De staat van UWB in 2025

UWB-technologie (ultra-wideband) bestaat al vele jaren, maar tot een paar jaar geleden was het nog een nichetechnologie die slechts door een klein aantal baanbrekende bedrijven werd toegepast. Uit recente marktgroeicijfers blijkt dat het succes van UWB sterk is toegenomen in consumentenproducten zoals smartphones, smartwatches, slimme apparaten voor thuisgebruik, maar ook in de automobiel en industriële sector.

Vandaag staat ultra-wideband (UWB) op het punt van massale adoptie in meerdere industrieën. Tegen 2025-2026 verwachten we dat UWB verder evolueert dan de huidige toepassingen in smartphones, auto-industrie en RTLS, en zich uitbreidt naar geavanceerdere, uiterst nauwkeurige toepassingen met bredere wereldwijde acceptatie.

Ultra-wideband wordt erkend en geprezen om zijn technische mogelijkheden en voordelen. Dit alleen is echter geen garantie voor een brede toepassing van een technologie. In dit artikel behandelen we de verschillende niet-technische aspecten die fundamenteel zijn voor het commerciële succes van de technologie.

In dit overzicht behandelen we:

‍

1. Belangrijkste toepassingen van ultra-wideband technologie

Hieronder zetten we de drie belangrijkste toepassingen van UWB in 2025 op een rij.

UWB in consumentenproducten

Verreweg de grootste acceptatie van UWB is te zien in consumentenproducten, voornamelijk op de smartphonemarkt. In 2024 was ongeveer 60% van alle verzonden UWB-chips ingebed in een smartphone. Apple loopt duidelijk voorop en heeft UWB-mogelijkheden toegevoegd aan een groot aantal consumentenproducten in zijn ecosysteem om het zogenaamde 'ruimtelijk bewustzijn' voor hun apparaten te ondersteunen. Andere grote smartphoneleveranciers zoals Samsung en Xiaomi hebben dit voorbeeld echter gevolgd door UWB in hun topmodellen te gebruiken.

Aan de basis hiervan ligt de FiRA-consortium (Fine Ranging), dat is gericht op het transformeren van de manier waarop we omgaan met onze omgeving door mensen en apparaten nauwkeurig locatiebewustzijn mogelijk te maken. Het FiRA-consortium heeft een standaard ontwikkeld die een gemeenschappelijke reeks protocollen beschrijft om toepassingen mogelijk te maken zoals fysieke toegangscontrole, smart home, binnennavigatie, sociale afstand of het volgen van activa.

In 2024 zijn veel nieuwe chipsets op de markt gekomen die FiRa v2.0 ondersteunen en gecertificeerd zijn, waardoor veel meer toepassingen mogelijk worden dan met versie 1.0. We verwachten daarom een breed scala aan nieuwe consumentenelektronica die deze nieuwe chips benutten. Met name in de markt voor slimme sloten verwachten we producten die gebruikmaken van de nauwkeurigheid en beveiliging van UWB, wat leidt tot een verbeterde gebruikerservaring met smartphones.

UWB in industriële RTLS

Door de aard van de nauwkeurige spatiale mogelijkheden van UWB is de technologie een voor de hand liggende technologie voor realtime locatiesystemen. Met UWB-technologie kunnen RTLS-systemen realtime positionering bieden met een nauwkeurigheid van 10 tot 30 cm, zelfs in de meest uitdagende omgevingen. UWB RTLS wordt voornamelijk gebruikt in de mijnbouw, productie, distributie, maar ook in de gezondheidszorg, landbouw, detailhandel of zelfs sport.

Voordat UWB een mainstream technologie werd dankzij de adoptie van smartphones, was UWB RTLS de belangrijkste drijfveer voor de technologie. De toepassing van de technologie in RTLS is echter veel langzamer verlopen in vergelijking met het snelle tempo van consumentenproducten. Adoptie in een industriële context is meestal een langzame en stapsgewijze vooruitgang. De tijd dat UWB zich nog moest bewijzen als betrouwbare technologie in uitdagende omgevingen is echter voorbij. Tegenwoordig wordt UWB RTLS beschouwd als de gouden standaard voor nauwkeurige indoor positionering.

Rond dezelfde tijd dat FiRA in 2019 van start ging, ontstond er een andere standaard, genaamd de Omlox-standaard. Deze standaard was specifiek bedoeld voor industriële RTLS-toepassingen om interoperabiliteit te bieden tussen leveranciers van RTLS-systemen en RTLS-toepassingen (software). Terwijl de eerste versie van de standaard nooit commercieel werd uitgebracht, effent de laatste versie van Omlox (uitgebracht in 2023) nu langzaam de weg voor bredere adoptie.

UWB in de automobielsector

Automotive is een ander (opkomend) toepassingsdomein voor UWB waarbij de technologie is ingebed in de voertuigen om een reeks functionaliteiten te ondersteunen. Grote fabrikanten zoals BMW, Mercedes, Volkswagen, GM en Tesla hebben al voertuigen gelanceerd met UWB, of zijn er actief mee bezig.

De 'smart entry'-functionaliteit, die een voertuig op intelligente wijze vergrendelt en ontgrendelt op basis van de locatie van de autosleutel, is een belangrijke drijfveer voor de technologie. De komende verordening voor de detectie van de aanwezigheid van kinderen (CPD) zou echter mogelijk een nog grotere drijfveer kunnen worden voor UWB-technologie. Om deze capaciteit te ondersteunen, zal de UWB-range niet voldoende zijn en zal een beroep moeten worden gedaan op de UWB-radarcapaciteiten waarvoor een reeks nieuwe chips op de markt zal worden gebracht.

Aan de basis van de adoptie ligt opnieuw een internationale standaard. Meer in het bijzonder, de Consortium voor autoconnectiviteit, dat de UWB-protocollen heeft gestandaardiseerd om de interoperabiliteit tussen autosleutels van verschillende autofabrikanten te ondersteunen. In 2024 ontvingen NXP Semiconductors en BMW Group als eerste de CCC digitale sleutel interoperabiliteits- en beveiligingscertificeringen, met meer certificeringen in het vooruitzicht.

2. Interoperabiliteit van de UWB-chip

IEEE-standaard

Draadloze toepassingen gedijen het best op het gebied van industriestandaarden. Normen bieden de vrijheid om aankopen te doen bij een groter aantal leveranciers, concurrerende prijzen, een gemeenschappelijke technologie die ontwerpbeslissingen en inventarisvereisten vereenvoudigt, en het belangrijkste is dat standaarden ervoor zorgen dat apparaten of chips van verschillende leveranciers kunnen samenwerken, waardoor een echt toekomstbestendige oplossing ontstaat.

De voordelen van communicatiestandaarden zijn belangrijk voor grote technologie- en consumentenelektronicabedrijven om de laagste kosten en continuïteit van de levering te garanderen en zo de valkuil van één bron te vermijden. Dit aspect van 'gemoedsrust' is de belangrijkste zegen van normen die grote bedrijven tot grote voorstanders maken. Bovendien is een standaard meestal gebaseerd op een collectieve ervaring en samenwerking die de betrouwbaarheid en beschikbaarheid op lange termijn verhoogt. Een goede standaard creëert ook een ecosysteem van meerdere leveranciers (die concurreren op het gebied van kwaliteit en prijs), die allemaal bijdragen aan een verdere versterking van de UWB-acceptatie en toekomstbestendigheid.

De standaardversies van IEEE 802.15.4 hebben invloed gehad op UWB

IEEE heeft de noodzaak erkend om UWB-technologie te standaardiseren voor gebruik in personal area networks (PAN's). Het heeft de IEEE 802.15.4a opgericht, uitgebracht in 2007, de eerste standaard die UWB bevat en zowel de MAC (linklaag) als de PHY (fysieke laag) definieert binnen het OSI-model (dat de 7 lagen van de netwerkarchitectuur definieert). Deze toevoegingen introduceerden nieuwe functies die de vorige 802.15.4-standaard ontbrak om UWB te kunnen ondersteunen: hogere gegevensdoorvoer en nauwkeurig bereik. De volgende standaardversies IEEE 802.15.4-2011 en IEEE802.15.4-2015 zijn uitgebracht om achterwaartse compatibiliteit mogelijk te maken en om zowel de LRP als de HRP (low rate pulse & high rate pulse) UWB PHY te introduceren. Deze versie wordt nog steeds gebruikt in veel van de commercieel verkrijgbare UWB-apparaten.

In augustus 2020 werd de IEEE 802.15.4z uitgebracht met een focus op verbeterde bereikmogelijkheden, een hoge beveiliging en een hoger energieverbruik, inderdaad alle kenmerken die nodig zijn om UWB-oplossingen verder te verbeteren en te optimaliseren. De volgende verwachte release is gepland voor 2025 met versie IEEE 802.15.4ab. Het ondersteunt nieuwe regelsets om het gebruik uit te breiden, nieuwe smartphonefuncties zoals het streamen van audio, verbeterde beveiliging door kleinere pakketten en aanzienlijk minder stroom.

Kortom, de IEEE-standaard zorgt niet alleen voor stabiliteit en interoperabiliteit, maar ondersteunt ook de UWB-functieset, wat zich vertaalt in voordelen waarvan de UWB-apparaten en hun toepassingen kunnen profiteren.

3. Regelgeving voor ultra wideband

De duidelijke definities van de IEE802.15.4-standaard specificeren drie frequentiebanden, wat in totaal 16 radiokanalen oplevert. De regelgeving is gevolgd en de regionale regelgevende instanties van elk land bepalen welke van deze banden al dan niet geografisch kunnen worden gebruikt, wat heeft geresulteerd in duidelijk gedefinieerde UWB-voorschriften. Met de nieuwe generatie UWB-chipsets kunnen nieuwe regio's, zoals Japan, met dezelfde technologie worden bedekt. Voor de consumententoepassingen zijn de UWB-kanalen 5 (op 6 GHz) en 9 (op 8 GHz) door FiRA geselecteerd als de belangrijkste UWB-kanalen die kunnen worden gebruikt, omdat ze wereldwijd gebruik mogelijk maken.

UWB RTLS-toepassingen hebben nog steeds de neiging om kanalen met een lagere frequentie te gebruiken, omdat deze het hoogst mogelijke bereik bieden met UWB-technologie, wat rechtstreeks van invloed is op de hoeveelheid infrastructuur die nodig is voor een RTLS-installatie. Toekomstige systemen zullen echter waarschijnlijk ook UWB-kanaal 9 gebruiken voor gebruik in bepaalde regio's, zoals Japan en Zuid-Korea. Bovendien wordt UWB-kanaal 5 steeds meer uitgedaagd, aangezien WiFi dezelfde frequentieband mocht gebruiken, wat resulteerde in interferentie met elk UWB-systeem. Momenteel wordt wifi op 6 GHz (geïntroduceerd in Wifi 6E) nog steeds beperkt in gebruik, maar de verwachting is dat dit de komende jaren zal groeien.

Recente wijzigingen in de UWB-regelgeving

In 2024 heeft de Europese Unie de UWB-regelgeving bijgewerkt om de adoptie en prestaties van de technologie te verbeteren. Implementatiebesluit (EU) 2024/1467, aangenomen op 27 mei, wijzigde eerdere regels om het spectrumgebruik in de hele Unie te harmoniseren. Belangrijke wijzigingen omvatten het verhogen van het zendvermogen voor binnengebruik met 10 dB, van -41,3 dBm/Hz naar -31,3 dBm/Hz, waardoor het operationele bereik werd uitgebreid. De update stond ook bepaalde buitentoepassingen toe, zoals locatiebepaling en gebruik in voertuigen, wat voordelig is voor real-time locatiebepalingssystemen (RTLS) in industrieën die een groter bereik en buitenfunctionaliteit nodig hebben. Deze wijziging is een belangrijke stap voorwaarts voor UWB in de EU, en soortgelijke discussies zijn gaande in de VS, hoewel daar nog geen definitief besluit over is genomen.

China heeft ook belangrijke wijzigingen doorgevoerd in zijn UWB-regelgeving. Op 29 april 2024 heeft het Ministerie van Industrie en Informatietechnologie (MIIT) de "Tijdelijke bepalingen over het radiobeheer van Ultra-Wideband (UWB) radiozendapparatuur" (MIIT nr. 77 [2024]) uitgevaardigd, die op 1 augustus 2025 van kracht zullen worden en de richtlijnen uit 2008 zullen vervangen. De nieuwe regels definiëren UWB-apparatuur als apparaten met een zendbandbreedte van ten minste 500 MHz, opererend binnen 7163-8812 MHz, waardoor lagere frequentiekanalen effectief worden verboden en de meeste systemen worden gedwongen om UWB-kanaal 9 te gebruiken.

Aankomende wijzigingen in de UWB-regelgeving

Zoals aangegeven, zijn er lopende discussies om ook de UWB-regelgeving in de VS te moderniseren. Daarnaast zal 2027 een cruciaal jaar zijn voor UWB vanwege de Wereldradioconferentie (WRC). Aangezien de beslissingen die op de WRC worden genomen van invloed zijn op draadloze communicatie wereldwijd, is deze conferentie een belangrijk evenement voor het vormgeven van toekomstig spectrumbeleid, met impact op technologieën zoals 5G, satellietbreedband en ultra-wideband (UWB)-toepassingen. De mogelijke inzet van het hoge frequentiebereik voor 5G zal worden besproken en is van bijzonder belang voor UWB, omdat dit directe gevolgen kan hebben voor de hogere UWB-kanalen.

Instanties zoals de UWB-alliantie de acceptatie van UWB helpen ondersteunen door actief de zorgen en aanbevelingen van alle belanghebbenden bij UWB kenbaar te maken aan de toezichthouders van verschillende landen.

4. UWB-chip-ecosysteem

Nadat de standaardisatie volwassen werd om toekomstbestendige oplossingen te garanderen, was het Decawave (momenteel Qorvo) die in 2013 de eerste commerciële UWB-radiochip uitbracht ter ondersteuning van de IEEE 802.15.4 - 2015-versie, die nog steeds veel wordt gebruikt in RTLS- en IOT-toepassingen.

De meest recente IEEE 802.15.4z, geoptimaliseerd voor consumententoepassingen en uitgebracht eind 2020, wordt vandaag de dag ondersteund door verschillende halfgeleiderfabrikanten: Qorvo, NXP, Apple (dat zijn eigen U1- en U2-UWB-chips produceert, waarbij de "U" staat voor UWB), ST Micro, Qualcomm en imec hebben allemaal zwaar geïnvesteerd in de ontwikkeling van UWB-chips. In 2024 brachten verschillende Chinese halfgeleiderfabrikanten ook UWB-chips op de markt, wat resulteerde in een breed scala aan UWB-chipaanbieders.

In 2024 werden naar schatting van TechnoSystemsResearch bijna 450 miljoen UWB-chips verscheept, een stijging van 21% op jaarbasis. Naast de uitbreiding in smartphones, consumententags en digitale autosleutels droeg dit bij aan de marktgroei in 2024.

UWB staat op het punt om de volgende essentiële componenttechnologie te worden, zoals GPS, WiFi en Bluetooth. UWB levert al miljoenen smartphones en auto's, en in meer dan 40 andere branches, en maakt nauwkeurige locatiediensten binnenshuis, veilige communicatie, contextbewuste gebruikersinterfaces en geavanceerde analyses mogelijk, waardoor het bij uitstek geschikt is voor Industrie 4.0-toepassingen.
Eric Creviston, president van Qorvo

Het is duidelijk dat het landschap van UWB-chips dat beschikbaar is voor commercieel gebruik zich snel uitbreidt. Elke leverancier heeft radiochips ontwikkeld ter ondersteuning van specifieke IEEE 802.15.4-standaardversies en de verschillende standaardallianties (toepassingen) die in verschillende communicatiekanalen werken. De opeenvolgende productontwikkelingscycli van de chipset resulteren in een lager stroomverbruik, een kleinere vormfactor en ondersteuning voor een breder scala aan functies.

Technologieën zullen nooit wereldwijd succesvol worden als ze gebaseerd zijn op een exclusief aanbod. De acceptatie door de industrie wordt aangewakkerd door de verscheidenheid aan halfgeleideraanbiedingen waaruit kan worden gekozen om concurrentie mogelijk te maken (op het gebied van specificaties en functies), om de alom verafschuwde lock-in van leveranciers te vermijden en om toekomstige interoperabiliteit tussen verschillende UWB-apparaten mogelijk te maken. En aangezien de productie van UWB-chips in de loop van de tijd blijft toenemen, houdt dit uiteraard de belofte in van een lagere prijs.

5. Standaardisatie van ultra-wideband toepassingen

Er zijn meerdere standaarden gedefinieerd voor UWB-communicatie. Naast de technische standaard IEEE 802.15.4 zijn verschillende standaardisatie-instellingen actief, elk met hun specifieke focus, bedrijfsbereik en doelstellingen, om standaardisatie naar UWB te brengen. Technologieën blijven alleen bestaan als ze worden ondersteund door een robuuste, kwaliteitsgestuurde infrastructuur die snelle uitbreiding mogelijk maakt en een gunstig landschap voor regelgeving en spectrumbeheer biedt om de UWB-groei veilig te stellen en te maximaliseren.

FiRA-consortium

De FiRA-consortium, oorspronkelijk gericht op peer-to-peer-toepassingen tussen smartphones en verschillende (consumenten) apparaten. Tot op heden telt het FiRA Consortium meer dan 100 leden in verschillende categorieën. Tot de eerste sponsorleden behoorden ASSA ABLOY Group (HID Global), NXP Semiconductors, Samsung Electronics en Apple.

Begin januari 2025 bracht FiRa zijn nieuwste specificatie v3.0 uit, ongeveer een jaar na de vorige versie 2.0. De nieuwe Core v3.0 verbetert de efficiëntie en veelzijdigheid van zijn UWB-systemen, waardoor meerdere toepassingen (zoals tracking en sleutelloze toegang) efficiënter gelijktijdig kunnen werken. De nieuwe release voegt ook de CCC Digital Key UWB-functie toe voor meer interoperabiliteit met de CCC-standaard.

In 2024 behaalden verschillende nieuwe UWB-radiochips de FiRa v2.0-certificering, waaronder chips van NXP, Qualcomm, GiantSemi, Chipsbank, Maxscend en NewRadioTech.

Omlox-consortium

Omlox is een open standaard voor Real-Time Location Systems (RTLS). De Omlox-standaard wordt beheerd door de PI-organisatie, die ook populaire industriële standaarden zoals Profibus, Profinet en IO Link beheerde. Tot op heden brengt de Omlox-standaard meer dan 60 partners en leden samen, waaronder Qorvo, STMicroelectronics, Amazon AWS, Siemens en Pozyx. Er zijn meer dan 300 professionele use-cases gedefinieerd, voornamelijk in de productie, logistiek, procesindustrie, gezondheidszorg en detailhandel.

Het Omlox-consortium heeft twee standaarden ontwikkeld:

• Omlox Core Zone: Een standaard voor UWB-locatiesystemen die bepaalt hoe tags en infrastructuur communiceren om interoperabiliteit tussen RTLS-tags en ankers van verschillende leveranciers mogelijk te maken.
• Omlox-hub: Een gestandaardiseerde interface voor het ophalen van locatiegegevens uit een breed scala aan lokalisatietechnieken, zoals UWB, RFID, 5G, BLE, WiFi en GPS.

Beide standaarden bevinden zich momenteel in versie 2.0, die in 2023 is uitgebracht. Begin 2025 zal Omlox zijn officiële certificeringsprogramma afronden voor zowel de core zone als de hub.

Consortium voor autoconnectiviteit

De Consortium voor autoconnectiviteit, ook CCC, zet zich in om de automobiel- en consumententechnologie-industrie samen te brengen om de toegang tot voertuigen toekomstbestendig te maken met behulp van slimme apparaten. Het consortium bestaat uit meer dan 200 leden en bedrijven die samenwerken om wereldwijde standaarden en oplossingen te ontwikkelen voor slimme apparaten en connectiviteit in voertuigen en tegelijkertijd de marktversnippering van onze technologieën te verminderen. Enkele opmerkelijke leden zijn Apple, Google, NXP en een groot aantal grote autofabrikanten.

De CCC maakt gebruik van verschillende technologieën zoals BLE, UWB en NFC om betrouwbare oplossingen te bieden. De laatste Car Key versie 3 v1.1 was uitgebracht in 2022. Sindsdien zijn er verschillende plug-fests georganiseerd om verschillende auto- en smartphonefabrikanten samen te brengen om het gebruik en de interoperabiliteit van de via USB aangedreven sleutels te testen en aan te tonen. In december 2023 lanceerde de CCC zijn certificeringsprogramma, waarbij NXP en BMW als eerste de certificering in 2024 behaalden.

De toekomst zal uitwijzen welke van deze standaarden de markt zullen winnen, maar voorlopig lijkt het erop dat hun focus duidelijk is gedefinieerd in verschillende toepassingsruimten en verschillende functiesets om niet met elkaar te concurreren. Tot op heden heeft het FiRA-consortium de meeste snelheid behaald omdat het de grootste verkoop van UWB-chips genereert. De Omlox-standaard moet zichzelf nog bewijzen, aangezien de oorspronkelijke versie beperkt was als proof-of-concept. Met Omlox versie 2.0 zullen we in de komende jaren eindelijk Omlox-gecertificeerde producten op de markt zien komen.

Aangezien de verschillende standaarden zich op verschillende toepassingen richten, is het mogelijk dat ze naast elkaar blijven bestaan. Zoals we zien, komen deze standaarden steeds dichter bij elkaar om de co-existentie of mogelijke gecombineerde toepassingen te garanderen. Een voorbeeld hiervan is de opname van de CCC Digital Key in de nieuwste FiRa-standaard. Evenzo werd in 2023 een samenwerking tussen FiRa en Omlox geïnitieerd, wat in 2024 heeft geleid tot de oprichting van een gezamenlijke werkgroep.

‍

6. Recente ontwikkelingen op het gebied van UWB en vooruitzichten voor 2024

Het jaar 2024 is een belangrijk jaar geweest voor UWB, met de beschikbaarheid van veel nieuwe UWB-chipsets, bijgewerkte regelgeving in de EU en China, en een update van de FiRa-standaard, die het grootste volume aan UWB-chips aanstuurt. Marktonderzoeksrapporten geven aan dat de verkoop van UWB-chips is gestegen tot 450 à 500 miljoen stuks. Naar verwachting zal 2025 opnieuw een significante groei laten zien, met nieuwe producten die op de markt komen en profiteren van de nieuwe chipsets.

Voor 2025 verwachten we geen grote veranderingen in regelgeving, aangezien dit waarschijnlijk pas in 2027 zal gebeuren na de Wereldradioconferentie. Recente wijzigingen in de Europese regelgeving kunnen de haalbaarheid van UWB RTLS-toepassingen vergroten, omdat het bereik kan worden uitgebreid en buitentoepassingen nu worden toegestaan.

Op de langere termijn zien we een toenemende aandacht voor UWB-radar, waarmee aanwezigheid en gezondheidsdetectie van mensen mogelijk wordt zonder dat zij elektronische apparaten bij zich hoeven te dragen. Dit biedt toepassingen in de automotive sector voor kinderherkenning, maar ook in slimme huishoudelijke apparaten. Bovendien zullen we met de komst van de nieuwe IEEE 802.15.4ab-standaard in 2025 een nieuwe generatie UWB-chips op de markt zien komen, met een verder verlaagd energieverbruik, verbeterde beveiliging en innovatieve ondersteuning voor audio streaming. Wat toepassingsstandaarden betreft, kunnen we een toenemende samenwerking tussen verschillende standaarden verwachten, aangezien deze grotendeels complementair zijn. Of dit daadwerkelijk zal slagen, zal de tijd moeten uitwijzen.

Tegen 2025-2026 verwachten we dat UWB zich zal ontwikkelen van een gespecialiseerde technologie tot een kernstandaard voor connectiviteit, vergelijkbaar met WiFi en Bluetooth vandaag de dag. Met belangrijke regelgevende verbeteringen, een groeiend ecosysteem en brede acceptatie in de industrie zal UWB een transformatieve rol spelen in locatiegebaseerde diensten, automatisering en beveiliging.