Con sus conocidas capacidades de transmisión de audio y transferencia de datos, la tecnología Bluetooth® se ha convertido en una parte omnipresente de nuestras vidas, alimentando todo, desde auriculares inalámbricos hasta dispositivos domésticos inteligentes. Pero, ¿sabías que Bluetooth ahora está dando un salto hacia los servicios de localización de alta precisión, gracias a una técnica innovadora llamada Bluetooth Channel Sounding?

En este blog, exploraremos qué es el sonido de canal Bluetooth, cómo funciona, los beneficios que aporta a los servicios de ubicación, qué casos de uso se benefician de la medición de distancia de alta precisión (HADM) y por qué es un punto de inflexión en el mundo. mundo de la conectividad.

Figura 1 Por qué el sondeo de canales Bluetooth ofrece servicios de localización de alta precisión

¿Qué es el sonido de canal Bluetooth ?

Channel Sounding, anteriormente conocido como medición de distancia de alta precisión (HADM), es una nueva técnica para calcular la distancia entre dos dispositivos Bluetooth. Utiliza rango basado en fases (PBR) en múltiples canales para obtener una medición de distancia precisa.

¿Suena complejo? En esencia, el principio de Channel Sounding es simple.

¿Cómo funciona el sonido del canal Bluetooth ?

Mire la imagen del procedimiento de sondeo de canales y exploremos el principio de una manera sencilla.

Figura 2 El procedimiento de sondeo del canal

El dispositivo A envía una señal de radio al dispositivo B, tras lo cual el dispositivo B mide la fase de esta señal y la transmite de regreso al dispositivo A con esa misma fase. Después de esto, el Dispositivo A evalúa la variación de fase entre las señales de radio transmitidas y recibidas para determinar la distancia recorrida por estas señales en el momento del vuelo.

Este procedimiento se repite varias veces en diferentes frecuencias de canal, por lo que los dispositivos Bluetooth pueden estimar una distancia inequívoca de forma precisa utilizando datos de fase.

La próxima función trae buenas noticias para el creciente número de dispositivos Bluetooth, especialmente aquellos con servicios de ubicación.

¿ Cuáles son los beneficios de los servicios de localización Bluetooth con sonido de canales ?

Los beneficios de los servicios de ubicación Bluetooth con Channel Sounding son vastos e impactantes. Estas son las ventajas clave:

Alta precisión de hasta 10 cm

A pesar de la utilidad comprobada de las tecnologías de alcance Bluetooth existentes, su precisión en las mediciones de distancia puede ser insuficiente para casos de uso más desafiantes.

La omnipresente técnica del indicador de intensidad de la señal recibida (RSSI) , disponible en todos los teléfonos inteligentes, estima la distancia entre dos dispositivos basándose en la disminución de la amplitud de la señal. Lamentablemente, la precisión de este método es generalmente limitada y suele oscilar entre tres y cinco metros. Además, RSSI sigue siendo vulnerable a la interferencia de factores externos, como la absorción y la difracción.

Después de eso, nacen técnicas más avanzadas en precisión de alcance de distancia: Ángulo de llegada (AoA) y Ángulo de salida (AoD) . En lugar de estimar directamente la distancia, AoA y AoD utilizan trigonometría para derivar distancias a partir de los ángulos de las señales de radio entrantes o salientes. Esta metodología puede lograr una precisión submétrica.

Sin embargo, la precisión puede variar considerablemente debido a las circunstancias del entorno. Por ejemplo, la propagación por trayectos múltiples puede impedir mediciones precisas en espacios interiores densamente poblados de obstáculos y superficies reflectantes.

Esto nos lleva a Bluetooth® Channel Sounding, la última tecnología inalámbrica para servicios de localización de alta precisión. La principal diferencia entre las tecnologías de alcance Bluetooth tradicionales y Channel Sounding es el método de medición.

Con el alcance basado en fases, el sonido de canal Bluetooth avanza hacia una precisión de 10 cm. Incluso si el dispositivo se encuentra en entornos interiores difíciles, puede obtener una ubicación más precisa que con las dos técnicas anteriores. Por lo tanto, Channel Sounding permitirá una amplia gama de aplicaciones, por ejemplo. seguimiento de activos y navegación en interiores.

Seguridad mejorada contra la manipulación de señales

RSSI tiene otro inconveniente excepto la baja precisión, es decir, un riesgo para la seguridad. Sus niveles de señal pueden alterarse, lo que podría provocar violaciones en situaciones de alta seguridad. Por ejemplo, en casos de uso sensibles a la seguridad, como los sistemas de puertas inteligentes, un atacante podría elevar el nivel RSSI para engañar al sistema y hacerle percibir que alguien está más cerca de lo que realmente está. Estas vulnerabilidades hacen que RSSI sea inadecuado para aplicaciones de alta seguridad.

Para el sondeo de canales Bluetooth, la capa de enlace maneja procedimientos de publicidad, escaneo, administración de conexiones, comunicación de datos asíncrona e isócrona y cifrado de datos. Además, su algoritmo de alcance basado en fases puede prevenir ataques de retransmisión. Esta excelente técnica de alcance es adecuada para sistemas de control de acceso de automóviles, llaves digitales y aplicaciones de alta seguridad.

Solución de posicionamiento de bajo costo

El ángulo de llegada (AOA) requiere múltiples antenas Bluetooth (al menos tres antenas) para obtener una medición precisa.

Quizás ahora le venga a la mente otra tecnología de alta precisión: la banda ultraancha (UWB). Si bien UWB puede alcanzar una precisión incluso subcentimétrica, requiere la incorporación de un nuevo conjunto de chips. Además, su consumo de energía, aunque disminuye rápidamente, sigue siendo notablemente más alto que el de BLE. De ello se deduce que la banda ultraancha (UWB) ofrece una precisión mejorada, pero a costa de un mayor presupuesto y complejidad.

Aparte de las dos ventajas mencionadas anteriormente, las soluciones Bluetooth LE de antena única con Channel Sounding son más rentables que las soluciones UWB.

Integración e interoperabilidad perfectas

Bluetooth Channel Sounding se introduce mediante la tecnología Bluetooth existente, lo que facilita la integración perfecta en la infraestructura y los dispositivos establecidos. Esto significa que las empresas y los desarrolladores tendrán fácil acceso rápidamente a una solución de posicionamiento precisa, segura y de bajo costo sin necesidad de conjuntos de chips adicionales.

La precisión, seguridad y flexibilidad sin precedentes del sonido de canal Bluetooth rompen barreras para muchas aplicaciones. ¿Qué casos de uso probablemente adoptarán la tecnología?

¿Qué casos de uso prefieren la medición de distancias de alta precisión (HADM)?

Las aplicaciones de la medición de distancias de alta precisión (HADM) son diversas. A continuación se muestran algunos casos de uso que pueden beneficiarse significativamente de esta nueva tecnología:

Navegación interior : en los grandes centros comerciales, la combinación de Channel Sounding con otras nuevas tecnologías Bluetooth, como los protocolos Electronic Shelf Label (ESL), puede revolucionar las experiencias de navegación interior, brindando a los usuarios direcciones precisas y actualizaciones en tiempo real.

Seguimiento de activos : los sistemas basados ​​en Bluetooth se han comercializado ampliamente para el seguimiento de activos en entornos industriales y de almacén. Estos sistemas también aprovechan la tecnología Bluetooth Low Energy existente para cumplir con los estándares de rendimiento. Los desarrolladores pueden utilizar Channel Sounding para mejorar la precisión de posicionamiento de estos sistemas. Esto no sólo ayuda a prevenir pérdidas o robos, sino que también mejora la eficiencia operativa al optimizar los procesos de gestión de inventario.

Además, proporciona funciones avanzadas para algunos de los sistemas más exigentes disponibles, como el seguimiento de atletas en tiempo real en deportes profesionales.

Entrada sin llave del vehículo : Channel Sounding ofrece varios beneficios para la entrada sin llave del vehículo . Esta tecnología proporciona una mayor precisión en comparación con los sistemas más antiguos que dependen de la indicación de intensidad de la señal de recepción (RSSI) para estimar la distancia. Esto permite a los fabricantes de automóviles cumplir con los estándares de precisión y al mismo tiempo reducir la cantidad de antenas Bluetooth en los vehículos. De este modo, disminuye el costo total de un teléfono como clave (PaaK). Además, la seguridad de Channel Sounding bloquea varios ataques potenciales al sistema de entrada sin llave.

En resumen, la alta seguridad y precisión de las generaciones anteriores de posicionamiento Bluetooth, junto con su bajo perfil de potencia y bajo costo, hacen que Bluetooth Channel Sounding sea ideal para aplicaciones tales como seguimiento industrial/de almacenes/activos de consumo, sistemas ESL, deportes en tiempo real/ seguimiento de actividad física y llaves digitales para automóviles .

La perspectiva de RF-star

Texas Instruments (TI) está trabajando activamente con SIG en la especificación de la tecnología de sonido de canal Bluetooth. TI CC2340R5 y los próximos chipsets Bluetooth LE admitirán la nueva técnica en su núcleo de RF y en su pila Bluetooth.

Como proveedor líder mundial de soluciones Bluetooth LE y uno de IDH de TI, RF-star se está dedicando a la innovación de Bluetooth Low Energy. Sus módulos CC2340 Bluetooth LE basados ​​en conjuntos de chips TI CC2340R5 admitirán modos de sonido de canal posteriormente. Proporcionarán aplicaciones de IoT, industriales y automotrices para el consumidor con soluciones de rango seguro, de bajo costo y de alta precisión. RF-star cree que estas soluciones innovadoras impulsadas por esta tecnología innovadora desempeñarán un papel vital en los sistemas de posicionamiento inalámbricos en los próximos años.

Actualmente, la tecnología UWB puede lograr mediciones de distancias inferiores a cm, pero en términos de costo y ecosistema industrial, aún no puede competir con Bluetooth Channel Sounding. RF-star anticipa que Channel Sounding puede no reemplazar por completo otras tecnologías como la radio de impulso UWB. Es posible que en el futuro prevalezcan las soluciones híbridas que combinen múltiples métodos de alcance.

Para obtener más información sobre el sonido de canales Bluetooth, siga el blog de RF-star o póngase en contacto con nuestros expertos en info@szrfstar.com