超寬帶 (UWB) 的采用速度加快

有新聞報道稱，特斯拉正在考慮使用超寬帶 (UWB) 技術(shù)來解鎖其汽車，再加上三星、蘋果甚至 Tile 使用 UWB 的預(yù)期跟蹤器標簽，顯然這項技術(shù)背后有一股突如其來的動力。

本文摘錄了最近一次播客“超寬帶的超寬可能性”中的一段對話，探討了 UWB 的背景和機遇，從定義 UWB 帶來的機遇到標準化、互操作性和市場采用. 我與 NXP Semiconductors 的安全嵌入式交易副總裁兼總經(jīng)理 Charles Dachs 和 HID Global 的高級副總裁兼首席技術(shù)官 Ramesh Songukrishnasamy 討論了這些主題。

UWB 出現(xiàn)無鑰匙汽車遙控鑰匙和跟蹤器標簽

在開始討論之前，最近的事態(tài)發(fā)展肯定表明采用率可能會在不久的將來回升。

1 月，寶馬正式宣布其 BMW Digital Key Plus 將在其全電動 BMW iX 中推出。使用支持 UWB 的 U1 芯片的 iPhone 用戶可以方便、安全地?zé)o鑰匙進入汽車。這利用了短距離、高帶寬 UWB 技術(shù)實現(xiàn)的安全和精確定位。精度確保了無線電信號被干擾或攔截的中繼攻擊是不可能的。Apple 和 BMW 一直與 Car Connectivity Consortium (CCC) 密切合作，為 UWB 建立數(shù)字密鑰規(guī)范 3.0，為汽車行業(yè)提供全球標準。

BMW 的 Digital Key Plus 將在其全電動 BMW iX 中推出，它使裝有 UWB 功能的 U1 芯片的 iPhone 用戶能夠方便、安全地?zé)o鑰匙進入汽車。（圖片：寶馬）

此外，Tesla 還向FCC 提交了一份文件，要求其配備 UWB 在 6489.6-7987.2 MHz 頻率范圍內(nèi)工作、BLE 和無源 NFC 功能的密鑰卡。這是與其他文件一起提交的，但特斯拉的一份特別提交的文件在被刪除之前可以在網(wǎng)上短暫獲得，其中描述了該設(shè)備包括以下描述：

“該器件是完全集成的單芯片脈沖無線電超寬帶 (IR-UWB) 低能耗低成本收發(fā)器 IC。該器件支持符合 IEEE 802.15.4 HRP UWB PHY 和 IEEE 草案 802.15.4z-D03 BPRF/HPRF UWB PHY 的幀格式。它專為汽車環(huán)境中的安全測距應(yīng)用而設(shè)計。它可用于 2 向測距或 TDOA 定位系統(tǒng)，以將資產(chǎn)定位到 10 厘米的精度。它還支持高達 7.8Mbps 的數(shù)據(jù)傳輸速率?！?/p>

它繼續(xù)描述了 UWB 測距如何根據(jù)飛行時間測量提供距離估計，這使其免受中繼攻擊，這是使用無鑰匙進入遙控鑰匙的汽車的常見挑戰(zhàn)。

UWB 播客亮點

使所有這些發(fā)展成為可能的是 UWB 為智能邊緣設(shè)備提供空間感知的能力。這對消費者和超寬帶生態(tài)系統(tǒng)的訪問控制意味著什么？Charles Dachs 和 Ramesh Songukrishnasamy 解釋道。

這在播客中。以下是重點。

UWB 演進以及該技術(shù)的作用

多年來，UWB 技術(shù)是如何發(fā)展的？

查爾斯·達克斯

Dachs：很多年前，它開始作為一種數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，當(dāng)時正在與 Wi-Fi 和藍牙等技術(shù)競爭。但從那時起，UWB 經(jīng)歷了多次轉(zhuǎn)型，從基于 OFDM 的數(shù)據(jù)傳輸通信技術(shù)發(fā)展為 IEEE 規(guī)定的脈沖無線電技術(shù)。最近，它通過安全擴展和許多保證測距測量的完整性和準確性的東西得到了增強。今天，它實際上是一種傳感技術(shù)。它提供了獨特的能力來提供設(shè)備之間的安全定位能力。

UWB 支持什么？

Dachs：其傳感能力使設(shè)備能夠以非常準確的方式了解各自相對于彼此的位置。當(dāng)您向設(shè)備提供該功能時，它們現(xiàn)在可以基于對該相對位置的理解以智能方式進行操作。
Ramesh Songukrishnasamy

Songukrishnasamy：它能夠準確定位相對位置，并以非常安全的方式進行操作。這使得提供一致、無縫的用戶體驗成為可能，例如當(dāng)你打開家中的智能鎖、打開汽車或進入工作區(qū)時。

在我看來，與其他射頻技術(shù)相比，超寬帶能夠提高定位能力的準確性，同時提高安全性。超寬帶對射頻干擾也有更強的免疫力，因此在高流量環(huán)境下工作得更好。我認為這些功能將在各種用例中實現(xiàn)更好的無縫用戶體驗，例如在工作場所、醫(yī)院、酒店和家庭中的免提訪問控制。我認為這是這項技術(shù)的關(guān)鍵區(qū)別之一。

在這種情況下，準確性對安全訪問有何重要意義？

Songukrishnasamy: 它有兩個重要的作用。對于安全訪問，它是關(guān)于確保是您本人，并且只有您本人，而不是其他人。其次，也是最重要的，是用戶體驗。通過精確定位您所在位置的能力，您可以啟用更高級的功能，例如意圖檢測。這意味著如果有人朝門走去，您可以使用位置軌跡來確定門是否應(yīng)該解鎖，然后驗證解鎖它的憑據(jù)，因此它變得無縫。如果是自動門，當(dāng)你走近時，門會自動打開，然后當(dāng)你離開門外的某個空間時，它會自動關(guān)閉?；蛘撸绻阒皇墙?jīng)過門，通過觀察到達的角度和軌跡，它可以說確定這個人，

UWB 與使用藍牙、Wi-Fi 等其他技術(shù)相比如何？

Dachs：從根本上說，物理學(xué)是不同的。Wi-Fi 和藍牙 LE 依賴于在窄頻率上承載的緩和正弦波，而 UWB 非常短的脈沖信號在 500 MHz 頻率上運行。這種物理上的根本差異意味著藍牙 LE、Wi-Fi 本質(zhì)上更容易受到環(huán)境因素的影響。而 UWB 受益于脈沖信號保持其準確性這一事實，即使設(shè)備之間的距離增加。

Songukrishnasamy：在標準方面，由于我們從 UWB 的特定用例開始，作為一個聯(lián)盟，我們能夠定義某些標準、某些性能要求，這些要求是專門針對物理訪問控制或免提訪問的互操作性要求。我認為這與 UWB 不同，與其他 RF 技術(shù)相比，采用 UWB 可以實現(xiàn)更無縫、更安全的訪問（起源于不同的環(huán)境，但后來適應(yīng)了物理訪問世界）。

如何解決互操作性問題？這將是市場采用的關(guān)鍵。

Songukrishnasamy：我認為互操作性和強大的生態(tài)系統(tǒng)是采用任何新技術(shù)的關(guān)鍵。如果沒有互操作性，我們就無法在不同制造商制造的不同設(shè)備上實現(xiàn)一致的用戶體驗，我們也無法擴展。這就是為什么我們在行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者和技術(shù)提供商的幫助下成立了 FiRa 聯(lián)盟，以促進 UWB 并確?；ゲ僮餍?。隨著技術(shù)的發(fā)展，這確實保證或至少保證您購買的設(shè)備可以與多部手機或其他端點設(shè)備一起使用。

Dachs：確保您提供這種獨特且一致的體驗對于消費者來說將是關(guān)鍵。另一個原因是，在一個廣泛的生態(tài)系統(tǒng)中，行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者開始部署和制造具有這種能力的設(shè)備。這就是我們現(xiàn)在在移動和汽車領(lǐng)域看到的情況。

我們在標準化方面處于什么位置？

Dachs：我可以快速給出標準化的三個分支。IEEE 就是其中之一。在過去的兩年里，有很多活動將原始 IEEE 擴展到具有安全性的寬帶標準，并且還進行了增強，以提高測距測量的完整性和準確性。在專門針對免提訪問用例的 Car Connectivity Consortium 中，該標準現(xiàn)已與 Digital Key Release 3.0 規(guī)范一起到位。這將啟用被動位置感知無鑰匙訪問。然后，我們與 HID、ASSA ABLOY 和三星一起在 2019 年共同發(fā)起了 FiRa 計劃，該計劃現(xiàn)在確保我們在汽車訪問或汽車生態(tài)系統(tǒng)之外兌現(xiàn)這一互操作性承諾。

FiRa 現(xiàn)在有 50 多名成員。它立即關(guān)注 PHY 和 MAC 技術(shù)要求和規(guī)范，以便可以在實際上已經(jīng)最終確定的 IEEE 標準中定義的標準之上構(gòu)建用例。然后它開始為用例開發(fā)規(guī)范，訪問是第一個重點關(guān)注領(lǐng)域。現(xiàn)在正在組建更多工作組，以解決無法訪問的各種用例。

市場采用

一旦我們在手機和門鎖等某些設(shè)備中使用了 UWB，那么接下來會發(fā)生什么，因為您談到了無縫的用戶體驗？

Songukrishnasamy：由于其精細的測距能力，我們相信它將支持許多新的基于位置的服務(wù)，無論是在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的訪問還是設(shè)備到設(shè)備通信，無論是在消費電子領(lǐng)域，還是在工業(yè)應(yīng)用中. 這是我們非常興奮的事情，因為 UWB 技術(shù)在管理對物理和數(shù)字場所、事物和身份的訪問方面的潛力是我們許多產(chǎn)品的基礎(chǔ)。

Dachs：除此之外，我們感興趣的具體示例包括室內(nèi)導(dǎo)航、工業(yè)環(huán)境中服務(wù)的實時定位、公共交通服務(wù)的票證驗證、完整的免提移動支付體驗，基本上你步行就可以付費從您的購物體驗中查看的區(qū)域；社交距離、虛擬現(xiàn)實、游戲應(yīng)用程序。

那里確實有非常廣泛的有趣用例。例如，在家中，基本上可以通過讓音樂跟隨你從一個房間到另一個房間來改善音頻體驗。

UWB 生態(tài)系統(tǒng)的下一步是什么？

Songukrishnasamy：隨著 UWB 幾乎從零開始，幾乎沒有遺留問題需要處理，這將是關(guān)于我們?nèi)绾味x標準，如何實現(xiàn)互操作性，我們可以在多大范圍內(nèi)構(gòu)建這個生態(tài)系統(tǒng)，這真的是關(guān)鍵. 在我們發(fā)言時，我們看到正在進行的工作開始發(fā)生。這為該行業(yè)的主要參與者提供了非常高的信心，可以聯(lián)合起來在他們的產(chǎn)品或產(chǎn)品中創(chuàng)造更令人愉快的用戶體驗。

其次，我認為人們對安全和數(shù)據(jù)隱私的認識和需求都在提高。這項技術(shù) (UWB) 將實現(xiàn)這些方面的某些方面或克服其他射頻技術(shù)的某些缺點。第三個是能夠在不同的設(shè)備和不同的端點中從一個地方到另一個地方的多功能應(yīng)用程序。如果我們能夠創(chuàng)建一致的用戶交互和用戶體驗，我認為這將使采用更廣泛、更快。

Dachs：除此之外，讓我非常有信心的是，這不僅僅是一個實驗，我們在不同的垂直行業(yè)中對 UWB 可以為他們帶來什么產(chǎn)生了濃厚的興趣。它得到了一些真正大公司的認可——在最終技術(shù)方面，除非一些非常大的參與者投資，否則不會達到規(guī)模。如果你看看汽車領(lǐng)域的品牌，那些一直在大聲疾呼的品牌，比如大陸、寶馬、大眾、博世；在移動領(lǐng)域，蘋果、三星、小米；在訪問空間中，ASSA ABLOY、HID 等。這些不是小玩家，他們是各自行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者。他們正在與業(yè)內(nèi)其他參與者合作創(chuàng)建這個更廣泛的生態(tài)系統(tǒng)，這一事實讓我對這里充滿信心。

收聽作為 NXP Smarter World 播客的一部分制作的完整播客，請單擊此處：“超寬帶的超寬可能性”。

審核編輯 黃昊宇