UWBのパワー：1つのテクノロジで車載、モバイル、インダストリアルIoT体験を変革

placeholder

超広帯域無線（UWB：Ultra-Wideband）は、一般にUWBと呼ばれる堅牢な無線通信テクノロジで、非常に多くのことを実行でき、分類が困難なほど汎用性の高いテクノロジです。

例えば、UWBは、レンジング・テクノロジとして利用されることが多く、物の所在を特定するために使用すると、置き忘れたり紛失したりする可能性のある財布などを簡単に見つけられるようになります。また、ロケーション・テクノロジでもあり、距離を測定したり、動きの方向を特定したりして、空港やショッピング・モールなどの広い屋内空間をナビゲートするために使用されます。UWBロケーションでは、他のデバイスを自分のスマートフォンやスマートウォッチの存在に応答させることもできるため、自分の現在位置に基づいて玄関のロックやロック解除を行ったり、車に近づくと運転席側のドアのロックを解除してエンジンを始動させ、車から離れるとそのプロセスを逆順に実行させたりすることができます。

また、UWBはレーダー・テクノロジでもあり、存在や動きを感知するために使用すると、誰かが部屋から出たかどうかを知ることや、生産施設で物体を追跡することが簡単にできます。UWBレーダーは人命救助にも役立ちます。非常時に生命の兆候を検知することや、より日常的な場面では、車内の子ども検知システムの一部として利用して、駐車している車の後部座席に子どもが検知された場合にドライバに警告することができます。

これらの機能を組み合わせることで、UWBは日常的に使われるシステムをよりスマートに、より安全に、より自律的にすることができます。例えば、自宅、路上、医療施設、インダストリアル環境にあるUWBを搭載したシステムでは、レンジングとレーダーをさまざまに組み合わせて、存在、位置、動きを利用した新しい種類の空間認識を可能にすることで、省エネや高度な自律性を実現したり、人の安全を確保したり、ありふれた体験をより直感的で楽しいものにしたりできます。

また、UWBは、Wi-Fi、Bluetooth、近距離無線通信 (NFC) など、定着した他のワイヤレス・プロトコルと簡単に組み合わせることができるため、開発者はUWBを他のワイヤレス・プロトコルと組み合わせて、消費電力を最適化したり、ユーザーとのやり取りを簡素化したり、精度を向上させたりする方法を見つけています。

業界の支援

UWBのような、デバイス間やデバイスとインフラストラクチャ間のアプリケーションを含む、さまざまなユーザー・エクスペリエンスやサービスを可能にするテクノロジにとって、標準化は非常に重要です。チップセットの供給が、コンシューマー向けのモバイルやIoTデバイスから車載まで、さまざまな分野でのテクノロジの展開と採用の増加に役立っています。その結果、さまざまなセグメントに対応する相互運用可能なUWBソリューションの標準の開発をサポートするために、いくつかの異なるエコシステムが設立されました。ここでは、UWBの発展を導いている主要なグループをいくつか詳しく見てきます。

  • FiRa Consortiumは、NXPの支援を受けて2019年に設立された非営利団体で、アクセス制御、位置情報サービス、デバイス間サービスなどのユース・ケースでのUWBテクノロジの使用を促進しています。FiRaは、FiRaが開発したテスト仕様とツールに基づき、主に消費者向けデバイスを対象とした認証プログラムを策定しました。このプログラムは、UWBをレンジングとロケーションに使用するデバイスの相互運用性を実証するものです。
  • Car Connectivity Consortium (CCC) は、NXPが設立メンバとなっている別の標準化団体で、2011年から車両とスマートフォンのコネクティビティに注力しています。2018年に初めて公開されたCCCのデジタル・キーの仕様は、UWBに基づくスマート・エレクトロニクス・エコシステムで、モバイル機器がスマート・ビークルのデジタル・キーを安全に保存、認証、共有することを可能にします。CCCデジタル・キー仕様は、セキュリティを確認し、車載アクセス・ソリューションの相互運用性を確保するのに役立つ認証プログラムによって支えられています。
  • Connectivity Standards Alliance (CSA) は、その前身であるZigBee Allianceの設立をNXPが支援しました。現在は、スマートホームとIoT (Internet of Things) テクノロジの相互運用性の標準であるマターを策定しているグループとして最もよく知られています。しかし、2023年に、モバイル機器やウェアラブルを使用してドアやその他のエントリ・ポイントのロックを解除する方法を変革する新しい標準であるAliroを発表しました。Aliroプロトコルは、NXPを含む約200社のメンバ企業によってサポートされており、NFC、Bluetooth Low Energy (BLE)、UWBの定義が含まれています。マターと同様に、CSAはAliroの認定プログラムを策定して、デバイス間の安全かつ便利で一貫したエクスペリエンスを実現します。

ユーザーがUWB対応デバイスを使用して、自宅のエアコンや車へのアクセスなど、他のUWB対応デバイスと相互通信できる世界を思い描いているため、安全で相互運用可能なソリューションの開発にエコシステムの活動が必要になります。このようなシームレスな相互通信を実現するために、FiRa、CCC、CSAなどの業界のステークホルダーが頻繁に協力しています。個別にUWBの異なる側面に注力することもできますが、相互運用性を促進し、規模を確立し、次世代のUWBユース・ケースを推進するために協力しています。

スマートフォンにおける存在感

UWBがこのような幅広いユース・ケースで急速に成長しているもう1つの理由となっているのが、このテクノロジが現在、Apple、Google、Samsungなどの最新のフラグシップ・スマートフォンの標準機能になっているという事実です。

これにより、UWB機能の既製のインフラストラクチャが生み出され、開発者がすぐに利用できるようになっています。それが特に顕著なのが消費者向けのアプリケーションです。アセット・トラッカー、デジタル・キーのほか、ファン、ランプ、スマート・スピーカをはじめとするさまざまなスマートホーム・デバイスなどがあり、それらはUWB対応スマートフォンが近づくと相互通信し、応答します。

この分野のUWB対応デバイスは10億台を超え、ABI Researchは、UWBテクノロジの年間出荷台数は2025年までに5億台以上になると予測しています。UWBを標準機能として提供するスマートフォンやスマートウォッチなどのウェアラブル/ポータブル機器が増えるにつれて、消費者がUWBテクノロジにますます慣れ親しみ、それによって、UWBを利用したユース・ケースの需要が高まります。

現在と未来のユース・ケース

UWBは、標準化団体によって推進され、一般的な消費者向けデバイスで広く利用できるようになり、勢いを増し続けているため、NXPでは、日常生活におけるさまざまなこととシームレスに融合するシステムの標準になると予想しています。次に、進行中のユース・ケースの例をいくつか示します。

  • 車載：前述のように、UWBはすでにCCCデジタル・キー仕様に組み込まれており、ドライバがスマートフォンを使用して車両へのアクセスを自動化および管理できるようにします。ユーザーは、スマートフォンやスマートウォッチを車両にかざすことなく、車のドアを開いて始動できます。ハンズフリー・アクセスを保護するために、UWB対応のモバイル機器と車両は相互に認証を行い、車両はモバイル機器のCCCデジタル・キーが要求された処理を承認していることを確認します。さらに、非常に精度の高い飛行時間測定を利用したセキュア・レンジングで、リレー攻撃を防ぎます。リレー攻撃は、信号増幅を使用して、モバイル機器が近くにないのに車両を騙して近くにあると思わせます。
    車載UWBのトレンドとして成長しているのが、後部乗員警告 (ROA) システムです。これは、子ども置き去り検知 (CPD) システムと呼ばれることもあります。高温になる車両に子どもが置き去りにされるのを防ぐオンボード・システムです。これは、車載UWBのもう1つの大きなトレンドとなっています。UWBレーダーは、その堅牢性と精度により、赤ちゃんの呼吸による胸の上がり下がりなど、非常に小さな体の動きでも検出できます。そのため、UWBレーダーはROA/CPDの有力な選択肢となっています。自動車メーカーがROA/CPDにUWBを採用するもう1つの理由は、車両の既存のUWBレンジング・ソリューションを拡張して、ROA/CPDシステムで使用するUWBレーダー機能を追加できるからです。そのため、UWBのレンジングとレーダーを組み合わせた1つのソリューションを複数の目的に使用することが可能になります。車載UWBレーダーには他にもアプリケーションがあります。例えば、UWBレーダーは、シートベルトの脱着状態とシートの乗員の有無を組み合わせたシートベルト・リマインダー・システムに利用することができます。シートの乗員がシートベルトを装着していないことをシステムが検知した場合に、シートベルトを装着するまで、アラームを作動させ続けることができます。
  • スマートホームとスマート・ビルディング：UWB対応のスマートフォンとリモコンは、ポイント・ツー・コントロール機能と「find my」機能をサポートできます。UWB対応スピーカは、部屋の占有率とリスナーの位置（および動き）に基づいてサウンド・レンダリングを最適化できます。居住空間では、誰がどこにいるかに応じて自動的に設定を調整して、冷暖房空調設備 (HVAC) システム、ライティング・ネットワーク、エンターテイメント・システムの動作とエネルギー効率を最適化できます。セキュア認証、ポイント・ツー・コントロール、セキュア・アクセス、障害物検知、プレゼンス検出、マッピングなどの機能により、自動化が促進され、家電製品の安全性、効率性、使いやすさが向上します。
  • インダストリアルIoT：生産設備などのインダストリアル環境におけるUWBのユース・ケースは、生産効率を向上させるために、仕掛品 (WIP)、工具、重機などの追跡リソース全体に及びます。最近では、UWBは、従業員のアクセス制御の管理、緊急時の作業者の位置特定、または許可された担当者のみが制限区域に入ることができるよう徹底するジオフェンシング機能のサポートに使用されるようになっています。ジオフェンシングは、自律走行車が危険な場所が入らないようにするために使用することもできます。また、UWBデバイスを搭載したロボットは、人や動く物体の存在を継続的に検知し、定義されたゾーン内でターゲットが検出されると自動的に動作を停止することができます。コンピュータ・ビジョンにUWBとカメラを組み合わせると、自律性、省エネ、安全性のためのオプションが拡大します。

NXPから始める

UWBは、非常に汎用性の高いテクノロジであり、幅広いユース・ケース、アプリケーション、市場に適している可能性があるため、どこから始めればよいかわからないことがあります。そこでNXPの出番です。

NXPは、レンジングとレーダーへのUWBの採用を支援し、業界でも特に幅広いUWBソリューションのポートフォリオを提供しています。NXPのモバイル、インダストリアル、IoT、車載向けのUWB Trimension®製品は、レンジングおよびレーダー・アプリケーションをサポートし、相互運用性を考慮して設計されています。NPXは、最先端のアプリケーションやFiRa、CCC、CSAなどの業界グループと深く関わっています。そのことが、UWB対応デバイスの定義、開発、導入の面で有利に働いています。また、関連するすべての分野で深い専門知識を持ち、完全なシステム・ソリューションを提供しているため、お客様は統合に対するNXPのアプローチの恩恵を受け、R&Dリソースを節約できます。

Trimension UWB、日常の体験を変革するテクノロジの能力、およびお客様を支援するNXPの取り組みの詳細をご覧ください。

著者紹介

Marc Manninger

Marc Manninger

Marc Manningerは、半導体業界で9年の経験を持つ製品およびマーケティング・マネージャです。サンパウロとGraz University of Technologyで学び、ソフトウェア工学と経営学の修士号を取得しています。専門職としてのキャリアでは、スマート・カー・アクセス向けのさまざまなソフトウェア・プロジェクトと製品に取り組んできました。現在は製品およびマーケティング・マネージャとして、車載用UWB、NFC、セキュア・エレメントを担当しています。

Bernhard Grosswindhager

Bernhard Grosswindhager

Bernhard Grosswindhagerは車載UWBを担当する製品およびマーケティング・マネージャであり、製品とマーケティング戦略に貢献しています。Graz University of Technologyで電気工学の博士号を取得し、UWBを利用した位置測定と通信に関する研究を行っています。学問的なキャリアとは別に、医療工学と自動車の分野でも幅広い職務を経験してきました。

Sunil Jogi

Sunil Jogi

Sunil Jogiは現在、NXPのUWB担当マーケティング・ダイレクタです。IoTアプリケーション向けUWBセンサ製品やUWBテクノロジを取り巻くエコシステム構築を担当しています。UWBテクノロジの標準化と認証の取り組みに積極的に参加しています。UWB以外にも、NFC、ペイメント、交通など、さまざまなテクノロジの製品やエコシステムの開発に20年以上の経験があります。さらに、超広帯域無線テクノロジに関する本を共同執筆する機会に恵まれ、コネクティビティとセンサ・テクノロジに関する複数の特許を取得しています。

タグ: テクノロジ, ワイヤレス・コネクティビティ