超宽带 (UWB) 普及步伐加快

有新闻报道称，特斯拉正在考虑使用超宽带 (UWB) 技术来解锁其汽车，再加上三星、苹果甚至 Tile 使用 UWB 的预期跟踪器标签，这项技术背后显然有一股突然的动力。

本文提供了最近播客“超宽带的超宽可能性”中的对话摘录，探讨了 UWB 的背景和机遇，从定义 UWB 带来的机遇，到标准化、互操作性和市场采用.我与 NXP Semiconductors 的安全嵌入式交易副总裁兼总经理 Charles Dachs 以及 HID Global 的高级副总裁兼首席技术官 Ramesh Songukrishnasamy 讨论了这些主题。

UWB 出现了无钥匙汽车钥匙和跟踪器标签

在开始讨论之前，最近的事态发展肯定表明在不久的将来采用率可能会加快。

今年 1 月，宝马正式宣布将在其全电动 BMW iX 中推出 BMW Digital Key Plus。使用支持 UWB 的 U1 芯片的 iPhone 用户可以方便、安全地无钥匙进入汽车。这利用了短距离、高带宽 UWB 技术实现的安全和精确定位。精度确保了无线电信号被干扰或拦截的中继攻击是不可能的。 Apple 和 BMW 一直与 Car Connectivity Consortium (CCC) 密切合作，为 UWB 建立数字密钥规范 3.0，为汽车行业提供全球标准。

此外，Tesla 还向 FCC 提交了一份文件，要求提供一种在 6489.6-7987.2 MHz 频率范围内运行、具有 BLE 和无源 NFC 功能的 UWB 密钥卡。这是与其他文件一起提交的，但特斯拉提交的一份特别提交的文件在被删除之前在网上短暂提供，该文件描述了该设备，其中包含以下描述：

“该器件是一款完全集成的单芯片脉冲无线电超宽带 (IR-UWB) 低能耗低成本收发器 IC。该设备支持符合 IEEE 802.15.4 HRP UWB PHY 和 IEEE 草案 802.15.4z-D03 BPRF/HPRF UWB PHY 的帧格式。它专为汽车环境中的安全测距应用而设计。它可用于 2 向测距或 TDOA 定位系统，以低至 10 厘米的精度定位资产。它还支持高达 7.8Mbps 的数据传输速率。”

它继续描述 UWB 测距如何根据飞行时间测量提供距离估计，从而使其免受中继攻击，这是使用无钥匙进入的汽车的常见挑战。

UWB 播客亮点

使所有这些发展成为可能的是 UWB 为智能边缘设备提供空间感知的能力。这对消费者和超宽带生态系统的访问控制意味着什么？ Charles Dachs 和 Ramesh Songukrishnasamy 解释。

这在播客中。以下是重点。

UWB 演进和技术支持

这些年来超宽带技术是如何发展的？

腊肠 ：多年前，它开始作为一种数据传输技术，当时正在与 Wi-Fi 和蓝牙等技术竞争。但从那时起，UWB 经历了多次变革，从基于 OFDM 的数据传输通信技术演变为 IEEE 规定的脉冲无线电技术。最近，它通过安全扩展和许多保证测距测量的完整性和准确性的东西得到了增强。今天，它确实是一种传感技术。它提供了独特的能力，可提供设备之间的安全定位功能。

UWB 支持什么？

腊肠 ：它的传感能力使设备能够以非常准确的方式了解它们各自的位置。当您向设备提供该功能时，它们现在可以根据其对相对位置的了解以智能方式采取行动。

宋克里希那萨米 ：它可以实现诸如准确定位相对位置以及以非常安全的方式进行定位等功能。这使得提供一致、无缝的用户体验成为可能——例如当您将智能锁解锁到您的家中或解锁您的汽车或访问您的工作空间时。

在我看来，与其他射频技术相比，UWB 可实现更高水平的定位能力，同时提高安全性。而且 UWB 对 RF 干扰的免疫力也更强，因此它在高流量环境中工作得更好。我认为这些功能将在各种用例中实现更好的无缝用户体验，例如工作场所、医院、酒店、家庭中的免提访问控制。我认为这是这项技术的主要区别之一。

在这种情况下，准确性对于安全访问有何重要意义？

宋克里希那萨米 :它起着两个重要的作用。为了安全访问，它是关于确保是您，并且只有您而不是其他人在尾随。其次，也是最重要的，是用户体验。通过精确定位您所在位置的能力，您可以启用更高级的功能，例如意图检测。这意味着如果有人朝门走去，您可以使用位置轨迹来确定是否应该解锁门，然后验证凭据以将其解锁，从而变得无缝。如果是自动门，当你靠近时，门会自动打开，然后当你离开门外的某个空间时，它会自动关闭。或者，如果你只是路过门，通过观察到达角度和轨迹，它可以说确定这个人，即使他或她有有效的数字证书并不打算开门，所以我不会打开这扇门。

UWB 与使用蓝牙、Wi-Fi 等其他技术相比如何？

腊肠 :从根本上说，物理学是不同的。 Wi-Fi 和蓝牙 LE 依赖于在窄频率上传输的缓和正弦波，而 UWB 非常短的脉冲信号在 500 MHz 频率上运行。这种物理上的根本差异意味着蓝牙 LE、Wi-Fi 本质上更容易受到环境因素的影响。而 UWB 受益于脉冲信号保持其准确性的事实，即使设备之间的距离增加。

宋克里希那萨米： 在标准方面，由于我们从 UWB 的特定用例开始，作为一个联盟，我们能够定义某些标准、某些性能要求，这些要求是专门针对物理访问控制或免提访问的互操作性要求。我认为这使 UWB 与众不同，并且与其他 RF 技术（起源于不同的环境，但后来适应了物理访问世界）相比，UWB 的采用能够实现更无缝、更安全的访问。

如何解决互操作性问题？这将是市场采用的关键。

宋克里希那萨米 ：我认为互操作性和强大的生态系统是采用任何新技术的真正关键。如果没有互操作性，我们就无法在不同制造商制造的不同设备上实现一致的用户体验，也无法扩展。这就是为什么我们在行业领导者和技术提供商的帮助下成立了 FiRa 联盟，以促进 UWB 并确保互操作性。随着技术的发展，这确实保证或至少保证您购买的设备可以与多部手机或其他终端设备配合使用。

腊肠 ：确保您提供这种独特且一致的体验对于消费者来说至关重要。另一个是在广泛的生态系统中，行业领导者开始部署和制造具有该功能的设备。这就是我们现在在移动和汽车领域看到的情况。

我们在标准化方面的进展如何？

腊肠 :我可以很快给标准化三个分支。 IEEE 就是其中之一。在过去的两年中，有很多活动将原始 IEEE 扩展到具有安全性的宽带标准，并且还进行了增强，以提高测距测量的完整性和准确性。在专门针对免提访问用例的汽车连接联盟中，标准现已通过数字密钥发布 3.0 规范制定。这将启用被动位置感知无钥匙访问。然后，我们与 HID、ASSA ABLOY 和三星一起，于 2019 年共同发起了 FiRa 计划，该计划现在确保我们在汽车访问或汽车生态系统之外兑现这一互操作性承诺。

FiRa 现在有 50 多个成员。它立即关注 PHY 和 MAC 技术要求和规范，以便可以在实际上已经最终确定的 IEEE 标准中定义的标准之上构建用例。然后它开始为用例开发规范，访问是第一个重点关注领域。现在正在组建更多的工作组，以解决无法访问的各种用例。

市场采用

一旦我们在手机和门锁等某些东西中使用了 UWB，既然您谈到了无缝的用户体验，那么下一步是什么？

宋克里希那萨米 ：由于其良好的测距能力，我们相信它将支持许多新的基于位置的服务，无论是在消费电子领域以及工业应用中的物联网应用中的访问或设备​​到设备通信。这是我们非常兴奋的事情，因为 UWB 技术在管理对物理和数字位置、事物和身份的访问方面的潜力是我们许多产品的基础。

腊肠 ：此外，我们感兴趣的具体示例包括室内导航、工业环境中服务的实时定位、公共交通服务的票证验证、完整的免提移动支付体验，您基本上可以在付费区行走从您的购物体验中查看；社交距离、虚拟现实、游戏应用。

那里确实有非常广泛的有趣用例。例如，在家中，可以通过让音乐从一个房间跟随您到另一个房间来改善音频体验。

UWB 生态系统的下一步是什么？

宋克里希那萨米 ：随着 UWB 从几乎一张白纸开始，几乎没有要处理的遗留问题，这将是关于我们如何定义标准、我们可以如何实现互操作性、我们可以在多大范围内构建这个生态系统，这才是真正的关键。就在我们发言时，我们看到正在进行的工作开始发生。这让该行业的主要参与者非常有信心联手为其产品或服务创造更令人愉悦的用户体验。

其次，我认为人们对安全和数据隐私的认识和需求也在不断提高。这项技术 (UWB) 将实现其中的某些方面或克服其他 RF 技术中的一些缺点。第三个是能够在不同的设备和不同的端点上从一个地方到另一个地方的多功能应用程序。如果我们能够创建一致的用户交互和用户体验，我认为这将使采用范围更广、速度更快。

腊肠 ：除此之外，让我非常有信心的是，这不仅仅是一项实验，我们在不同的垂直行业中对 UWB 可以给他们带来的东西产生了浓厚的兴趣。它得到了一些真正大公司的认可——最终技术，除非一些非常大的参与者投资，否则不要达到规模。如果你看看汽车领域的品牌，那些一直在发声的品牌，比如大陆、宝马、大众、博世；在移动领域，苹果、三星、小米；在访问空间中，ASSA ABLOY、HID 和许多其他公司。这些不是小玩家，他们是各自行业的领导者。事实上，他们正在与业内其他参与者合作创建这个更广泛的生态系统，这让我对这里充满信心。

收听作为 NXP Smarter World 播客一部分制作的完整播客，请单击此处：“超宽带的超宽可能性”。