Ultra-wideband (UWB) : comment ça marche et quels sont les smartphones compatibles ?

En septembre 2019, l’iPhone 11 était dévoilé avec une particularité : sa puce U1. Celle-ci promettait de permettre un AirDrop amélioré, qui permettait dorénavant de pointer son smartphone vers celui de quelqu’un d’autre pour lui envoyer un fichier. Derrière cette fonctionnalité un peu gadget, c’est une technologie entière qu’Apple voudrait démocratiser. L’Ultra-wideband (UWB, ou bande ultra-large).

Depuis, le standard s’est répandu, même s’il reste l’apanage d’une poignée d’appareils haut de gamme, dont vous trouverez la liste complète juste ici.

Appareils compatibles avec l’Ultra-wideband

Les smartphones Apple avec Ultra-wideband

Apple intègre l’Ultra-wideband à tous ses modèles d’iPhone depuis l’iPhone 11.

Les smartphones Google avec Ultra-wideband

Google intègre l’UWB sur ses Google Pixel 7 Pro et Pixel 6 Pro.

Les smartphones Samsung avec Ultra-wideband

Il est présent sur les Samsung Galaxy depuis le Note 20 Ultra, en passant par les Galaxy S21, S22 et S23, seulement sur les modèles Plus et Ultra, ainsi que sur les Fold depuis le Z Fold 2.

Les autres smartphones avec Ultra-wideband

On trouve également l’UWB sur le Xiaomi Mix 4 et le récent Vivo X90 Pro.

Les autres appareils avec Ultra-wideband

Vous trouverez l’UWB sur les Apple Watch Series 6, 7 et 8 ainsi que sur l’Apple Watch Ultra. Toujours chez Apple, le standard est utilisé sur les HomePod Mini, HomePod (2nd génération), les AirPods Pro (2nd génération) et les AirTag. Samsung l’a intégré à son SmartTag+ ainsi qu’à ses Galaxy Buds 2 Pro.

L’Ultra-wideband qu’est ce que c’est ?

L’Ultra-wideband est un standard radio connu depuis des décennies, approuvé par le régulateur américain des télécoms dès 2002. Mais il était resté jusqu’alors cantonné à des applications industrielles — l’électronique grand public lui préférant le Bluetooth ou le Wi-Fi.

Il permet à la fois des localisations très précises d’objets et de transmettre des données plus rapidement que le Bluetooth. Voici comment il fonctionne, et pourquoi on n’en entend parler que maintenant.

Comment localiser des objets ?

Point commun de l’UWB, du Bluetooth et du Wi-Fi : ce sont tous les trois des standards utilisant des ondes électromagnétiques, à l’instar de la lumière par exemple.

Mais c’est une lumière très différente de celle que l’on voit avec nos yeux, car elle n’est pas située sur la même bande de fréquences. La lumière visible a par exemple une fréquence de l’ordre de 1 million de GHz. Les ondes radio, qui nous intéressent ici, ont diverses fréquences en dessous d’environ 15 GHz. Lorsque des appareils communiquent sans fil, ils s’envoient des signaux d’une fréquence précise (ou couleur si on reprend l’analogie avec la lumière). Les autorités des télécoms s’assurent de réguler l’utilisation des bandes de fréquence pour éviter toute cacophonie.

Pour les ondes radio utilisées dans notre vie quotidienne, l’air n’est pas transparent. C’est comme quand vous nagez sous l’eau : vous pouvez voir à une certaine distance, mais l’eau absorbe progressivement la lumière et devient opaque au loin. De même, les signaux électromagnétiques s’affaiblissent quand ils voyagent, et ce, à des vitesses différentes selon leur bande de fréquence.

5 mètres de précision par Wi-Fi, 1 à 2 mètres par Bluetooth 5.0

Un smartphone peut ainsi remplir une fonction de « senseur de proximité », et remarquer s’il est suffisamment proche d’une balise émettrice pour en saisir un signal continu. C’est ce que permettent les grandes deux technologies en vigueur, le Bluetooth Low Energy (BLE) et le Wi-Fi. Mais ce n’est pas encore une mesure de distance. Pourtant, si on parvient à mesurer la force du signal, ne peut-on pas conclure que plus le signal est fort, plus la distance est faible ?

C’est ce que font les technologies actuelles, mais ce n’est pas efficace, et ce pour deux grandes raisons. D’abord, il suffit de mettre un obstacle en métal ou en béton entre la balise et le téléphone pour que le signal s’affaiblisse considérablement. Deuxièmement, il y a le souci des interférences. S’il y a trop de signaux de la même couleur (ou fréquence), ce qui est souvent le cas sur les bandes du Bluetooth et du Wi-Fi, celui de la balise se retrouvera vite noyé dans la masse. Résultat, la précision d’une localisation est d’environ 5 mètres par Wi-Fi, et 1 à 2 mètres par Bluetooth 5.0.

L’UWB apporte des solutions à ces deux problèmes. Il fonctionne avec des impulsions très rapides. Au lieu de mesurer la force du signal, on peut ainsi mesurer le time of flight (ToF), c’est-à-dire le temps nécessaire au signal pour passer d’un appareil à l’autre. La vitesse de la lumière étant à peu près fixe, cela permet avec trois balises de trianguler une position avec une précision de 5-10 centimètres. Comme son nom l’indique, l’UWB émet sur une large bande de fréquences : s’il y a trop d’interférences lumineuses sur une couleur donnée, les autres couleurs permettent de compenser.

Des entrepôts aux smartphones

Où utilise-t-on l’UWB aujourd’hui ? Essentiellement dans les entrepôts. Dans ces lieux, il faut pouvoir connaître avec précision la position de telle ou telle marchandise, ou encore garder la trace des palettes de transport qui se faufilent dans les allées. Si l’UWB ne s’est pas encore énormément répandu au-delà des applications industrielles, c’est d’abord parce que ses composants sont historiquement plus chers que ceux d’une antenne Bluetooth ou Wi-Fi.

L’UWB étant peu courant chez le grand public, les constructeurs d’appareils divers ont eu peu de raisons de l’intégrer à leur tour. Un cercle vicieux bien connu parmi les standards technologiques, et que Apple aime volontiers briser. La firme avait par exemple intégré le port USB à ses iMac à la fin des années 1990, popularisant ainsi un standard performant qui peinait à décoller. Avec la sortie du AirTag, la firme à la pomme a renouvelé ce crédo.

Les autres atouts de l’UWB

Au-delà de la localisation, l’UWB a d’autres tours dans sa poche. Il permet de transférer entre 6 et 8 Mo/s de données, ce qui est plus que les 2 Mo/s du Bluetooth 5.0, et sa consommation énergétique est très en dessous de celle du Wi-Fi. Apple souhaite en profiter pour un AirDrop amélioré, mais on commence à voir des percées dans d’autres domaines. Fin août 2019, le fabricant de semi-conducteurs NXP s’associait avec la marque Volkswagen pour démontrer une clé de voiture UWB. Cela permettrait de parer les attaques par relais, de plus en plus impliquées dans des vols de voitures à entrée mains libres, en assurant que la clé se trouve bien juste à côté de la voiture.

Article rédigé à quatre mains avec Vic Castro.