自從 2019 年主要智能手機(jī)制造商開始將超寬帶 (UWB) 確立為下一代室內(nèi)定位無線標(biāo)準(zhǔn)以來，UWB 的應(yīng)用已變得越來越普遍。也正是從那時(shí)開始，大量的相關(guān)產(chǎn)品（比如能夠協(xié)助尋找遺落鑰匙的 UWB 標(biāo)簽）發(fā)布信息以及關(guān)于創(chuàng)新應(yīng)用（比如在 2022 年 FIFA 世界杯上實(shí)時(shí)追蹤足球位置）的新聞如雨后春筍般涌現(xiàn)。然而我們?nèi)匀幻媾R著一個(gè)問題：UWB 的風(fēng)靡到底是一時(shí)炒作的結(jié)果，還是會(huì)像 Wi-Fi 一樣成為業(yè)內(nèi)默認(rèn)的無線標(biāo)準(zhǔn)？那我們就帶著這個(gè)問題來探討一下 UWB 技術(shù)在無鑰匙入車和數(shù)字支付等關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用中的潛力，以及它在拓展應(yīng)用范圍的過程中面臨的挑戰(zhàn)。

UWB 在無鑰匙入車領(lǐng)域的應(yīng)用

2022年，汽車連接聯(lián)盟 (CCC) 宣布將 UWB 認(rèn)定為 Bluetooth低功耗技術(shù)的補(bǔ)充技術(shù)，用于實(shí)現(xiàn)其數(shù)字鑰匙規(guī)范第3版中所述的安全無鑰匙進(jìn)入功能。盡管基于 Bluetooth低功耗的遙控鑰匙和應(yīng)用程序已被普遍接受，但人們?nèi)栽趽?dān)心可能存在的中繼攻擊問題。在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)熱門視頻中，有人利用帶有Bluetooth中繼裝置的筆記本電腦將一輛特斯拉遠(yuǎn)程解鎖并駕車離開；視頻中解釋說，這種安全漏洞可能會(huì)對(duì)任何搭載了Bluetooth低功耗技術(shù)的無鑰匙進(jìn)入車輛造成影響。而 UWB 則是依靠納秒級(jí)脈沖實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)精度的距離測(cè)量，能夠確保信號(hào)來自實(shí)際存在的合法信號(hào)源，而非來自經(jīng)過增強(qiáng)的中繼信號(hào)。UWB 的出現(xiàn)有效提升了設(shè)備的安全性，從而能夠與Bluetooth低功耗技術(shù)一道為日益關(guān)注安全性能的汽車行業(yè)提供可靠、安全的無鑰匙進(jìn)入功能。

ABI Research（2022 年）

UWB 在無線支付領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著智能手機(jī)配售率的不斷上升，人們也開始考慮將 UWB 用作近場(chǎng)通信 (NFC) 的替代或補(bǔ)充技術(shù)。如今非接觸式支付已經(jīng)日益為大眾所接受，越來越多的智能設(shè)備（例如智能手機(jī)和智能手表）開始搭載 NFC 技術(shù)，且該技術(shù)在智能手機(jī)中的配售率已超過了 50%。在過去 3 年中，新冠病毒的出現(xiàn)使得人們亟需盡量避免接觸實(shí)體現(xiàn)金和信用卡，因此從客觀上加快了非接觸式支付（包括 NFC 和二維碼支付）的推廣速度。UWB 可為支付行業(yè)帶來革命性的變化：消費(fèi)者無需取出信用卡、鑰匙或是手機(jī)即可支付購貨費(fèi)用或是解鎖車門；這一變化將進(jìn)一步推動(dòng)非接觸式支付的發(fā)展；憑借厘米級(jí)的精度，UWB 可確保您僅會(huì)為自己選購的貨物支付費(fèi)用，而不會(huì)為旁邊結(jié)賬通道內(nèi)的貨物埋單。

Bluetooth和 UWB

盡管 UWB 能夠?yàn)殛P(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用帶來無與倫比的精度和安全性，但對(duì)于一些基于位置的服務(wù)而言，Bluetooth仍不失為一種實(shí)用的選擇。業(yè)內(nèi)正在為 BluetoothSIG 開發(fā)新的應(yīng)用方法（例如先前曾被稱為高精度距離測(cè)量 (HADM) 的信道探測(cè) (CHANNEL SOUNDING)），以提高距離測(cè)量的精度和安全性。應(yīng)用 CHANNEL SOUNDING 方法時(shí)，用戶可利用兩個(gè)或更多頻率的 Bluetooth信號(hào)，根據(jù)所觀察到的信號(hào)的相對(duì)相位差來計(jì)算兩臺(tái) Bluetooth設(shè)備之間的距離。與先前用于 Bluetooth距離測(cè)量的接收信號(hào)強(qiáng)度指示器 (RSSI) 方法（該方法需依靠接收信號(hào)的相對(duì)功率水平）不同，CHANNEL SOUNDING 方法對(duì)中繼攻擊的敏感性較低，并且可以實(shí)現(xiàn)更為出色的米級(jí)精度。盡管此種精度之前已能夠通過多個(gè)天線進(jìn)行三角測(cè)量來實(shí)現(xiàn)，但是 CHANNEL SOUNDING 方法的單天線實(shí)現(xiàn)方式能夠在此基礎(chǔ)上有效降低硬件成本。此外，用戶還可以在 Bluetooth信道探測(cè)過程中使用一個(gè)名為標(biāo)準(zhǔn)化攻擊檢測(cè)器 (NAD) 的指標(biāo)來識(shí)別和量化射頻環(huán)境中的突變狀況。用戶可將接收到的數(shù)據(jù)包與預(yù)期的數(shù)據(jù)包信號(hào)進(jìn)行比較，并將由此計(jì)算得出的 NAD 度量值視為存在攻擊者的概率。假設(shè) CHANNEL SOUNDING 在智能手機(jī)中的配售率為 100%，當(dāng)最終確定采用 CHANNEL SOUNDING 方法時(shí)，該方法可能會(huì)啟用大量需要在數(shù)米內(nèi)進(jìn)行距離測(cè)量的實(shí)時(shí)定位服務(wù) (RTLS)，例如室內(nèi)導(dǎo)航、資產(chǎn)與人員跟蹤等。然而在精度和安全性要求更高的關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用（例如非接觸式支付、無鑰匙汽車進(jìn)入和數(shù)字酒店房間鑰匙）領(lǐng)域，UWB 可能會(huì)繼續(xù)占據(jù)主導(dǎo)地位。

UWB 面臨的挑戰(zhàn)

UWB 500 MHz 及以上的帶寬能夠反向生成獨(dú)有的納秒級(jí)脈沖，從而能夠?qū)崿F(xiàn)前所未有的距離測(cè)量精度。然而，這樣的寬帶寬度也提升了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性以及設(shè)備功耗。此外，不同于在免許可的 2.4 GHz 頻段內(nèi)運(yùn)行的窄帶技術(shù)，UWB 會(huì)在 FCC 規(guī)范第 15 部分中規(guī)定的許可頻段內(nèi)運(yùn)行，因此 UWB 會(huì)在輻射限制方面受到更多的管制。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，位置和安全應(yīng)用將繼續(xù)依靠一些窄帶無線標(biāo)準(zhǔn)（例如 Bluetooth）的相關(guān)初始發(fā)現(xiàn)和同步功能來降低通信負(fù)荷，同時(shí)保留 UWB 的關(guān)鍵任務(wù)測(cè)距用途。不同的無線標(biāo)準(zhǔn)之間不應(yīng)在競爭中趨同，而是必須相互協(xié)作，從而面向特定的用例提供最佳的用戶體驗(yàn)。換句話說，我們可能會(huì)看到智能手機(jī)和汽車中搭載更多而非更少的無線標(biāo)準(zhǔn)，而 UWB 則很可能成為基于位置的高精度安全通信的主要來源。因此，UWB 設(shè)備最需要注重的將會(huì)是精度質(zhì)量。

結(jié)

語

UWB 技術(shù)具有無與倫比的精度和安全性，很可能為無鑰匙入車和數(shù)字支付等關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用帶來革命性的變化。雖然 Bluetooth等其他無線標(biāo)準(zhǔn)仍是一些基于位置的服務(wù)的實(shí)用選擇，且仍是降低流量方面的關(guān)鍵合作對(duì)象，但 UWB 將很有可能在以安全為中心的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮主要作用。盡管 UWB 的應(yīng)用道路上確實(shí)存在一些挑戰(zhàn)，但相信人們最終可以在其他無線標(biāo)準(zhǔn)的輔助下克服這些難題，并為用戶帶來最佳的綜合性無線體驗(yàn)。

關(guān)于萊特波特LitePoint

LitePoint 致力于為全球具創(chuàng)新精神的無線設(shè)備制造商提供無線測(cè)試解決方案和服務(wù)，幫助他們確保產(chǎn)品能夠滿足當(dāng)今消費(fèi)者日益嚴(yán)苛的要求。作為無線測(cè)試領(lǐng)域的先進(jìn)創(chuàng)新企業(yè)，LitePoint 產(chǎn)品開箱即用，可對(duì)全球使用廣泛的無線芯片組進(jìn)行測(cè)試。LitePoint 與智能手機(jī)、平板電腦、PC、無線接入點(diǎn)和芯片組的領(lǐng)先制造商攜手合作，并且在新興互聯(lián)設(shè)備（物聯(lián)網(wǎng)）測(cè)試領(lǐng)域占據(jù)前沿地位。LitePoint 總部位于加利福尼亞州硅谷，在全球設(shè)有多個(gè)辦事處，是自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備和工業(yè)自動(dòng)化解決方案先進(jìn)供應(yīng)商 Teradyne（納斯達(dá)克股票代碼：TER）的全資子公司。Teradyne 目前在全球范圍內(nèi)擁有 6,500 名員工，2022 年?duì)I收為 32億美元。如需了解更多信息，請(qǐng)?jiān)L問 teradyne.com。Teradyne 是 Teradyne, Inc. 在美國和其他國家/地區(qū)的注冊(cè)商標(biāo)。