Как работают Apple AirTags? Что такое UWB и чип U1? Разбор

А вы знаете, что ваш iPhone, даже когда вы выключаете Bluetooth на самом деле его не выключает. Более того, он продолжает работать, даже если ваш iPhone просто сел.

А что если я вам скажу, что ваш iPhone является локатором, который постоянно в контакте с другими устройствами. Вы — звено огромной сети устройств Apple!

Все это нужно для того, чтобы продолжала работать функция Find My или Локатор по-русски, чтобы в случае если вы потеряете ваш девайс был большой шанс его найти или как минимум заблокировать!

А тут Apple еще и наконец-то представила долгожданный AirTag, который позволяет находить вещи с точностью до нескольких сантиметров! Интересно, как все это работает?

Начинаем разбор самой крутой системы по поиску девайсов. Выясним в чем главная фишка Apple Airtags или Galaxy SmartTag от Samsung. И главное — причем тут Ultrawide Band, и как эта технология изменит нашу жизнь.

Введение

Если вы не знали, то функции Find My Iphone уже 11 лет, даже если она называлась по-другому. Она была представлена еще в 2010 году. В самом начале она просто воспроизводила музыку с девайса, который был подключен к сети. Через год с выходом iOS 6 появилась возможность удаленной блокировки девайса, а еще через год появилась возможность дистанционного удаления данных с телефона.

С годами приложение постоянно менялось и дополнялось различными возможностями, такими как отправка сообщения на экран или вообще поиск местоположения ваших друзей. Но приложение менялось не только в софтверной части!

iPhone становились все сложнее и сложнее, а Apple добавляла новые чипы во все свои устройства! Начиная с iPhone 4S в устройствах из Купертино появились модули Bluetooth 4.0, которые начали поддерживать протокол Bluetooth LE, то есть Low Energy.

Фактически у вас в iPhone, да и в любом современном смартфоне в принципе 2 типа Bluetooth:

1. Bluetooth Classic, то есть обычный, быстрый, который нужен например для связи с наушниками, передачи голоса, связи с внешней колонкой или подключения к автомобилю.
2. Но вот когда нет необходимости в передачи большого объема данных в игру вступает Bluetooth LE. Чаще всего он необходим для работы с датчиками умного дома или например фитнес-трекерами!

И Low Energy он именно потому что почти не потребляет энергии по сравнению с обычным: 1 Ватт у обычного, а у Low Energy этот параметр — до одной сотой Ватта. Разница в 100 раз. Поэтому датчики умного дома могут жить по году без необходимости замены батарейки.

Найти iPhone

Но вернемся к Apple. Как выяснилось, они планомерно и долго шли к построению крупнейшей в мире сети по поиску девайсов и похоже им это удалось.

Представьте, в мире миллиард устройств Apple  — телефоны, планшеты, часы, ноутбуки — и каждый девайс выступает маленьким локатором, ведь в каждом есть Bluetooth LE.

И, начиная с iOS 13, Apple расширили функционал, позволив не только определять и блокировать устройства, но даже делать это когда ваше утерянное или украденное устройство выключено. Более того, даже когда оно село! Ведь Bluetooth LE почти не потребляет энергии.

Эту фишку я протестировал когда выловил свой севший iPhone 12 mini из воды. Тогда полностью отключенный девайс первым делом отправил мне локацию в приложение Локатор или Find My.

Крейг Федериги объясняя работу Find My рассказал:

“Каждый из гаджетов отправляет постоянно изменяющийся ключ, который используют ближайшее устройства Apple для шифрования и загрузки данных геолокации, так, что только на другом вашем устройстве Apple есть ключ для дешифровки этих местоположений.

Когда вы нажимаете кнопку поиска, например, своего ноутбука, iPad загружает в Apple тот же хэш открытого ключа, что и идентификатор. Так что Apple может выполнять поиск по миллионам сохраненных зашифрованных местоположений и находить соответствующий хэш.”

А поскольку чип практически не потребляет энергии, то и отключать его нет смысла. Apple эту функцию и убрали!

Так что когда вы “выключаете” Bluetooth на своем iPhone, то на самом деле вы выключаете только Bluetooth Classic, Low Energy остается активным и работает как локатор!

Понятное дело, что если вы потеряете телефон в глухой Тайге, то шансов его найти немного, конечно,  но в крупных городах — это невероятно эффективный метод.

Но у Bluetooth LE есть проблема. Он может только приблизительно показать местоположение девайса. Ошибка довольно значительная — до нескольких метров в реальных условиях.

Тут то мы и приходим наконец-то к Apple AirTag.

Мини-обзор AirTag

Таблеточка Apple подключается к iPhone подобно тому, как мы привыкли это делать с AirPods. После подключения метку можно назвать, а потом положить в кошелек, прицепить к ключам или рюкзаку, тут уже сами фантазируйте.

Работает AirTag от батарейки таблетки CR2032 на 3 Вольта. Менять ее нужно примерно раз в год, делается это просто. Так же внутри есть динамик для звуковых сигналов.

Но как вы поняли это не просто Bluetooth-маячок, также он поддерживает UWB, сейчас объяним подробнее.

Apple AirTag и UWB

Начиная с iPhone 11 в смартфонах появился чип U1. Apple толком ничего про него не рассказывало, лишь пояснив, что это улучшит передачу файлов через AirDrop. Но журналисты и энтузиасты сразу поняли к чему Apple ведет.

И именно с 2019 года ходили упорные слухи про AirTag, метку которая позволит точно определять свое местоположение на основе технологии UWB. Технологии, которая еще в 60-е годы использовалась военными и которая с 2002 года не требуют сертификации Федеральной комиссии по связи США.

В общем UWB (Ultra-Wide Band) — это передача слабого радиосигнала в сверхшироком диапазоне частот! Что это такое? Давайте разберемся!

Все вы слышали такие обозначения как AM и FM, а может быть и другие аббревиатуры. Это все методы модуляции радиосигнала.

Допустим есть какой-то сигнал, скажем синусоида. Ее можно передать двумя различными вариантами — первый основан на амплитудной модуляции, то есть когда мы меняем амплитуду сигнала, при этом сохраняя его частоту неизменной.

Второй же способ — это тот самый, который используют большинство современных радиостанций — это частотная модуляция. Когда сигнал передается с одинаковой амплитудой, но меняется его частота. Приемники фиксируют изменение частоты и преобразуют ее в цифровой сигнал, в случае с радио — сигнал, проходя через преобразователи и усилители в конце концов проигрывается в наших колонках.

Есть конечно и другие методы модуляции, точнее их очень много, да и их можно комбинировать, но сейчас мы не об этом. В принципе, все наши технологии такие как Wi-Fi или Bluetooth основаны на различной комбинации этих видов модуляции.

UWB

Но что же особенного в технологии UWB?

Вместо различной модуляции синусоидального сигнала, которая необходима, чтобы передавать информацию, используются импульсы! Тут принципиально именно время между этими короткими импульсами. Сигналы посылаются примерно с частотой 2 наносекунды каждый. То есть 2 миллиардных одной секунды!

Это и есть ключевая особенность как UWB позволяет получать настолько точную информацию о местоположении вашего AirTag или любого другого девайса, где есть UWB-чип!

А поскольку импульс посылается невероятно часто, то и точность измерения возрастает! Это прямо как игра Горячо-Холодно. Время уменьшается, когда вы подходите ближе к объекту или соответственно увеличивается, когда вы удаляетесь! В итоге достигается точность позиционирования до нескольких сантиметров!

Кстати, если вы не знали, то с помощью Wi-Fi, например, тоже можно позиционировать устройства, но проблема в точности — ошибка примерно 1,5 метра.

Вообще есть три различных варианта локации с использованием UWB, но Apple и Samsung используют Two-Way Ranging или, иначе говоря, Time-Of-Flight измерение.

Вы спросите, а где же вообще эта сверхширокая полоса?

Система использует частоты от 3,1 до почти 11 Гигагерц. Обратите внимание на картинку, наши обычные технологии, такие как Wi-Fi или GPS имеют очень узкую частотную полосу. Например Wi-Fi 2,4 Гигагерца, не использует всю область частот, а только полосу шириной всего 22 мегагерца.

В то время как UWB использует ширину канала от 500 мегагерц, до 1,3 Гигагерц. Это позволяет передавать большие объемы данных при этом используя маленькие мощности самой антенны!

В теории по UWB можно передавать файлы со скоростью до 480 мбит/секунду на расстояние до 200 метров при этом имея мощность передатчика всего 1 миллиВатт. А это в 10 раз меньше, чем самый экономичный вариант Bluetooth Low Energy, у которого скорость ограничена 2 мегабитами в секунду! Конечно, это все в идеальных условиях, но все равно впечатляет.

Современный стандарт UWB позволяет передавать файлы со скоростью до 27 Мбит в секунду и например в США устройства с UWB вообще не требуют сертификации Федеральной комиссии по связи из-за своей малой мощности!

В России же частоты пока закреплены за Министерством Обороны РФ и закрыты для общего пользования. Но Apple удалось договориться и они уже тестируют в закрытом режиме чип U1 у нас. Надеемся, что скоро все заработает как надо!

Кроме того малая мощность, фактически близкая к шуму, позволяет забыть о конфликте частот и для здоровья: UWB абсолютно безвредно. Мы получаем идеальное локальное позиционирование с минимальным энергопотреблением! Ведь тот же AirTag живет год от обычной батарейки таблетки!

Применение

А теперь давайте немного пофантазируем что же Apple, Samsung и другие производители будут делать с этими возможностями. Ведь просто поиск ключей — это только самое начало и они явно возлагают большие надежды на UWB.

Сама технология уже активно используются на производстве и складах, для точного позиционирования товаров, различной техники и людей. А в Америке, в профессиональных лигах, таких как NFL и NHL, их применяют для сбора командной и индивидуальной статистики в реальном времени для тренеров, СМИ и болельщиков и для последующего тактического анализа!

Эта технология станет базовой для систем умного дома, да и вообще для интернета вещей. Ваша машина будет в точности знать, кто к ней подходит и автоматически подстраивать зеркала, сиденье, включать вашу любимую музыку: Volkswagen уже анонсировал подобное в своих машинах. Да и сам Apple рассказывая про U1 уже открывал тачки с помощью iPhone именно по UWB.

И то же самое с вашим домом, где свет, музыка, да даже температура в доме будет подстраиваться идеально под ваш профиль. Ведь не только Apple и Samsung занимаются этим. В октябре прошлого года Xiaomi показали, что они занимаются разработками в этой области тоже, а если учитывать объем умных девайсов от самой Xiaomi и ее суббрендов, то становится понятно, что для них UWB это очень важное направление.

Apple также явно планирует использование UWB в своих AR-очках. Вообще для дополненной и виртуальной реальности это широченные возможности — в сочетании с гироскопами и акселерометрами это избавит нас от необходимости обставлять комнату датчиками.

На самом деле спектр огромный, а в комбинации с другими датчиками и сенсорами в наших девайсах он становится практически безграничным.

Apple и Samsung создают огромную сеть, из миллионов девайсов по всему миру, которые будут выступать как маленькие локаторы с высокой точностью позиционирования! И возможно они смогут работать вместе. Ведь Apple анонсировали API для своих устройств.

Любой человек, проходящий мимо вашего потерянного кошелька, мгновенно отправляет сигнал на сервера Find My и вы сразу же получаете уведомление!

Мне это удалось проверить, когда я взял из дома ключи жены с ее AirTag, она смогла отследить их локацию через мой iPhone.

Дополнительная функция AirTag это замена бирки с телефоном для контакта, если поднести метку к iPhone вылезет уведомление, по которому можно открыть страничку с контактом.

Мало того даже если ваш AirTag нашел человек с Android — он так же может считать номер по NFC. Главное как-то донести эту информацию до всех, может стоит лепить на метку стандартный значок NFC, как вариант!

Вывод

Штука получилась любопытная и, судя по всему, в скором времени во многих девайсах особенно компактных, таких как AirPods, мы увидим встроенные метки. А пока пишите в комментариях куда бы вы прицепили AirTag или Galaxy SmartTag от Samsung! Оригинальность приветствуется. Я, например, хочу проверить на котиках! В России же ждем сертификации UWB, обещают, что уже в этом году всё заработает.

Post Views: 191