本年度的iPhone 12受疫情影響，千呼萬喚始出來，已經宣布在本月14日正式發布。其中比較受關注的熱點是去年iPhone 11中首次推出的超寬帶UWB技術，業界普遍猜測這次蘋果會有更清晰的技術和產品路線，會在已有的基礎上發揚光大，另一方面，安卓陣營對蘋果推出的這項新技術并沒有以往的好奇與跟隨。

那么，超寬帶究竟是怎樣的一種技術呢？按照蘋果的設想，在萬物互聯互通互融的完美世界里，用戶、硬件、軟件和服務都和諧地整合在一起，物我兩忘，硬件作為人體延伸的一部分隨時隨地能夠感知人和附屬物的位置和場景，根據身在何處提供最有價值的軟件功能和服務，讓用戶心想事成的與環境實現自我互動，這樣的夢想隨著智能硬件的廣泛普及離我們越來越近，而最近重新煥發青春的超寬帶技術具有空間感知能力，成為這方面重要的支撐技術。

UWB技術的發展歷史和趨勢

UWB是一種低功耗的無線通信和感知技術，與常見的連續載波寬帶通信方式不同，UWB利用納秒級（0.3ns）的窄脈沖傳輸數據，有較為精確的定位與感知能力，可用在無線個人局域網絡、家庭網絡連接、精確定位和短距離雷達等領域。

在著名的Gartner技術炒作曲線里，UWB在2004年炒作周期中達到頂峰，但在2008年后被拋棄，當時已經有一批初創公司因此而倒閉，而到了2019秋季蘋果在iPhone 11發布會上，三款新手機均配備一個自研的U1芯片，支持室內導航和物件跟蹤服務，一夜之間又重新喚起市場的極大興趣。究竟是什么讓UWB技術這樣大起大落呢？

只能說此UWB非彼UWB，這個技術的演進是靠標準制訂來推動的，標準演進的不同階段決定了市場的應用方向和接受度。第一代UWB標準的主要組織是WiMedia聯盟，他們定義UWB為低速率無線個域網（LR-WPAN）的一種物理層實現方式，在IEEE 802.15.4協議上實現標準化。WiMedia聯盟2002年成立后推出的第一代標準是802.15.4a，專門為短距無線高速率數據傳輸而設計的，在2006年完成標準制訂。802.15.4a的初衷是作為以太網、USB、或音視頻類線纜的替代技術，在2000年家庭無線網絡和辦公無線網絡大面積普及時受到重視，特別是2002年美國聯邦通訊委員會FCC開放了UWB所用的頻段，歐洲、中國和其他地區紛紛跟上，為市場開閘放水，引起了一股技術創新的熱潮，很多硅谷的初創公司紛紛投入，但UWB當時錯誤地選擇了競爭目標，和WiFi、藍牙、USB爭奪市場，由于市場時機錯過、技術太復雜、網速不夠快等種種原因沒有戰勝WiFi, 在線纜取代上又因為發熱和價格敗給藍牙和USB，最終大家發現高成本、高功率和缺乏標準化等三個硬傷很難克服，熱潮在2008年左右退去，硅谷因此死了一批初創公司，WiMedia聯盟也在2010年停止運作。

但UWB并沒有因此消沉下去，UWB工作小組等組織的專家們一邊繼續完善802.15.4a，一邊默默地在2018年推出新標準即802.15.4z，將物理層分為高速率和低速率兩個實現方式，并在高速率中加入了定位功能。UWB定位的基本原理是飛行時間測算TOF（Time of Flight），這里又有兩種方式，一種是Single Sided，一種是更精確的Double Sided, 相對藍牙只能靠RSSI即信號強度來作為定位技術而言，要精確很多，比如NXP的SR100T芯片可以做到10厘米內的誤差，同時還可以探測移動的角度，誤差在3度以內，可以滿足大部分定位的技術需求。

蘋果的UWB策略

蘋果公司長期扎根硅谷，內部有技術專家經歷了當年的UWB熱潮，失敗的教訓歷歷在目，但他們始終關注著UWB的標準發展，直到蘋果手機碰到了一個很棘手的問題，即如何為用戶定位，他們先考慮了藍牙技術，但最終因為精確度不夠而放棄，轉而悄悄內部研發UWB技術，最終在2019年底推出U1芯片，一鳴驚人。

目前UWB的最新標準802.15.4z還沒有定稿，在塵埃落地之前，各個玩家都在角力，預計2020年底會確定標準。目前802.15.4z的修訂內容包括：

增強單邊雙向定位SS-TWR功能

提高脈沖速度

加入多基站同時定位功能

加入加密功能，進一步提高安全性

在可以預知的未來，蘋果會率先推出各種基于UWB的硬件，支持車鑰匙、無接觸門禁、實時定位、點對點數據傳輸等功能，未來會拓展到耳機、手表、平板、筆記本、音箱、Apple TV等各種設備，以及無處不在的標簽Airtags，構成一個跟蹤定位和互聯互通的生態系統，對未來各種應用影響深遠。

按照蘋果一貫的做法，在遵循802.15.4z標準的基礎上，不排除會有自己的創新，我們只能拭目以待。

萬物互融時代的應用場景

預計圍繞UWB技術，各個公司會發展各種生態，繼續完善相關技術，但這并沒有解決一個很根本的問題，即硬件供電問題。如果家里有幾十個UWB設備，其中很多要用到紐扣電池，按照最理想的狀態一年換一次電池也是一個頭疼的事情。唯一的解決辦法是未來把energy harvesting技術和電池技術結合起來，再也不需要換電池，這會是物聯網硬件一個未來的趨勢。

基于強大的定位和感知功能，UWB支持各種智能硬件上面的萬物互融場景，包括智能手機、智能家庭、安全門禁、汽車、物件跟蹤、健康醫療、游戲娛樂等，這些場景包括：

A. 文件傳輸AirDrop。蘋果手機的AirDrop多了一項新功能，按照距離給周圍的人排序，這樣用戶可以選擇最近的人來傳輸數據。

B. 實時定位 Real-time Location。在沒有GPS的場合，例如機場的地下停車場，UWB可以幫助定位，用戶可以分享給滴滴司機，告知自己的實時位置，這樣幫助司機找到乘客。

C. 車鑰匙CarKey。通過分析iOS14，有專家發現iPhone將推出CarKey功能，包括開門、通過手機分享汽車給友人等，最初的合作伙伴是寶馬，這點也被寶馬官方證實，并確定他們屬于CCC（Car Connectivity Consortium）聯盟，用的是超寬帶UWB技術。蘋果手機上的這個車鑰匙功能會方便家人共享車輛，或者把車輛租給他人，預計會隨著iOS 14在九月份推出。CCC聯盟正在制訂基于BLE和UWB的車鑰匙技術標準，其他成員還包括三星、通用汽車、本田、現代、大眾、LG、松下等公司，他們致力于開發第三方系統，可以用于任何品牌的車輛。

D．安全門禁Access and Security。當人靠近家門或者地鐵閘口時，這些嵌有UWB芯片的門禁可以感知到人的靠近，并自動開門，用戶不需要做任何動作。傳統的無線鑰匙很容易被黑客劫持，通過錄制、回放無線信號非法闖入，但UWB獨特的ToF原理使得這個開門動作非常安全，不用擔心無線信號被黑。

E．環境感知Spatial Context。用戶隨身攜帶嵌入UWB的裝置，比如智能手機，進入房間后會被其他智能硬件感知，從而自動進行個性化服務，比如設置空調溫度、燈光亮度、燈光顏色、背景音樂。

F．萬能遙控Point and Control。智能家電中可以加入UWB芯片，當手機或萬能遙控器指向它們的時候，軟件動態顯示智能家電的信息或者控制點；對于沒有UWB芯片的智能家電，一種變通方法是在這些家電上放置UWB標簽，從而來識別。

G．物件追蹤Location Trackers。有報道說蘋果計劃今年上半年發布一種新的小型外設AirTags，具備UWB無線功能，貼在物體如手機、錢包、鑰匙等物體上，通過手機上的Find My應用可以很方便找到，其他功能為：

1）和AR增強現實結合在手機掃描房間時顯示物體位置和信息，比如顯示一個氣球。

2）找不到的物體可以從手機上觸發警報，告知所在位置。

3）丟失的物體可以進入丟失模式，被別人找到后可以根據主人信息取得聯系后物歸原主。 

4）定義安全區，某些物體可以在指定區域內，如果離開則報警。蘋果iOS 13內部版本里面已經有對AirTags功能的支持。

F．高精度鼠標High-precision Air Mouse。在智能電視或者機頂盒上，用戶可以使用基于UWB的控制器，顯示為一個高精度的鼠標，可以實現3D手勢控制。

H．健康醫療 Healthcare。UWB信號對物體的運動非常敏感，可以用于非接觸式的生命體征監測，在醫療、養老監護等領域有廣泛的應用前景，比如睡眠呼吸暫停、老人跌倒、新生嬰兒、駕駛疲勞等。

期待蘋果本月14號的產品發布會。