes rangos y velocidades, siendo 2.4GHz y 5GHz las bandas más prominentes en uso. A diferencia de UWB, Wi-Fi utiliza una banda de frecuencia estrecha que permite una tasa de transmisión mucho más baja, que es una de sus mayores desventajas frente a UWB. Además, dado que las bandas de onda tienen una alta tasa de absorción, requieren una LOS clara para ofrecer una mejor conectividad. La métrica clave utilizada para determinar la calidad de una conexión suele ser su fuerza de señal, que funciona en el caso de una conexión a internet, pero no tanto cuando se trata de descubribilidad. Y esto es exactamente lo que limita a Wi-Fi de ser un protocolo preferido para descubrir y localizar objetos cercanos.

Al igual que Wi-Fi, Bluetooth también se basa en ondas en la banda de frecuencia estrecha y, por lo tanto, no ofrece la eficacia con la que su competidor, UWB, transmite pulsos. De manera similar, cuando se trata de descubrir objetos cercanos, Bluetooth utiliza la fuerza de señal como métrica para determinar la calidad de la señal, que, como ya mencionamos, no es la forma más efectiva de identificar la ubicación precisa de un objeto en proximidad. Y, por lo tanto, al igual que Wi-Fi, Bluetooth también se queda atrás de UWB cuando se trata de descubrir objetos y dispositivos cercanos.

¿Cuáles son algunas aplicaciones de Ultra Wideband (UWB)?

Con la tecnología poseyendo la capacidad de descubrir con precisión dispositivos cercanos y transferir contenido de forma inalámbrica de manera rápida y sin complicaciones, hay numerosos escenarios de casos donde UWB puede resultar beneficioso. Y, en algunos casos, incluso mejor que los protocolos actualmente en uso.

Aparte de los teléfonos inteligentes, donde la tecnología ayuda con el intercambio de contenido o puede ayudar a determinar/localizar otros dispositivos en proximidad, UWB puede ser utilizado en realidad aumentada (AR), navegación, pagos móviles, acceso a vehículos, navegación en interiores, seguimiento de activos, industria automotriz, aplicaciones médicas y varios otros propósitos.

¿Qué depara el futuro para la tecnología Ultra Wideband (UWB)?

Como podemos ver con la última oferta de Samsung, el Galaxy Note 20 Ultra, la compañía está implementando UWB en el dispositivo para ofrecer mejor funcionalidad con Nearby Share. Por supuesto, esta es solo una aplicación que la compañía ha destacado para aprovechar la tecnología UWB hasta ahora. Y probablemente haya un montón de otros escenarios de casos a los que se puede aplicar. De manera similar, la adopción de la misma por parte de Apple con su línea de iPhone 11 también puede abrir posibilidades para que otras aplicaciones aprovechen los datos de posición precisos para proporcionar mejor funcionalidad (e incluso nuevas funcionalidades) una vez que los desarrolladores obtengan acceso completo al chip U1 y comiencen a aprovechar su potencia.

De manera similar, también podemos ver a las empresas de seguimiento de activos utilizando UWB para permitir a los usuarios rastrear con precisión sus pertenencias y tener un mejor control sobre las mismas. Sin mencionar algunos escenarios de casos de la sección de aplicaciones, como el campo médico: que puede ofrecer mejor imagen, seguimiento de pacientes y mejor control sobre la cirugía autónoma; la industria automotriz: que puede mejorar la detección de objetos cercanos y mejorar la experiencia de conducción autónoma mientras también la hace segura; la perspectiva de aplicación y el alcance de uso para UWB es inmensamente amplio, y podemos esperar ver mejores resultados en los próximos años en diferentes industrias.