Với khả năng truyền dữ liệu và truyền phát âm thanh nổi tiếng, công nghệ Bluetooth® đã trở thành một phần phổ biến trong cuộc sống của chúng ta, cung cấp năng lượng cho mọi thứ từ tai nghe không dây đến thiết bị nhà thông minh. Nhưng bạn có biết rằng Bluetooth hiện đang hướng tới các dịch vụ định vị có độ chính xác cao nhờ vào một kỹ thuật đột phá có tên Bluetooth Channel Sounding?
Trong blog này, chúng ta sẽ khám phá Âm thanh kênh Bluetooth là gì, cách hoạt động, lợi ích mà nó mang lại cho dịch vụ định vị, trường hợp sử dụng nào được hưởng lợi từ phép đo khoảng cách có độ chính xác cao (HADM) và tại sao nó lại là công cụ thay đổi cuộc chơi trong thế giới kết nối.
Hình 1 Tại sao âm thanh kênh Bluetooth dẫn đến dịch vụ định vị có độ chính xác cao
Đo âm thanh kênh, trước đây gọi là đo khoảng cách có độ chính xác cao (HADM), là một kỹ thuật mới để tính khoảng cách giữa hai thiết bị Bluetooth. Nó sử dụng phạm vi dựa trên pha (PBR) trên nhiều kênh để có được phép đo khoảng cách chính xác.
Nghe có vẻ phức tạp phải không? Về cốt lõi, nguyên tắc của Âm thanh Kênh rất đơn giản.
Hãy xem hình ảnh của quy trình Đo âm thanh kênh và cùng khám phá nguyên tắc một cách dễ dàng.
Hình 2 Quy trình dò kênh
Thiết bị A gửi tín hiệu vô tuyến đến Thiết bị B, sau đó Thiết bị B đo pha của tín hiệu này và truyền trở lại Thiết bị A có cùng pha đó. Sau đó, Thiết bị A đánh giá độ lệch pha giữa tín hiệu vô tuyến được truyền và nhận để xác định khoảng cách mà các tín hiệu này truyền qua tại thời điểm bay.
Quy trình này được lặp lại nhiều lần trên các tần số kênh khác nhau, do đó thiết bị Bluetooth có thể ước tính khoảng cách rõ ràng một cách chính xác bằng cách sử dụng dữ liệu pha.
Tính năng sắp tới mang lại tin tốt cho số lượng thiết bị Bluetooth ngày càng tăng, đặc biệt là những thiết bị có dịch vụ định vị.
Lợi ích của dịch vụ định vị Bluetooth với Channel Sounding là rất lớn và có tác động mạnh mẽ. Dưới đây là những ưu điểm chính:
Bất chấp tiện ích đã được chứng minh của các công nghệ Bluetooth hiện có, độ chính xác trong đo khoảng cách của chúng có thể không đáp ứng được đối với các trường hợp sử dụng khó khăn hơn.
Kỹ thuật chỉ báo cường độ tín hiệu nhận được (RSSI) phổ biến , có sẵn trên tất cả điện thoại thông minh, ước tính khoảng cách giữa hai thiết bị dựa trên sự suy giảm biên độ tín hiệu. Đáng tiếc là độ chính xác của phương pháp này nhìn chung còn hạn chế, thường dao động từ 3 đến 5 mét. Ngoài ra, RSSI vẫn dễ bị ảnh hưởng bởi sự can thiệp từ các yếu tố bên ngoài như sự hấp thụ và nhiễu xạ.
Sau đó, các kỹ thuật tiên tiến hơn về độ chính xác trong phạm vi khoảng cách ra đời - Góc đến (AoA) và Góc khởi hành (AoD) . Thay vì ước tính trực tiếp khoảng cách, AoA và AoD sử dụng lượng giác để tính khoảng cách từ các góc của tín hiệu vô tuyến đến hoặc đi. Phương pháp này có thể đạt được độ chính xác dưới mét.
Tuy nhiên, độ chính xác có thể dao động đáng kể do hoàn cảnh xung quanh. Ví dụ, việc truyền sóng đa đường có thể cản trở các phép đo chính xác trong không gian trong nhà có nhiều chướng ngại vật và bề mặt phản chiếu.
Điều này dẫn chúng ta đến Bluetooth® Channel Sounding, công nghệ không dây mới nhất dành cho các dịch vụ định vị có độ chính xác cao. Sự khác biệt nổi bật giữa công nghệ phạm vi Bluetooth truyền thống và Âm thanh kênh là phương pháp đo.
Với phạm vi dựa trên pha, Âm thanh kênh Bluetooth đạt được độ chính xác 10 cm. Ngay cả khi thiết bị ở trong môi trường trong nhà đầy thách thức, thiết bị vẫn có thể xác định được vị trí chính xác hơn hai kỹ thuật trước đó. Do đó, Channel Sounding sẽ hỗ trợ nhiều ứng dụng, ví dụ: theo dõi tài sản và điều hướng trong nhà.
RSSI có một nhược điểm khác ngoại trừ độ chính xác thấp, đó là rủi ro bảo mật. Mức tín hiệu của nó có thể bị giả mạo, có khả năng dẫn đến vi phạm trong các tình huống có tính bảo mật cao. Ví dụ: trong các trường hợp sử dụng nhạy cảm về bảo mật, chẳng hạn như hệ thống cửa thông minh, kẻ tấn công có thể nâng cấp RSSI để đánh lừa hệ thống nhận thấy ai đó ở gần hơn thực tế. Những lỗ hổng này khiến RSSI không đủ khả năng cho các ứng dụng có tính bảo mật cao.
Đối với Âm thanh kênh Bluetooth, lớp liên kết xử lý các quy trình quảng cáo, quét, quản lý kết nối, truyền dữ liệu không đồng bộ và đẳng thời cũng như mã hóa dữ liệu. Hơn nữa, thuật toán phân loại theo pha của nó có thể ngăn chặn các cuộc tấn công chuyển tiếp. Kỹ thuật vượt trội này phù hợp với hệ thống kiểm soát ra vào ô tô, chìa khóa kỹ thuật số và các ứng dụng bảo mật cao.
Góc đến (AOA) yêu cầu nhiều ăng-ten Bluetooth (ít nhất ba ăng-ten) để có được số đo chính xác.
Có thể bạn sẽ nghĩ đến một công nghệ có độ chính xác cao khác - Băng tần siêu rộng (UWB). Mặc dù UWB có thể đạt độ chính xác thậm chí dưới centimet nhưng nó đòi hỏi phải kết hợp một chipset mới. Ngoài ra, mức tiêu thụ điện năng của nó tuy giảm nhanh nhưng vẫn cao hơn đáng kể so với BLE. Theo đó, Ultra-Wideband (UWB) mang lại độ chính xác được cải thiện nhưng phải trả giá bằng ngân sách tăng và độ phức tạp.
Ngoài hai ưu điểm nêu trên, giải pháp Bluetooth LE một ăng-ten với Âm thanh kênh còn tiết kiệm chi phí hơn giải pháp UWB.
Âm thanh kênh Bluetooth được giới thiệu bởi công nghệ Bluetooth hiện có, giúp dễ dàng tích hợp hoàn toàn vào cơ sở hạ tầng và thiết bị đã được thiết lập. Điều này có nghĩa là các doanh nghiệp và nhà phát triển sẽ nhanh chóng có quyền truy cập dễ dàng vào giải pháp định vị chính xác, chi phí thấp và an toàn mà không cần thêm chipset.
Độ chính xác, bảo mật và tính linh hoạt chưa từng có của Âm thanh kênh Bluetooth phá vỡ các rào cản đối với nhiều ứng dụng. Những trường hợp sử dụng nào có thể sẽ áp dụng công nghệ này?
Các ứng dụng của phép đo khoảng cách có độ chính xác cao (HADM) rất đa dạng. Dưới đây là một số trường hợp sử dụng có thể hưởng lợi đáng kể từ công nghệ mới này:
Điều hướng trong nhà : Trong các trung tâm mua sắm lớn, sự kết hợp của Âm thanh kênh với các công nghệ Bluetooth mới khác như giao thức Nhãn kệ điện tử (ESL) có thể cách mạng hóa trải nghiệm điều hướng trong nhà, cung cấp cho người dùng chỉ đường chính xác và cập nhật theo thời gian thực.
Theo dõi tài sản : Các hệ thống dựa trên Bluetooth đã được thương mại hóa rộng rãi để theo dõi tài sản trong môi trường công nghiệp và kho hàng. Các hệ thống này cũng tận dụng công nghệ Bluetooth Low Energy hiện có để đáp ứng các tiêu chuẩn hiệu suất. Nhà phát triển có thể sử dụng Âm thanh kênh để cải thiện độ chính xác định vị của các hệ thống này. Điều này không chỉ giúp ngăn ngừa mất mát hoặc trộm cắp mà còn cải thiện hiệu quả hoạt động bằng cách hợp lý hóa quy trình quản lý hàng tồn kho.
Hơn nữa, nó còn cung cấp các tính năng nâng cao cho một số hệ thống đòi hỏi khắt khe hơn hiện có, như theo dõi vận động viên theo thời gian thực trong các môn thể thao chuyên nghiệp.
Ra vào xe không cần chìa khóa : Channel Sounding mang lại một số lợi ích cho việc ra vào xe không cần chìa khóa . Công nghệ này mang lại độ chính xác cao hơn so với các hệ thống cũ dựa vào Chỉ báo cường độ tín hiệu nhận (RSSI) để ước tính khoảng cách. Điều này giúp các nhà sản xuất ô tô có thể đáp ứng các tiêu chuẩn về độ chính xác đồng thời giảm số lượng ăng-ten Bluetooth trên xe. Qua đó, nó làm giảm tổng chi phí của Điện thoại làm Khóa (PaaK). Ngoài ra, tính năng bảo mật của Channel Sounding còn chặn các cuộc tấn công tiềm ẩn khác nhau vào hệ thống truy cập không cần chìa khóa.
Nói tóm lại, độ bảo mật và độ chính xác cao so với các thế hệ định vị Bluetooth trước đây, cùng với cấu hình công suất thấp và chi phí thấp, khiến Bluetooth Channel Sounding trở nên lý tưởng cho các ứng dụng như theo dõi tài sản công nghiệp / kho hàng / người tiêu dùng, hệ thống ESL, thể thao thời gian thực/ theo dõi thể dục và chìa khóa kỹ thuật số ô tô .
Texas Instruments(TI) đang tích cực làm việc với SIG về thông số kỹ thuật của công nghệ Âm thanh Kênh Bluetooth. TI CC2340R5 và các chipset Bluetooth LE sắp ra mắt sẽ hỗ trợ kỹ thuật mới trong lõi RF và ngăn xếp Bluetooth của nó.
Là nhà cung cấp giải pháp Bluetooth LE hàng đầu thế giới và là một trong IDH của TI, RF-star đang cống hiến hết mình cho việc đổi mới Bluetooth Low Energy. Các mô-đun CC2340 Bluetooth LE dựa trên chipset TI CC2340R5 sau đó sẽ hỗ trợ các chế độ Âm thanh kênh. Họ sẽ cung cấp cho người tiêu dùng các ứng dụng IoT, công nghiệp và ô tô với các giải pháp có độ chính xác cao, chi phí thấp và an toàn. RF-star tin rằng những giải pháp đổi mới được hỗ trợ bởi công nghệ đột phá này sẽ đóng một vai trò quan trọng trong hệ thống định vị không dây trong vài năm tới.
Hiện tại, công nghệ UWB có thể đạt được phép đo khoảng cách dưới cm, nhưng xét về chi phí và hệ sinh thái ngành, nó vẫn chưa thể cạnh tranh với Bluetooth Channel Sounding. RF-star dự đoán Channel Sounding có thể không thay thế hoàn toàn các công nghệ khác như đài xung UWB. Các giải pháp lai kết hợp nhiều phương pháp khác nhau có thể trở nên phổ biến trong tương lai.
Để biết thêm thông tin về Âm thanh kênh Bluetooth, vui lòng theo dõi blog của RF-star hoặc liên hệ với các chuyên gia của chúng tôi tại info@szrfstar.com
Shenzhen HQ: Room 502, Podium Building No. A-12, Shenzhen Bay Science and Technology Ecological Park, Nanshan District, Shenzhen, Guangdong, China, 518063
Chengdu Branch: N2-1604, Global Center, North No. 1700, Tianfu Avenue, Hi-Tech District, Chengdu, Sichuan, China
ĐT : +86 (0)28-86925399
E-mail : info@szrfstar.com
Skype : +86 18190842785
Whatsapp : +8618190842785
