Ultra-wideband (UWB) adoptie neemt toe

Met nieuwsberichten die suggereren dat Tesla overweegt ultrabreedband (UWB)-technologie te gebruiken om zijn auto's te ontgrendelen, plus verwachte tracker-tags van Samsung, Apple en zelfs Tile die UWB gebruiken, is er duidelijk een plotseling momentum achter deze technologie.

Dit artikel presenteert fragmenten van een gesprek tijdens een recente podcast, "De ultrabrede mogelijkheden van ultrabreedband", waarin de achtergrond en kansen van UWB worden onderzocht, variërend van het definiëren van de kansen die UWB biedt tot standaardisatie, interoperabiliteit en marktacceptatie . Ik bespreek deze onderwerpen met Charles Dachs, VP en algemeen manager voor veilige embedded transacties bij NXP Semiconductors en Ramesh Songukrishnasamy, SVP en CTO bij HID Global.

Keyless autosleutelhangers en tracker-tags verschijnen met UWB

Voordat we het gesprek aangaan, wijzen recente ontwikkelingen er zeker op dat de adoptiesnelheid in de zeer nabije toekomst waarschijnlijk zal toenemen.

In januari kondigde BMW officieel zijn BMW Digital Key Plus aan, die zal worden gelanceerd in zijn volledig elektrische BMW iX. Gebruikers van iPhones met de UWB-compatibele U1-chip kunnen gemakkelijk en veilig sleutelloze toegang tot de auto krijgen. Dit maakt gebruik van de veilige en nauwkeurige lokalisatie die mogelijk wordt gemaakt door de UWB-technologie met een kort bereik en hoge bandbreedte. De precisie zorgt ervoor dat relaisaanvallen, waarbij het radiosignaal wordt geblokkeerd of onderschept, niet mogelijk zijn. Apple en BMW hebben nauw samengewerkt met het Car Connectivity Consortium (CCC) om de Digital Key-specificatie 3.0 voor UWB vast te stellen, een wereldwijde standaard voor de auto-industrie.

Daarnaast heeft Tesla een document ingediend bij de FCC voor een sleutelhanger met UWB die werkt in het frequentiebereik van 6489,6-7987,2 MHz, BLE en passieve NFC-mogelijkheden. Dit werd ingediend samen met andere documenten, maar een specifieke inzending van Tesla die kort online beschikbaar was voordat deze werd verwijderd en waarin het apparaat werd beschreven, bevatte deze beschrijving:

“Het apparaat is een volledig geïntegreerde enkele chip Impulse Radio Ultra Wideband (IR-UWB) low-energy goedkope transceiver IC. Het apparaat ondersteunt frameformaten die voldoen aan IEEE 802.15.4 HRP UWB PHY en IEEE draft 802.15.4z-D03 BPRF/HPRF UWB PHY. Het is ontworpen voor veilige variërende toepassingen in een auto-omgeving. Het kan worden gebruikt in 2-way-range of TDOA-locatiesystemen om activa te lokaliseren tot op 10 cm nauwkeurig. Het ondersteunt ook gegevensoverdrachtsnelheden tot 7,8 Mbps.”

Vervolgens wordt beschreven hoe UWB-bereik een afstandsschatting geeft, gebaseerd op een vluchttijdmeting, waardoor het immuun is voor relaisaanvallen, een veelvoorkomende uitdaging voor auto's die keyless entry-sleutelhangers gebruiken.

De hoogtepunten van de UWB-podcast

Wat al deze ontwikkelingen mogelijk maakt, is het vermogen van UWB om smart edge-apparaten ruimtelijk inzicht te geven. Wat betekent dit voor de toegangscontrole voor de consument en voor het ultrabreedband ecosysteem? Charles Dachs en Ramesh Songukrishnasamy leggen uit.

Dit in de podcast. Dit zijn de hoogtepunten.

UWB-evolutie en wat de technologie mogelijk maakt

Hoe is de UWB-technologie in de loop der jaren geëvolueerd?

Dachs :Vele jaren geleden begon het als een technologie voor gegevensoverdracht en concurreerde het in die tijd met technologieën zoals Wi-Fi en Bluetooth. Maar sindsdien heeft UWB verschillende transformaties ondergaan, waarbij het is geëvolueerd van een OFDM-gebaseerde communicatietechnologie voor gegevensoverdracht naar een impulsradiotechnologie, die wordt gespecificeerd in IEEE. En meer recentelijk is het verbeterd met beveiligingsuitbreidingen en een aantal dingen die de integriteit en nauwkeurigheid van variërende metingen garanderen. Tegenwoordig is het echt een sensortechnologie. Het biedt de unieke mogelijkheid om veilige locatiemogelijkheden van apparaten ten opzichte van elkaar te bieden.

Wat maakt UWB mogelijk?

Dachs :Dankzij het detectievermogen kunnen apparaten hun respectieve locatie ten opzichte van elkaar op een zeer nauwkeurige manier begrijpen. Als je die mogelijkheid aan apparaten geeft, kunnen ze nu op een intelligente manier handelen op basis van hun begrip van die relatieve locatie.

Songukrishnasamy :Het maakt dingen mogelijk zoals een nauwkeurig vermogen om de relatieve positie te lokaliseren en het op een zeer veilige manier te doen. Dit maakt het mogelijk om consistente, naadloze gebruikerservaringen te bieden, bijvoorbeeld wanneer u het slimme slot in uw huis ontgrendelt, uw auto ontgrendelt of uw werkruimte betreedt.

UWB maakt naar mijn mening een hoger niveau van nauwkeurigheid in positioneringsmogelijkheden mogelijk, samen met verhoogde beveiliging in vergelijking met andere RF-technologieën. En UWB is ook immuun voor RF-interferentie, dus het werkt veel beter in situaties met veel verkeer. Ik denk dat deze mogelijkheden een veel betere naadloze gebruikerservaring mogelijk zullen maken in verschillende gebruikssituaties, zoals handsfree toegangscontrole op uw werkplek, ziekenhuizen, hotels, huizen. Dat is volgens mij een van de belangrijkste kenmerken van deze technologie.

Hoe belangrijk is nauwkeurigheid in deze context voor veilige toegang?

Songukrishnasamy :Het speelt twee belangrijke rollen. Voor veilige toegang gaat het erom ervoor te zorgen dat u het bent en dat alleen u en niet iemand anders bumperkleven. Ten tweede, en vooral, is de gebruikerservaring. Met de mogelijkheid om te bepalen waar u zich precies op een locatie bevindt, kunt u vervolgens meer geavanceerde mogelijkheden inschakelen, zoals intentiedetectie. Dit betekent dat als iemand naar de deur loopt, u ​​het locatietraject gebruikt om te bepalen of de deur moet worden ontgrendeld en vervolgens de inloggegevens verifieert om deze te ontgrendelen, zodat het naadloos wordt. En als het een automatische deur is, gaat de deur automatisch open als je dichterbij komt en zodra je een bepaalde ruimte buiten de deur verlaat, gaat hij automatisch weer dicht. Of, als je gewoon langs de deur loopt, door te kijken naar de hoek van aankomst en het traject, kan het zeggen dat deze persoon, ook al heeft hij of zij de geldige digitale legitimatie, niet van plan is de deur te openen, dus Ik ga deze deur niet openen.

Hoe verhoudt UWB zich tot het gebruik van andere technologieën zoals Bluetooth, Wi-Fi?

Dachs :Fundamenteel is de fysica anders. Wi-Fi en Bluetooth LE vertrouwen op een gemodereerde sinusgolf die over een smalle frequentie wordt gedragen, terwijl UWB-signalen met een zeer korte puls werken op een frequentie van 500 MHz. Dat fundamentele verschil in fysica betekent dat Bluetooth LE en Wi-Fi van nature gevoeliger zijn voor omgevingsfactoren. Terwijl UWB profiteert van het feit dat het pulssignaal zijn nauwkeurigheid behoudt, zelfs als de afstand tussen het apparaat groter wordt.

Songukrishnasamy: In termen van standaarden, aangezien we beginnen met een specifieke use-case voor UWB, zijn we als consortium in staat om bepaalde standaarden, bepaalde prestatie-eisen te definiëren die interoperabiliteitseisen zijn, exclusief voor de fysieke toegangscontrole of handsfree toegang. Dat onderscheidt volgens mij UWB en de adoptie van UWB om een ​​meer naadloze, veilige toegang mogelijk te maken in vergelijking met andere RF-technologieën (die hun oorsprong vonden in een andere context, maar vervolgens werden aangepast aan de fysieke toegangswereld).

Hoe wordt interoperabiliteit aangepakt? Het wordt de sleutel tot marktacceptatie.

Songukrishnasamy :Ik denk dat interoperabiliteit en een robuust ecosysteem echt essentieel zijn voor de adoptie van nieuwe technologieën. Zonder interoperabiliteit kunnen we geen consistente gebruikerservaring bereiken op verschillende apparaten, vervaardigd door verschillende fabrikanten, en kunnen we niet schalen. En daarom hebben we het FiRa-consortium opgericht met de hulp van marktleiders en technologieleveranciers om UWB te promoten en interoperabiliteit te garanderen. Dat garandeert of geeft in ieder geval zekerheid dat het apparaat dat u koopt, kan werken met meerdere mobiele telefoons of andere eindpuntapparaten naarmate de technologie evolueert.

Dachs :Ervoor zorgen dat u deze unieke en consistente ervaring biedt, is van cruciaal belang voor de consument. De andere is dat marktleiders in een breed ecosysteem beginnen met het implementeren en produceren van apparaten die die mogelijkheid hebben. En dat is wat we nu zien gebeuren in mobiel en automotive.

Waar staan ​​we qua standaardisatie?

Dachs :Ik kan snel drie takken geven aan standaardisatie. IEEE is er een. In de afgelopen twee jaar waren er veel activiteiten om de oorspronkelijke IEEE uit te breiden naar breedbandstandaard met beveiliging en ook verbeteringen die een betere integriteit en nauwkeurigheid bij variërende metingen mogelijk maken. Bij het Car Connectivity Consortium, specifiek voor het gebruik van handsfree toegang, zijn de normen nu aanwezig met Digital Key Release, 3.0-specificatie. Dat maakt passieve locatiebewuste sleutelloze toegang mogelijk. En samen met HID, ASSA ABLOY en Samsung hebben we in 2019 gezamenlijk het FiRa-initiatief geïnitieerd, dat er nu voor zorgt dat we deze interoperabiliteitsbelofte ook buiten de autotoegang of het auto-ecosysteem waarmaken.

FiRa heeft inmiddels meer dan 50 leden. Het richtte zich onmiddellijk op de technische vereisten en specificaties van PHY en MAC, zodat use cases konden worden gebouwd bovenop de standaarden die zijn gedefinieerd in de IEEE-standaard die eigenlijk al was afgerond. En toen begon het met het ontwikkelen van specificaties voor gebruiksscenario's en toegang was het eerste belangrijke aandachtsgebied. Er worden nu meer werkgroepen samengesteld om verschillende use-cases aan te pakken die verder gaan dan alleen toegang.

Marktacceptatie

Als we eenmaal UWB in de telefoon hebben en in bepaalde dingen, zoals deursloten, wat is de volgende stap, aangezien je het hebt over naadloze gebruikerservaringen?

Songukrishnasamy :Vanwege zijn verfijnde mogelijkheden, denken we dat het veel nieuwe locatiegebaseerde services mogelijk zal maken, of het nu gaat om toegang of apparaat-naar-apparaatcommunicatie in IoT-toepassingen, zowel in de consumentenelektronica als in industriële toepassingen. Dat is iets waar we heel enthousiast over zijn, omdat het potentieel van UWB-technologie bij het beheren van toegang tot fysieke en digitale plaatsen, dingen en identiteiten fundamenteel is voor veel van ons aanbod.

Dachs :Om hieraan toe te voegen, specifieke voorbeelden van waar we interesse zien zijn in indoor navigatie, realtime locatie van diensten in industriële omgevingen, ticketvalidatie voor openbaar vervoerdiensten, complete handsfree mobiele betalingservaringen waarbij u in wezen in een betaalgebied loopt om af te rekenen vanuit uw winkelervaring; sociale afstand, virtual reality, gaming-applicaties.

Er is echt een zeer breed scala aan interessante use-cases die er zijn. Thuis kunnen audio-ervaringen bijvoorbeeld worden verbeterd door in wezen muziek je van de ene kamer naar de andere te laten volgen.

Wat biedt de toekomst voor het UWB-ecosysteem?

Songukrishnasamy :Nu UWB begint met bijna een schone lei met weinig legacy-problemen om op te lossen, gaat het erom hoe goed we de normen kunnen definiëren, hoe goed we interoperabiliteit mogelijk kunnen maken, hoe breed we dit ecosysteem kunnen bouwen en dat is echt de sleutel. We zien dat het werk in uitvoering op dit moment begint te gebeuren. En dat geeft belangrijke spelers in deze branche veel vertrouwen om hun krachten te bundelen bij het creëren van een veel aangenamere gebruikerservaring in hun producten of aanbiedingen.

Ten tweede denk ik dat er een toenemend bewustzijn en ook vraag naar beveiliging en dataprivacy is. Deze technologie (UWB) zal sommige van die aspecten mogelijk maken of enkele van de tekortkomingen in andere RF-technologieën verhelpen. De derde is de mogelijkheid om veelzijdige applicaties van de ene plaats naar de andere te laten gaan op verschillende apparaten en verschillende eindpunten. Als we consistente gebruikersinteracties, gebruikerservaringen zouden kunnen creëren, denk ik dat dat de acceptatie veel breder en veel sneller zou maken.

Dachs :Om hieraan toe te voegen, wat me er alle vertrouwen in geeft dat dit niet alleen een experiment is, is de pure interesse die we krijgen in verschillende verticale sectoren van de industrie over wat UWB hen kan brengen. Het krijgt goedkeuring van een aantal echt grote bedrijven die er zijn - en uiteindelijk bereiken technologieën geen schaal tenzij enkele zeer grote spelers investeren. Als je kijkt naar de merken die er zijn in de auto-industrie, degenen die erover hebben gesproken, zoals Continental, BMW, Volkswagen, Bosch; in de mobiele ruimte, Apple, Samsung, Xiaomi; in de toegangsruimte, ASSA ABLOY, HID en vele anderen. Dit zijn geen kleine spelers, het zijn leiders in hun branche. En het feit dat ze samenwerken met andere spelers in de industrie om dit bredere ecosysteem te creëren, geeft me hier veel vertrouwen.

Luister naar de volledige podcast, geproduceerd als onderdeel van de NXP Smarter World-podcast, klik hier:"The Ultra-Wide Possibilities of Ultra-Wideband".