UWB 기술(ULTRA WIDE BAND)

UWB 기술(ULTRA WIDE BAND)

소개
UWB(Ultra Wide Band)는 전력 스펙트럼 밀도가 낮은 넓은 주파수 대역에 무선 에너지를 확산시키는 기술을 사용하여 데이터를 전송하는 기술이다. 저전력 스펙트럼 밀도는 종래의 무선 시스템과의 간섭 가능성을 낮추고, 높은 대역폭은 통신 장치에 대해 매우 높은 데이터 전송량, 또는 위치 및 이미징 장치에 대해 높은 정밀도를 제공한다. (샤논의 채널 용량 정리)

이에 따라 응용 가능한 수많은 어플리케이션이 존재한다. 통신, Tracking, UWB Keyless Entry, 건축 자재 분석을 위한 자재 감지 장치, 보안 스캐닝을 위한 재료 감지 장치, 지상 습도 및 상태 센서, 지상 기반 차량 환경에서 비접촉식 외부 재료 감지 장치, 지면 프로빙 및 벽 프로빙 레이더, 탱크 레벨 프로빙 레이더, 밀리미터 파 통신 및 무선 결정, 레벨 프로빙(고도) 레이더등에 응용 가능하다. 특히 자동차 광대역 레이더 표준이 역시 초 광대역 기술 사용이 포함된다. 이 기술이 최근 이슈되는 이유는 다름 아닌 애플(Apple)때문이다.

 

애플의 새로운 아이폰11(iPhone 11)에는 UWB 기술이 적용된 “U1”칩이 포함되어 있다고 전해진다. UWB는 새로운 기술은 아니지만 스마트 폰에는 처음 등장한 것이다. 이 기술은 이미 오래 전부터 군사용으로 이용되었으며 1994년 군사 보안 해제 이후 많이 알려진 기술이지만 이에 맞는 애플리케이션의 부재로 박재되어 있다가 이제야 빛을 보게 되는 것 같다.
애플은 아이폰11 출시 행사에서 이 기능에 대해 언급하지 않았지만, 애플 웹 사이트에는 언급 되어있다. 애플이 말한 것처럼 초 광대역 기술은 "공간 인식"을 제공할 것이다. 초기에 애플은 UWB 기능을 광고하면서 iOS 13.1 업데이트(9 월 24일)에서 "방향 인식의 제안으로 AirDrop이 훨씬 향상됩니다." 라고 하였다. 다시 말해, iPhone을 다른 사람의 아이폰을 향하게 하면 AirDrop에서 자료를 보내려고 한다는 것을 인식한다. 현재의 iPhone은 Bluetooth나 Wi-Fi를 사용하여 주변에 있는 기기를 인식하나 누구를 보고 있는지 또는 어디에 있는지 정확히 알 수 없다. 다시 말해 이 기능을 사용하면 아이폰이 물리적 공간에서 다른 물체의 위치를 ​​정확하게 감지 할 수 있다. 이는 물론 현재의 스마트 폰에서는 할 수 없는 일이기에 충분히 새롭다.

Bluetooth 및 Wi-Fi 와 마찬가지로 UWB는 전파를 사용하는 무선 통신 프로토콜이다. UWB는 저전력 사용과 높은 대역폭을 제공하지만 단거리에서만 작동한다. 저전력에 높은 주파수 및 대역폭 때문에. 이것이 Bluetooth 및 Wi-Fi와 같은 다른 무선 기술이 여전히 유용한 이유이다. Bluetooth와 Wi-Fi의 Coverage는 UWB에 비해 넓다. "협대역" 기술과 달리 UWB는 더 넓은 대역폭(500MHz 이상)을 통해 데이터를 전송한다.

Bluetooth와 Wi-Fi는 거리와 위치를 감지하는 신뢰도 높은 방법은 아니다. 물론 신호가 강한 장치는 약한 장치보다 더 가까이있을 수 있지만 이것이 감지 할 수 있는 전부이며 시스템을 속이는 증폭된 신호가 혹은 간섭 신호로 인해 완벽하지는 않다. 그러나 UWB를 통한다면 신호 강도에 의존하지 않고 아이폰은 신호의 왕복 시간을 측정하여 다른 장비와의 거리를 결정할 수 있다. UWB는 여러 안테나를 통해 신호가 도달하는 각도(Phase)를 측정 할 수도 있다. 정밀한 거리와 정확한 각도를 결합하면 아이폰이 물체를 공간 내의 상당히 정확한 위치에 정확히 맞출 수 있다. 표준 버전이 다르기 때문에 애플의 U1칩 및 UWB 작동 방식에 대한 정확한 정보는 확인이 어려우나 UWB를 사용하는 산업 환경에 실내 포지셔닝 서비스를 제공하는 Infsoft는 시스템의 정확도는 Bluetooth Beacon의 경우 1 ~ 3m, Wi-Fi의 경우 5 ~ 15m인데 반해 UWB는 10 ~ 30cm로 높은 정확도를 갖는다고 말한다.

UWB 기술은 iPhone 11 , iPhone 11 Pro 및 iPhone 11 Pro Max에 탑재되는데 AirDrop의 공유를 위해 주변인들의 우선 순위를 높이는 것은 UWB가 하는 첫 번째 기능이다.
애플에 따르면 “아이폰에 또 다른 의미를 더하는 것과 같으며 놀랍고 새로운 기능으로 이어질 것”이라고 말했다.
예상되는 또 다른 기능 중 하나는 물체의 위치를 추적하는 것이다. 애플은 자체 하드웨어 추적 태그를 연구하고 있다고 한다 . 키 체인, 지갑 또는 가방과 같은 물건에 태그와 같은 것을 부착하면 휴대 전화를 사용하여 물건의 위치를 ​​추적 할 수 있다. 매번 잃어버리는 리모컨이나 핸드폰 위치 확인에 상당히 유용할 것 같다. 애플이 아직 공식적으로 제품을 발표하지는 않았지만 이들은 UWB를 사용한다 하니 기대해 볼 만한다.

오늘날 Tile과 같은 트래커는 Bluetooth를 사용한다. 근처에 있을 때는 트래커를 Sensing하여 소리를 듣고 찾아야 한다. 그러나 앞으로 UWB를 사용하면 아이폰에서 소리없이 훨씬 더 정확하게 추적기를 감지 할 수 있다. 다시 말해, iPhone은 키 체인이 소파 쿠션에 떨어졌을 가능성을 시각화해 줄 수 있으며 심지어 증강 현실을 사용하여 화면 상의 위치를 ​​보여줄 수도 있다.
애플의 U1 칩은 “초광대역 혁명의 시작”이라고 말할 수 있을 것 같다. 스마트 홈 기술은 집 (UWB 지원 전화를 들고있는 사람)이 어디에 있는지 정확하게 알 수 있다. 트래커 이외의 장치는 증강 현실 애플리케이션에 더 잘 통합 될 수 있다. 열쇠가 없는 차량 출입을 위해 전화를 사용할 수 있다. 차량은 UWB를 사용하여 문을 열기 전에 옆에 서 있는지 확인할 수 있다. UWB는 많은 새롭고 멋진 것들을 가능하게 할 수 있다.

 

안드로이드폰에서도 UWB 탑재 가능성은 충분하다. 이 기능은 애플의 새로운 아이폰에 먼저 탑재되지만 안드로이드폰 역시 유사한 UWB 기능을 구현하는 것을 막을 수는 없다. 안드로이드폰이 해왔던 주도권 경쟁을 위해 UWB를 빠른 속도로 확산시킬 것으로 예상한다. 애플의 이어잭 제거, 노치, 새로운 제스처 컨트롤, NFC, Mobile Payment등 애플과 안드로이드는 그렇게 서로 영향을 주고 받으며 성장해 왔기 때문이다.