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详解苹果iPhone11的U1芯片,为干掉数据线接口做准备?

2019-09-12 网络整理 阅读:
详解苹果iPhone11的U1芯片,为干掉数据线接口做准备?
苹果发布会结束后,EDNC小编发现,热议话题除了#苹果首次对比华为# #iPhone浴霸三摄被玩坏了#之外,还有一个就是发布会只介绍了名字的Apple U1芯片。很多网友认为U1 芯片将成为苹果的秘密武器,认为它在应用上有“无限可能”。那么这个被苹果一带而过的新东西到底是什么?

苹果昨日凌晨在其总部乔布斯剧院举行了年度最重磅的秋季发布会,发布了五款硬件新品以及两款游戏/电视剧新服务。EDN电子技术设计对此进行了详细得报道:《苹果iPhone11系列发布,A13芯片现场叫板华为、高通Zp8ednc

EDN小编发现,热议话题除了#苹果首次对比华为# #iPhone浴霸三摄被玩坏了#之外,还有一个就是发布会只介绍了名字的Apple U1芯片。Zp8ednc

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很多网友认为U1 芯片将成为苹果的秘密武器,那么这个被苹果一带而过的新东西到底是什么?Zp8ednc

曾输给了蓝牙的UWB技术

UWB技术由来已久,在2002年美国管理频谱的FCC就发布了关于UWB的频段和功率规范,最初UWB的应用是短距离数据传输,因为UWB可以和WiFi和蜂窝移动频段有交叠而不会产生干扰。Zp8ednc

传统的无线通信往往使用较窄的频段,同时在频段内可以有较高的功率密度。与之相对,UWB使用非常宽的频谱,但是在每个频点上的功率密度都很低。这样一来,UWB分散在很宽的频段内,因此对于其他使用该频段的通信协议造成的干扰非常小。Zp8ednc

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由傅立叶变换的性质我们知道频域信号延展越宽则时域信号越窄,因此超宽带信号在时域的波形是非常短的一个脉冲。UWB的应用场景通常是短距离通信,UWB发射机主要是挤一个脉冲,而接收机则是做correlation操作,相对而言电路设计的功率较小,因此往往使用在低功耗应用中。Zp8ednc

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早在2006年,东芝就发布过一款笔记本,支持UWB技术;次年,联想也发布了ThinkPad X200T,部分机型支持UWB,联想声称,UWB技术能以480Mbit/s的速度无线传输文件,远高于当时蓝牙2.0的3Mbit/s。这个速度即使是拿到现在来,看起来也不算慢,即使是目前5GHz的Wi-Fi,单天线也就能达到433Mbit/s的速度。Zp8ednc

然而,在21世纪初,UWB数据传输却输给了蓝牙,为何?Zp8ednc

Ultra Wide Band,超宽带。顾名思义,这项技术所需要的频宽特别大,有多大呢?Zp8ednc

2G时代,GSM每个频点的带宽是200kHz;3G时代,联通的WCDMA频率范围为上行1940M-1955M ,下行2130M-2145M,带宽是25MHz;4G时代,联通的频宽为40+10MHz,其中TD-LTE为40MHz,FDD-LTE为10MHz。移动、联通、电信加起来频宽也就是350MHz。到了5G年代,移动、电信、联通三家加起来的频宽也就是460MHz。Zp8ednc

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三大运营商分配到的商用移动网络运营频段范围(图片来源:运营商头条)Zp8ednc

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三大运营商分配到的5G移动网络运营频段范围Zp8ednc

而FCC对UWB的定义是,任何相对带宽不小于20%或者绝对带宽不小于500MHz并满足功率谱限制的信号,FCC为UWB分配了3.1 GHz~10.6GHz共7.5GHz频带。500MHz!比移动联通电信三家234G加起来还多,即使是对于5G这种需要大带宽的应用,还是比他们三家加起来还多。当然,为了避免信号干扰,FCC还对其辐射功率做出了比FCC Part15.209更为严格的限制,将其限定-41.3dBm频带内。大的频宽对于天线和频谱分配都造成了不小的困扰。在数据传输方面,普及起来自然不容易。因此,数据传输这个UWB的技能被放弃了,2009年英特尔就解散了UWB业务部门UNO。Zp8ednc

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UWB超宽频使用的频段范围和其他网络信号对比Zp8ednc

为何UWB转做室内定位仍打不赢Wi-Fi和蓝牙?

随着物联网的诞生,UWB又找到了另一个应用,即(室内)定位。Zp8ednc

这项技术它不是利用载波信号来传输数据,而是通过收发信机之间的纳秒级极短脉冲来完成数据的传输。通过窄脉冲信号,UWB技术就可以实现类似于实现高精度定位,其实现的原理ToF+GPS。简单点说,手机发射信号,用于监测的小型基站接收信号,通过信号到达不同监测点的单元时间差,对于无线信号发射源进行定位。只要在室内有三个基站,就可以通过到达时间差方式进行定位。Zp8ednc

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UWB超宽频的室内定位原理Zp8ednc

因为UWB技术的发射功率相对较低,因此其定位距离相对较短,如果用于室外,其低功耗特性与室外的距离可能产生很大矛盾。室内距离相对较短,一间屋子放上四五个也就差不多能覆盖了。Zp8ednc

UWB技术是目前室内定位技术中精度相对较高的方式,但为何目前的室内定位仍以Wi-Fi定位和蓝牙定位为主?Zp8ednc

主要是因为贵!Zp8ednc

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对比定位技术特性Zp8ednc

Wi-Fi定位和蓝牙定位成本相对较低,Wi-Fi定位可以利用现有的室内Wi-Fi无线网络加以计算定位,用于引导;蓝牙定位也类似。Zp8ednc

但UWB技术需要额外部署相应基站,加上UWB技术相关配套的芯片、组件都较少,难以实现规模化,同时,开发难度也较高,其成本可能是Wi-Fi定位成本的10倍以上。Zp8ednc

因此,目前UWB技术在室内定位上,主要应用于以下几个方面:Zp8ednc

  • 隧道管廊:在隧道施工现场,通过部署UWB超宽带定位系统,将定位标签集成至员工胸卡、安全帽等穿戴设备内,可以提供的集风险管控、人员管理、实时显示、应急救援等功能能够准确定位工人位置,保障工人施工安全、施工质量、施工进度。
  • 工业制造:在工厂中,UWB超宽带定位系统可以帮助传统工厂实现数字化管理,可实时查看员工位置、在岗时间、离岗时间、移动轨迹,提高岗位巡查效率。通过后台对仓储货物位置的监管,可查看物品位置、所属仓库等数据,防止物资设备的丢失。
  • 司法监狱:在监狱,通过UWB超宽带定位系统,将定位标签集成至犯人定位腕带中,能够实时掌握服刑人员的实时位置、人数清点、犯人腕带防拆报警、电子围栏、聚众分析、行动轨迹跟踪、 回放、摄像联动警报等,能够很大程度的降低监管执法的风险,防止意外事故的发生。
  • 养老院:在养老院,通过给老人佩戴智能手环或胸牌,不仅能够实时查看老人位置,还能够通过设置电子围栏来圈定安全活动范围,一旦老人走出安全区域,系统就会及时预警,通知管理人员前往查看,避免老人走失。
  • 展厅:在会展、展厅内,UWB超宽带定位系统可实现智能化导览服务,一方面可以实时导引观众前往想去的展位,另外也可以对观众的位置数据进行精准统计,查看参展客户及工作人员在展厅内的观览轨迹、停留时间等,实现办展效果精准分析。让展方了解参展人员感兴趣产品,为后期提升展会质量工作提供明确方向。

苹果U1芯片是为干掉数据线接口做准备?

上文详细分析了UWB技术的优劣势及应用场景,苹果会如何发挥这颗U1芯片的功能呢?EDNC小编在苹果官网的产品详情图中找到了关于U1芯片的解释。Zp8ednc

苹果指出,U1芯片利用超宽频(UWB)技术实现了空间感知,让iPhone11pro能够精准定位同样配备U1芯片的苹果设备。这就像为iPhone增添了另一种感知能力,将会带来许多精彩的新功能。Zp8ednc

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苹果表示,有了U1芯片和ios13,在使用隔空投递时,只需将你的iPhone指向其他们的iPhone,系统就回为对方优先排序,让你更快速地共享文件。Zp8ednc

但同时,苹果表示这仅仅只是开始,让人期待的还多着呢。对此很多网友展开了U1芯片的应用设想。Zp8ednc

有网友表示:该技术将来可能会增强“寻找我的”应用,当然还有导航和地图增强功能也是很大的应用方向。包括此前爆料过的苹果设备跟踪器,这也是一个用途,可惜这个小工具同样没能出现在发布会上。Zp8ednc

此外,网友猜测还十分有可能会用在智能家居上。例如当用户从A房间准备往B房间走,通过U1的精准定位可以让下个房间的灯具或特定电子产品预先开启。Zp8ednc

矽说认为:如果我们把眼光放略远一些,目前在消费者应用中唯一会用到定位的就是VR。在较高端的VR设备中,往往都需要用户事先在室内放置定位标签来追踪用户的动作。事实上,AR预计也有类似的需求。AR在应用中需要根据用户的定位来做交互(类似PokemonGo,根据用户的实时定位来决定会出现什么样的pokemon以及收集精灵球等等),而目前定位方案最需要解决的是室内场景(室外可以用GPS),而室内定位除了SLAM之外确实还会需要一些其他维度的信号。苹果之前在AR领域投入很大,之前一直有传闻在开发AR眼镜(有传闻说苹果AR眼镜项目被解散但是该传闻可信度并不大),这次苹果可以在其Apple Home设备中加入U1,并使用iPhone11来定位用户位置并在AR眼镜上显示出来(例如在餐桌的时候推送外卖信息等)。这也是苹果在发布时候所说的“amazing new capabilities”。Zp8ednc

知乎用户@墨墨基基表示:之前和国内外几位业内人士深入了解过,类似华为手机等国内几个头部企业也都在密集测试和集成UWB方案,不过目的不完全是所谓什么UWB欢欣鼓舞的"定位"市场,毕竟基站铺设成本也不是一个小数目。真正想赶上商用领域无处不在的WIFI铺设应该近几年是看不到的,不可能只是为了定位而定位。苹果,华为目的应该都是差不多,充分利用了UWB的带宽优势,克服蓝牙速率较低的缺点,可以为VR视频传输类的生态铺路。 和车厂端结合,干掉老一代的车钥,未来有机会应用到手机解锁车辆等等应用。Zp8ednc

此外,知乎网友@孙国星表示:这个技术很早就出来了,民用这块做的比较好的是爱尔兰的decawave,很多国内做企业集成的都使用他家的芯片。该技术的优点是加密性好,传输速度快和功耗低。缺点是抗干扰性差,带点钢筋的墙体就穿不过去金属就是它的死穴。所以猜测现在使用该技术,可能是未来为了干掉数据线接口做准备吧Zp8ednc

小结:

上面我们提到,UWB技术在室内定位中,相较于蓝牙和Wi-Fi方案最大的弱点是贵,目前苹果还没对开发者开放U1芯片的开发权限,可能目前苹果还在预估这款芯片的商业价值和潜力。Zp8ednc

不过值得一提的是,UWB这个圈子的玩家并不只有苹果一家,比如:近日,中海达集团旗下子公司联睿电子与华为正式签约“华为UWB手机无线防盗器项目”,此举将为华为体验店带来颠覆性的全新购机体验:顾客能够在店内自由走动体验手机、平板等电子产品,摆脱有线防盗的限制,深度享受沉浸式购物体验。Zp8ednc

最后EDN小编要大声地告诉大家,下周小编的同事将独家采访U1芯片芯片初创企业Decawave,想了解更多“内幕”消息的朋友请关注我们哦!Zp8ednc

参考资料:Zp8ednc

浅析超宽频技术和应用 刘延Zp8ednc

苹果U1,还是剑指AR 矽说Zp8ednc

什么是UWB超宽带定位,UWB定位全面解析 娃哈哈Zp8ednc

(责编:Demi Xia)Zp8ednc

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