Công nghệ UWB là gì? "Siêu công nghệ" cực lạ bạn nên biết

Trong bối cảnh công nghệ không dây ngày càng phát triển, bên cạnh Wi-Fi và Bluetooth quen thuộc, một cái tên mới đang nổi lên với những tiềm năng "siêu lạ" và hứa hẹn sẽ định hình lại cách chúng ta tương tác với các thiết bị: Công nghệ UWB. Vậy UWB là gì và tại sao nó lại được ví như một "siêu công nghệ"? Hãy cùng Điện máy Htech tìm hiểu chi tiết về Ultra-Wideband qua bài viết này.

Công nghệ UWB là gì và nó hoạt động ra sao?

Công nghệ UWB là gì?

UWB (viết tắt của Ultra-Wideband - Băng thông siêu rộng) là một công nghệ truyền thông không dây tầm ngắn sử dụng sóng vô tuyến. Điểm đặc biệt của UWB là nó truyền dữ liệu bằng cách phát ra hàng tỷ xung vô tuyến cực ngắn (chỉ vài nano giây) trên một dải tần số rất rộng (thường từ 500 MHz trở lên).

Công nghệ UWB hoạt động như thế nào?

Nguyên lý hoạt động của UWB tương tự như một hệ thống radar thu nhỏ:

• Phát xung siêu ngắn: Thay vì phát sóng liên tục như Wi-Fi hay Bluetooth, UWB gửi đi những "tia chớp" sóng vô tuyến cực ngắn và rời rạc. Mỗi xung mang một lượng thông tin nhỏ, nhưng việc truyền hàng tỷ xung mỗi giây tạo ra một luồng dữ liệu liên tục.

• Đo thời gian bay (Time of Flight - ToF): Khi một thiết bị UWB phát ra xung, nó sẽ ghi lại thời điểm phát. Thiết bị nhận UWB sẽ nhận xung đó và gửi lại một xung phản hồi. Bằng cách đo chính xác thời gian mà tín hiệu đi từ thiết bị phát đến thiết bị thu và ngược lại, hệ thống UWB có thể tính toán khoảng cách giữa hai thiết bị với độ chính xác cực cao, lên tới vài centimet.

• Định vị không gian 3D: Với nhiều thiết bị UWB (gọi là "anchors" hoặc "điểm neo") được đặt xung quanh một khu vực, một thiết bị UWB di động có thể tam giác hóa vị trí của mình trong không gian 3D. Điều này cho phép xác định vị trí không chỉ theo khoảng cách mà còn theo hướng, một khả năng vượt trội so với các công nghệ định vị khác.

• Khả năng xuyên vật cản: Nhờ việc sử dụng xung ngắn trên băng thông rộng và công suất thấp, tín hiệu UWB có khả năng xuyên qua tường, đồ đạc và các vật cản khác một cách hiệu quả hơn so với Wi-Fi hay Bluetooth.

Mặc dù xuất hiện lần đầu trên iPhone 11 vào năm 2019 và được tích hợp trên các dòng điện thoại khác như UWB Samsung (Galaxy S21+, S21 Ultra trở lên), công nghệ này thực chất đã tồn tại từ hàng thập kỷ và từng được sử dụng trong các ứng dụng quân sự, radar trước khi được cấp phép cho mục đích thương mại vào năm 2002.

Ứng dụng thực tế của công nghệ UWB

Với khả năng định vị chính xác và truyền dữ liệu nhanh chóng, UWB technology đang mở ra nhiều ứng dụng tiềm năng trong đời sống và công nghệ:

Định vị và tìm kiếm vật thể chính xác:

• Tìm kiếm đồ vật: Các thiết bị theo dõi như Apple AirTag hay Samsung SmartTag+ sử dụng UWB để giúp bạn tìm thấy chìa khóa, ví tiền hay bất kỳ vật dụng nào bị thất lạc với độ chính xác đến từng centimet, hiển thị hướng và khoảng cách trực quan trên điện thoại.

• Định vị trong nhà (Indoor Positioning): Với độ chính xác cao, UWB có thể được dùng để định vị con người, thiết bị hay tài sản trong các tòa nhà lớn, nhà kho, bệnh viện – nơi GPS không thể hoạt động hiệu quả.

Khóa/mở khóa thông minh và không cần chạm:

• Chìa khóa ô tô kỹ thuật số: Bạn có thể mở khóa và khởi động xe ô tô chỉ bằng điện thoại thông minh của mình, không cần chìa khóa vật lý. UWB đảm bảo an toàn và chống lại các cuộc tấn công chuyển tiếp.

• Hệ thống ra vào nhà/văn phòng thông minh: Cửa có thể tự động mở khi bạn đến gần mà không cần lấy điện thoại ra khỏi túi.

Truyền dữ liệu không dây tốc độ cao:

• Chia sẻ tệp cải tiến: Trên iPhone, UWB giúp cải thiện AirDrop bằng cách cho phép bạn hướng điện thoại vào thiết bị của người nhận để tự động ưu tiên chia sẻ, không cần tìm kiếm danh sách.

• Âm thanh không dây chất lượng cao: UWB có tiềm năng truyền tải âm thanh lossless (không nén) với độ trễ cực thấp, mở ra kỷ nguyên mới cho tai nghe và loa không dây chất lượng cao, đồng bộ hóa âm thanh đa phòng hoàn hảo.

Tương tác nhà thông minh:

• Điều khiển thiết bị theo vị trí: Đèn có thể tự động bật/tắt hoặc điều chỉnh độ sáng khi bạn bước vào/ra khỏi phòng. Nhiệt độ có thể tự động điều chỉnh theo vị trí của bạn trong nhà.

• Kết nối thiết bị liền mạch: Khi bạn mang điện thoại UWB đến gần một loa thông minh hoặc TV, các thiết bị có thể tự động ghép nối và hiển thị các tùy chọn điều khiển liên quan.

Thực tế ảo (VR) và Thực tế tăng cường (AR)

UWB có thể cung cấp khả năng theo dõi vị trí và chuyển động chính xác cho các ứng dụng VR/AR, mang lại trải nghiệm sống động và nhập vai hơn.

Ưu điểm và nhược điểm của UWB

Giống như mọi công nghệ khác, UWB cũng có những ưu và nhược điểm riêng:

Ưu điểm của UWB:

• Độ chính xác định vị cực cao: Đây là điểm mạnh vượt trội nhất của UWB, cho phép xác định vị trí với sai số chỉ vài centimet, tốt hơn rất nhiều so với Bluetooth (vài mét) hay Wi-Fi (hàng chục mét).

• Tốc độ truyền dữ liệu cao: UWB có thể truyền dữ liệu với tốc độ lên đến vài Gbps ở khoảng cách ngắn, vượt trội so với Bluetooth và một số tiêu chuẩn Wi-Fi cũ.

• Độ trễ thấp: Tín hiệu UWB có độ trễ rất thấp, lý tưởng cho các ứng dụng cần phản hồi tức thì như gaming, VR/AR hoặc điều khiển thiết bị chính xác.

• Khả năng xuyên vật cản tốt: Tín hiệu UWB ít bị ảnh hưởng bởi vật cản như tường, đồ nội thất, giúp định vị và kết nối ổn định hơn trong môi trường trong nhà phức tạp.

• Tiêu thụ năng lượng thấp: Mặc dù truyền dữ liệu nhanh, UWB vẫn duy trì mức tiêu thụ năng lượng hiệu quả, đặc biệt trong các ứng dụng định vị yêu cầu truyền tín hiệu định kỳ.

• Khả năng chống nhiễu tốt: UWB hoạt động trên băng thông rất rộng, khiến nó ít bị nhiễu bởi các tín hiệu vô tuyến băng hẹp khác như Wi-Fi hay Bluetooth.

• Tính bảo mật cao: Khả năng định vị chính xác và đo khoảng cách giúp UWB tăng cường tính bảo mật cho các ứng dụng kiểm soát truy cập, ngăn chặn các cuộc tấn công như relay attack (tấn công chuyển tiếp tín hiệu).

Nhược điểm của UWB:

• Phạm vi hoạt động ngắn: UWB chủ yếu hoạt động hiệu quả trong tầm ngắn (thường dưới 10-20 mét), khiến nó không phù hợp cho các ứng dụng truyền dữ liệu hoặc định vị tầm xa.

• Chi phí tích hợp còn cao: So với chip Bluetooth hay Wi-Fi, chi phí tích hợp chip UWB vào thiết bị vẫn còn tương đối cao, làm tăng giá thành sản phẩm. Điều này hạn chế sự phổ biến của UWB ở phân khúc giá rẻ.

• Yêu cầu thiết bị tương thích: Để UWB hoạt động, cả thiết bị phát và thiết bị thu đều phải được trang bị chip UWB. Điều này đòi hỏi một hệ sinh thái đồng bộ.

• Tiềm năng nhiễu với các thiết bị khác (tuy đã được khắc phục): Dù có khả năng chống nhiễu tốt, việc UWB sử dụng dải băng thông rộng đã từng là mối lo ngại về khả năng gây nhiễu với các hệ thống vô tuyến khác, nhưng các quy định và công nghệ mới đã giảm thiểu vấn đề này.

Tương lai công nghệ UWB có thay thế Bluetooth?

Câu hỏi "Tương lai công nghệ UWB có thay thế Bluetooth?" là một chủ đề được nhiều người quan tâm. Tuy nhiên, khả năng cao là UWB sẽ không thay thế hoàn toàn Bluetooth, mà thay vào đó sẽ bổ trợ và cùng tồn tại với Bluetooth và Wi-Fi.

Tóm lại, công nghệ UWB là gì? Nó không phải là đối thủ mà là một "người bạn" đắc lực, bổ sung những khả năng mà Bluetooth còn thiếu sót. Cả hai sẽ cùng tồn tại, phục vụ những nhu cầu khác nhau và mang đến trải nghiệm không dây toàn diện hơn trong tương lai.