잘 알려진 오디오 스트리밍 및 데이터 전송 기능을 갖춘 Bluetooth® 기술은 우리 삶의 유비쿼터스 일부가 되어 무선 헤드폰부터 스마트 홈 장치에 이르기까지 모든 것을 지원합니다. 하지만 블루투스 채널 사운딩(Bluetooth Channel Sounding)이라는 획기적인 기술 덕분에 이제 블루투스가 고정밀 위치 서비스를 향해 도약하고 있다는 사실을 알고 계셨나요?

이 블로그에서는 Bluetooth 채널 사운딩이 무엇인지, 어떻게 작동하는지, 위치 서비스에 어떤 이점이 있는지, HADM(고정밀 거리 측정)의 이점을 활용하는 사용 사례, 그리고 이것이 업계의 판도를 바꾸는 이유에 대해 살펴보겠습니다. 연결의 세계.

그림 1 Bluetooth 채널 사운딩이 고정밀 위치 서비스를 주도하는 이유

블루투스 채널 사운딩 이란 무엇입니까 ?

이전에 HADM(고정밀 거리 측정)으로 알려진 채널 사운딩은 두 Bluetooth 장치 사이의 거리를 계산하는 새로운 기술입니다. 정확한 거리 측정을 얻기 위해 여러 채널에서 위상 기반 거리 측정(PBR)을 사용합니다.

복잡하게 들리나요? 채널 사운딩의 핵심 원리는 간단합니다.

Bluetooth 채널 사운딩은 어떻게 작동합니까?

채널 사운딩 절차의 그림을 보고 쉽게 원리를 살펴보겠습니다.

그림 2 채널 사운딩 절차

장치 A는 장치 B에 무선 신호를 보내고, 장치 B는 이 신호의 위상을 측정하여 동일한 위상으로 장치 A에 다시 전송합니다. 그런 다음 장치 A는 전송된 무선 신호와 수신된 무선 신호 간의 위상 변화를 평가하여 비행 시 이러한 신호가 이동한 거리를 결정합니다.

이 절차는 서로 다른 채널 주파수에서 여러 번 반복되므로 Bluetooth 장치는 위상 데이터를 사용하여 정확한 방식으로 명확한 거리를 추정할 수 있습니다.

다가오는 기능은 점점 더 많은 Bluetooth 장치, 특히 위치 서비스가 있는 장치에 좋은 소식을 전합니다.

채널 사운딩을 통한 Bluetooth 위치 서비스의 이점은 무엇입니까 ?

채널 사운딩을 통한 Bluetooth 위치 서비스의 이점은 방대하고 영향력이 큽니다. 주요 이점은 다음과 같습니다.

최대 10CM의 고정밀도

기존 Bluetooth 거리 측정 기술의 입증된 유용성에도 불구하고 더 까다로운 사용 사례에서는 거리 측정의 정밀도가 부족할 수 있습니다.

모든 스마트폰에서 사용할 수 있는 유비쿼터스 수신 신호 강도 표시기(RSSI) 기술은 신호 진폭 감소를 기반으로 두 장치 사이의 거리를 추정합니다. 유감스럽게도 이 방법의 정확도는 일반적으로 3~5미터 범위로 제한됩니다. 게다가 RSSI는 흡수 및 회절과 같은 외부 요인의 간섭에 여전히 취약합니다.

그 후 AoA(도착각) 및 AoD(각도)와 같은 거리 측정 정확도의 더욱 발전된 기술이 탄생합니다 . AoA 및 AoD는 거리를 직접 추정하는 대신 삼각법을 활용하여 들어오거나 나가는 무선 신호의 각도에서 거리를 도출합니다. 이 방법은 미터 이하의 정확도를 달성할 수 있습니다.

그럼에도 불구하고 주변 상황에 따라 정확도가 상당히 변동될 수 있습니다. 예를 들어, 다중 경로 전파는 장애물과 반사 표면이 밀집된 실내 공간에서 정확한 측정을 방해할 수 있습니다.

이는 고정밀 위치 서비스를 위한 최신 무선 기술인 Bluetooth® 채널 사운딩으로 이어집니다. 기존 Bluetooth 거리 측정 기술과 채널 사운딩의 가장 큰 차이점은 측정 방법입니다.

위상 기반 범위 지정을 통해 Bluetooth 채널 사운딩은 10cm 정확도를 향해 도약합니다. 장치가 까다로운 실내 환경에 있더라도 이전의 두 가지 기술보다 더 정확한 위치를 얻을 수 있습니다. 따라서 Channel Sounding은 광범위한 애플리케이션에 힘을 실어줄 것입니다. 자산 추적 및 실내 탐색.

신호 조작에 대한 보안 강화

RSSI에는 낮은 정확도, 즉 보안 위험을 제외하고 또 다른 단점이 있습니다. 신호 수준이 변조되어 잠재적으로 보안 수준이 높은 상황에서 침해가 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 스마트 도어 시스템과 같이 보안에 민감한 사용 사례에서 공격자는 RSSI 수준을 높여 시스템이 누군가를 실제보다 더 가깝게 인식하도록 속일 수 있습니다. 이러한 취약점으로 인해 RSSI는 보안 수준이 높은 애플리케이션에 적합하지 않습니다.

Bluetooth 채널 사운딩의 경우 링크 계층은 광고, 검색, 연결 관리, 비동기 및 등시성 데이터 통신, 데이터 암호화 절차를 처리합니다. 또한 위상 기반 범위 지정 알고리즘을 통해 릴레이 공격을 방지할 수 있습니다. 뛰어난 거리 측정 기술은 차량 출입 통제 시스템, 디지털 키 및 보안 수준이 높은 애플리케이션에 적합합니다.

저가형 포지셔닝 솔루션

AOA(Angle of Arrival)는 정확한 측정을 위해 여러 개의 Bluetooth 안테나(최소 3개 안테나)가 필요합니다.

어쩌면 또 다른 고정밀 기술인 UWB(Ultra-Wideband)가 떠오를 수도 있습니다. UWB는 1cm 미만의 정밀도에도 도달할 수 있지만 새로운 칩셋을 통합해야 합니다. 또한 전력 소비는 빠르게 감소하지만 BLE보다 눈에 띄게 높습니다. 따라서 UWB(초광대역)는 향상된 정확도를 제공하지만 예산과 복잡성이 증가합니다.

위에서 언급한 두 가지 장점 외에도 채널 사운딩을 갖춘 단일 안테나 Bluetooth LE 솔루션은 UWB 솔루션보다 비용 효율적입니다.

원활한 통합 및 상호 운용성

기존 Bluetooth 기술을 통해 Bluetooth 채널 사운딩이 도입되어 기존 인프라 및 장치에 원활하게 통합할 수 있습니다. 이는 기업과 개발자가 추가 칩셋 없이도 안전하고 저렴하며 정확한 포지셔닝 솔루션에 빠르게 쉽게 액세스할 수 있음을 의미합니다.

Bluetooth 채널 사운딩의 전례 없는 정확성, 보안 및 유연성은 많은 애플리케이션의 장벽을 무너뜨립니다. 어떤 사용 사례가 기술을 채택하게 될까요?

HADM( 고정밀 거리 측정 ) 을 선호하는 사용 사례는 무엇입니까?

고정밀 거리 측정(HADM)의 응용 분야는 다양합니다. 다음은 이 새로운 기술을 통해 큰 이점을 얻을 수 있는 몇 가지 사용 사례입니다.

실내 내비게이션 : 대형 쇼핑몰에서 Channel Sounding과 ESL(Electronic Shelf Label) 프로토콜과 같은 다른 새로운 Bluetooth 기술을 결합하면 실내 내비게이션 경험을 혁신적으로 변화시켜 사용자에게 정확한 방향과 실시간 업데이트를 제공할 수 있습니다.

자산 추적 : Bluetooth 기반 시스템은 산업 및 창고 환경에서 자산 추적을 위해 널리 상용화되었습니다. 또한 이러한 시스템은 기존 Bluetooth Low Energy 기술을 활용하여 성능 표준을 충족합니다. 개발자는 채널 사운딩을 사용하여 이러한 시스템의 위치 정확도를 향상시킬 수 있습니다. 이는 분실이나 도난을 방지하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 재고 관리 프로세스를 간소화하여 운영 효율성을 향상시킵니다.

또한 프로 스포츠의 실시간 운동선수 추적과 같이 보다 까다로운 시스템에 고급 기능을 제공합니다.

차량 열쇠 없는 출입 : 채널 사운딩은 차량 열쇠 없는 출입 에 여러 가지 이점을 제공합니다 . 이 기술은 거리 추정을 위해 RSSI(수신 신호 강도 표시)를 사용하는 기존 시스템에 비해 더 높은 정확도를 제공합니다. 이를 통해 자동차 제조업체는 차량의 Bluetooth 안테나 수를 줄이면서 정확도 표준을 충족할 수 있습니다. 이로써 휴대폰 키(PaaK)의 전체 비용이 절감됩니다. 또한 Channel Sounding 보안은 열쇠 없는 출입 시스템에 대한 다양한 잠재적 공격을 차단합니다.

즉, 이전 세대의 Bluetooth 포지셔닝에 비해 높은 보안 및 정확성과 낮은 전력 프로파일 및 저렴한 비용을 결합한 Bluetooth 채널 사운딩은 산업/창고/소비자 자산 추적, ESL 시스템, 실시간 스포츠/ 피트니스 추적 및 자동차 디지털 키 .

RF-star 의 관점

Texas Instruments(TI)는 Bluetooth 채널 사운딩 기술 사양에 대해 SIG와 적극적으로 협력하고 있습니다. TI CC2340R5 및 곧 출시될 Bluetooth LE 칩셋은 RF 코어 및 Bluetooth 스택에서 새로운 기술을 지원합니다.

Bluetooth LE 솔루션의 선도적인 글로벌 공급업체이자 TI의 IDH 중 하나인 RF-star는 Bluetooth 저에너지 혁신에 전념하고 있습니다. TI CC2340R5 칩셋을 기반으로 하는 CC2340 Bluetooth LE 모듈은 이후 에 채널 사운딩 모드를 지원할 예정입니다. 이들은 소비자 IoT, 산업 및 자동차 애플리케이션에 고정확도, 저비용, 안전한 거리 측정 솔루션을 제공할 것입니다. RF-star는 이 획기적인 기술로 구동되는 혁신적인 솔루션이 향후 몇 년 내에 무선 위치 확인 시스템에서 중요한 역할을 할 것이라고 믿습니다.

현재 UWB 기술은 cm 미만의 거리 측정을 달성할 수 있지만 비용 및 산업 생태계 측면에서 아직 Bluetooth 채널 사운딩과 경쟁할 수 없습니다. RF-star는 채널 사운딩이 UWB 임펄스 라디오와 같은 다른 기술을 완전히 대체할 수는 없을 것으로 예상하고 있습니다. 앞으로는 다양한 거리 측정 방법을 결합한 하이브리드 솔루션이 널리 보급될 수 있습니다.

Bluetooth 채널 사운딩에 대한 자세한 내용은 RF-star의 블로그를 팔로우하거나 info@szrfstar.com 으로 전문가에게 문의하세요.