苹果，这家始终保持创新活力的公司，不仅推出了一代代引领潮流的iPhone手机，更有大量新技术因iPhone的使用而迅速走红。在2019年的iPhone 11发布会上，苹果公司首次将超宽带（Ultra Wide Band：UWB）技术用于手机中。为此，业界预测，UWB技术有望成为苹果室内定位的突破口。
其实，在2002年前后，UWB也曾经如日中天。有了苹果的加持，沉寂了近10个年头的UWB技术这一次能否再次焕发青春成功实现逆袭呢？
与蓝牙和WiFi一样，UWB是一种短距离无线通信协议，最主要的特征是带宽很宽，远大于现存的窄带通信系统 (包括802.11系列和2/3/4和5G中的sub 6G)。与同类产品不同的是，它的工作频率非常高，频率范围很广，可以用来捕捉高精度的空间和方向数据。
早在90年代，随着对无线通信需求的增长，UWB的好处变得更加明显。不过，因UWB系统的商业化部署需要在频率分配、谐波和功率限制等方面达成全球协议，直到2002年，联邦通信委员会（FCC）才最终允许使用超宽带系统。同年，WiMedia联盟成立，这是一个非盈利的行业贸易组织，旨在促进UWB技术的采用、监管、标准化和多供应商互操作性。几年后，欧洲电信标准协会（ETSI）也制定了自己的法规，但与FCC法规略有不同。
图1：FCC将3.1-10.6GHz频谱之间的7.5GHz分配给了UWB（图源：ice.rwth-aachen网站）
FCC在3.1-10.6GHz频谱之间分配了7.5GHz给UWB，这就是基于UWB多波段正交频分复用（OFDM）提出数据速率为480mbit/s的短距（即几米）文件传输的规范。经过几年的发展，第一款UWB零售产品于2007年年中开始出货。当时OFDM UWB初入市，产品前景一片大好。但事与愿违，UWB的应用并未如愿全面铺开，反而逐渐淡出了市场。
当时UWB芯片组的领导者WiQuest在2008年初占据85%的市场份额，但在2008年10月31日却停止了运营。UWB论坛因与WiMedia联盟的方法不同而未能达成一项标准而被解散。WiMedia联盟在将其所有规范和技术转让给USB推广小组和蓝牙特别兴趣小组之后，于2009年停止了其业务。遗憾的是，蓝牙特别兴趣小组在同一年放弃了作为蓝牙3.0一部分的UWB的开发。最终的结果是，硅谷的一批UWB初创公司阵亡，WiMedia联盟也在2010年停止运作。
归纳起来，UWB败走市场的原因主要有两点：
目前UWB通信主要有两种主流的发展思路：传统的脉冲调制UWB和基于OFDM的UWB（MB-OFDM-UWB）。大家现在都在说的UWB应用，一般是指脉冲调制UWB。由于UWB采用的脉冲宽度极窄，使得它在高精度定位中具有非常大的竞争优势。
今天在市场上应用的UWB技术也非10年前的802.15.4a技术，而是经过UWB专家们完善后的技术——在2018年推出的新标准即802.15.4z，将物理层分为高速率和低速率两个实现方式，并在高速率中加入定位功能。
WiFi、蓝牙、NFC是目前最常用的个人局域网通信方式。基于传输速度、距离、耗电量、安全性、价格或者用户需求等各方面考虑，这些技术在不同的场合有着各自的优势。比如：WiFi传输距离远，价格便宜，应用广泛。但是WiFi也存在着安全性不高、传输速率偏慢的缺点；NFC对数据有着较高的安全保护，因此在支付相关的应用中被普遍采用，但其主要缺点是传输距离较短；蓝牙定位始于2014年前后，首先开始于监控定位。随着蓝牙Mesh的推出，已经有百余种具有蓝牙mesh网络功能的产品获得认证，其中包含芯片、协议栈、模组及终端产品供应商等。全新蓝牙5.1标准新增了寻向功能，可实现更高精度的定位。蓝牙传输不受视距的影响，但对于复杂的空间环境，蓝牙系统的稳定性稍差，受噪声信号干扰大。另外，蓝牙定位范围较短，不适合空旷的场合。
相比上述几种通信方式，UWB技术更适合应用在小范围、高分辨率的图像和视频的无线个人局域网，优势也非常明显。
图2：UWB具有较高的传输速率且功耗很低（数据来源：IEEE Industrial Electronics Society）
根据Market&Market的预测，全球实时定位系统市场规模将由2018年的31.9亿美元，增长到2023年的87.9亿美元，市场规模年复合增长率为22.5%。UWB技术以其精度高、传输速度快、可靠性高等特点，非常适合在各种环境中定位移动的人和物，比如用于汽车、移动设备和消费类设备等交叉领域。UWB的问世直接将定位的精度从米级提高到了厘米级，是一项具有划时代意义的技术革新。
图3：2017-2023年全球实时定位系统市场规模预测 (亿美元)（数据来源：Market&Market）
再有就是小米的“一指连”。10月12日，雷军宣布他们魔改了小米10系列手机和一系列智能家居设备，加入“一指连”UWB技术，内置UWB芯片和阵列天线，借助小米自研天线排列及算法，让手机和智能设备之间具备空间感知能力。根据雷军的介绍，“一指连”小米UWB技术，是具备超精准定位的新一代连接技术，可以实现对智能设备的厘米级定位。
2019年11月12日，NXP公司宣布，将在其UWB产品组合中增加一款新的汽车UWB IC--NXP NCJ29D5。NXP NCJ29D5是新一代UWB IC中的第一款，专门针对全球汽车工业的需求而设计，与NXP连接和安全解决方案（如蓝牙、NFC和安全元件（SE））结合使用，实现了真正安全的免提智能接入。随着UWB芯片的问世，NXP、宝马集团、大陆集团和其他公司正通过汽车连接联盟（CCC）和IEEE共同致力于UWB的实现，以确保在车辆、移动设备和消费设备的交叉点获得最佳的客户体验。这些标准化工作旨在为基于UWB的免提智能接入和其他汽车本地化用例制定一个全球标准。此外，新的UWB IC带来最大程度的保护，防止汽车盗窃通过中继攻击。
UWB的潜力是巨大的，有太多值得我们期待的应用需要深度挖掘。即使许多企业用例还需要几年时间，但有一点是肯定的，那就是UWB技术有望改变我们未来的生活和工作方式。希望这次UWB能够成功实现逆袭，而不是空欢喜一场。
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