UWB與藍牙，只有小朋友才做選擇

本文來(lái)源：物聯(lián)傳媒

在信息的交流與傳輸上，人類(lèi)從史前文明就開(kāi)始了關(guān)于信息傳輸的嘗試, 語(yǔ)言是最原始的方式，“結繩記事”是人類(lèi)為擺脫時(shí)空限制，對信息記錄進(jìn)行傳輸的嘗試，一般通過(guò)酋長(cháng)或者巫師來(lái)制定一定的結繩規則，包括繩子粗細、繩結方式、繩結大小以及距離等來(lái)表達不同的訊息，進(jìn)行信息的記錄與傳輸。

而商周時(shí)期烽火臺的出現，則解決了那時(shí)候關(guān)于信息遠距離快速傳輸的問(wèn)題，在盡可能短的時(shí)間內完成簡(jiǎn)單信息遠距離傳輸的需求。

19世紀末，當代信息通信領(lǐng)域技術(shù)的出現就像是當今這個(gè)時(shí)代跨越時(shí)空距離對于遠古時(shí)代的一種回應。

無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的出現，人類(lèi)實(shí)現在沒(méi)有線(xiàn)的情況下進(jìn)行語(yǔ)音和數據傳輸，目前無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)已經(jīng)成為人類(lèi)社會(huì )中最為重要的通信方式之一。無(wú)線(xiàn)數據的傳輸上涌現出許多種無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)，包括藍牙、UWB、WiFi、PCS、GPS、NFC等技術(shù)。

無(wú)線(xiàn)數據傳輸技術(shù)工作頻率分布圖（圖源:wliko.tech）

無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)中的短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)在市場(chǎng)上的選手眾多，在近年終端產(chǎn)品中關(guān)于位置服務(wù)的技術(shù)功能上都支持藍牙、UWB和NFC等技術(shù)。本文將就定位服務(wù)方面，了解藍牙與UWB技術(shù)之間的不同。

藍牙技術(shù)（Bluetooth）是一種低功耗、低成本的短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，是實(shí)現移動(dòng)電話(huà)和其他配件間進(jìn)行跨設備無(wú)線(xiàn)通信連接，在數據傳輸的工作頻段上全球通用的，解決互不兼容的移動(dòng)電子設備的連接。

簡(jiǎn)單的說(shuō)，藍牙技術(shù)是一種利用低功率無(wú)線(xiàn)電（2.4-2.485GHz）在各種設備間（距離一般為10米）彼此進(jìn)行數據傳輸的技術(shù)。

最初藍牙設備主要是應用在藍牙音頻領(lǐng)域上，愛(ài)立信T39mc是世界上最早的一部?jì)戎盟{牙，配備藍牙耳機的手機。

藍牙通過(guò)二十多年的發(fā)展，從藍牙1.0到藍牙5.4完成了十多個(gè)版本的更新迭代。從經(jīng)典藍牙(BT)發(fā)展到低功耗藍牙（BLT），最明顯的是在數據的傳輸速率以及傳輸距離上都有了極大的提升，傳輸距離的限制從最初的10米內距離，實(shí)現現在的300米內。

自2010年藍牙4.0推出低功耗藍牙（BLE）性能面世后，與經(jīng)典藍牙適用于長(cháng)時(shí)間的音頻傳輸的不同，功能上在配對傳輸、功耗成本、定位和安全性等性能不斷成熟。市場(chǎng)上出現關(guān)于經(jīng)典藍牙和低功耗藍牙單模、雙模的三種連接類(lèi)型。根據藍牙技術(shù)聯(lián)盟的披露，未來(lái)單經(jīng)典藍牙模式存在增長(cháng)不足的問(wèn)題，將以單低功耗藍牙模式為主。

藍牙技術(shù)除了藍牙音頻領(lǐng)域，在位置服務(wù)、數據傳輸、設備網(wǎng)絡(luò )的產(chǎn)品上也有著(zhù)亮眼的成果。

隨著(zhù)市場(chǎng)對于定位技術(shù)的需求，從藍牙4.0開(kāi)始通過(guò)RSSI定位原理來(lái)支持定位服務(wù)功能。藍牙定位技術(shù)經(jīng)歷從RSSI定位機制到結合Wi-Fi實(shí)現室內定位，再到AoA與AoD的定位方法，實(shí)現目前可以達到厘米級的定位服務(wù)。

RSSI定位原理是利用RSSI信號衰減與距離的相關(guān)計算終端位置，其定位精度一般為3-5米，延遲大概3秒，因為其復雜環(huán)境對信號的影響較大，所以最大傳輸距離為10米內；到藍牙5.0是結合Wi-Fi技術(shù)加入室內定位輔助功能實(shí)現精度距離小于1米內的室內定位服務(wù)；與RSSI不同，AoA與AoD是利用信號在天線(xiàn)陣列中的相位差換算方向信息實(shí)現定位。

隨著(zhù)藍牙技術(shù)的更新和眾多藍牙產(chǎn)品面世，正式走入藍牙物聯(lián)網(wǎng)，其技術(shù)主要為設備功耗、數據傳輸、位置服務(wù)、設備網(wǎng)絡(luò )不斷演進(jìn)，在醫療健康、商超零售、倉儲物流、智能照明等應用場(chǎng)景上得到應用。

醫療健康場(chǎng)景上主要集中在智能可穿戴設備，許多設備都是依靠藍牙技術(shù)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)連接和數據交換，如：智能手環(huán)、智能項鏈等，在實(shí)現短距離通信的的同時(shí)，低功耗的性能大大延長(cháng)了可穿戴設備的待機及運行時(shí)間。

藍牙技術(shù)在定位應用場(chǎng)景上有著(zhù)成熟的生態(tài)系統和廣泛的普及。與UWB相比，藍牙技術(shù)低成本、低功耗和生態(tài)系統的成熟的特點(diǎn)，是最強有力的競爭力。幾乎所有移動(dòng)端都搭載了藍牙芯片以及藍牙模組，以藍牙網(wǎng)關(guān)、藍牙****為代表的中間設備。

而誕生于20世紀60年代的UWB（超寬帶）技術(shù)，其工作頻譜從3.1到10.6 GHz，與其他無(wú)線(xiàn)數據傳輸方式不同，是一種基于非正弦波窄脈沖傳輸數據的無(wú)載波通信技術(shù)，其信號安全性能高，很難被其他信號所干擾。

UWB技術(shù)最初時(shí)僅用于軍事定位用途，在2002年才開(kāi)始用于民用無(wú)線(xiàn)通信，通過(guò)ToF（到達時(shí)間）、TDoA（到達時(shí)間差）和AoA/DoA（出發(fā)角與到達角）三種定位模式，其定位精準度可達到10厘米“厘米級別”，覆蓋范圍可覆蓋在10-200米之間，還同時(shí)擁有時(shí)延低的特點(diǎn)。

UWB技術(shù)憑借厘米級別的精準測距能力及其安全性，在聯(lián)網(wǎng)資產(chǎn)跟蹤中有著(zhù)亮眼的表現，Apple在2021年發(fā)布的AirTag就采用了UWB技術(shù)擴展了Apple生態(tài)系統中的 “查找”功能，通過(guò)UWB進(jìn)行手機與物品之間的連接感應，進(jìn)行精準查找。

在應對惡劣環(huán)境中對于人員定位管理上，UWB技術(shù)被廣泛應用于醫院、工廠(chǎng)以及地下礦井隧道的工作環(huán)境中，在醫療環(huán)境中，通過(guò)UWB定位系統對醫護人員和病患進(jìn)行位置的監測，提高醫療救助率；在工廠(chǎng)對于材料、設備等移動(dòng)物品進(jìn)行定位管理；對于地下礦井工作者，UWB定位技術(shù)保障了人員工作時(shí)生命的安全。

在汽車(chē)行業(yè)領(lǐng)域，目前市面上存在著(zhù)各種形式的無(wú)鑰匙技術(shù)，UWB技術(shù)在汽車(chē)行業(yè)也進(jìn)行著(zhù)嘗試，例如，寶馬、奔馳、蔚來(lái)、比亞迪等平臺都在致力于UWB數字鑰匙的研發(fā)應用。寶馬在其一些較新的車(chē)型，iX中已有使用UWB進(jìn)行無(wú)鑰匙進(jìn)入的技術(shù)，UWB數字鑰匙將在未來(lái)汽車(chē)行業(yè)被廣泛應用。

UWB技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷十多年的時(shí)間發(fā)展一直沒(méi)有實(shí)現標準化，所以隨著(zhù)UWB技術(shù)向大規模商用過(guò)渡，為了全面發(fā)展UWB可互操作、通用和互聯(lián)的生態(tài)系統，FiRa（Fine Ranging）聯(lián)盟于2019年8月成立。

UWB其最主要的吸引力在于它極高的位置和方向精度，可以精確定位物體的位置，誤差僅有幾個(gè)厘米，達到厘米級別的精準距離，定位精準度上大大高于藍牙技術(shù)。在UWB技術(shù)擁有高精度定位功能的情況下，低功耗藍牙（BLE）憑借其在待機和連接狀態(tài)下都能保持較低的功耗性能，是藍牙技術(shù)的絕對優(yōu)勢。

藍牙技術(shù)與UWB作為短距離通信技術(shù)上兩種廣泛應用的技術(shù)，都各自展示了技術(shù)的優(yōu)勢，在不斷的較量中也都在擴大其應用場(chǎng)景。

FiRa聯(lián)盟最新發(fā)布的FiRa 2.0針對FiRa物理層(PHY)和媒體訪(fǎng)問(wèn)控制層（MAC），支持下行到達時(shí)間差（DL-TDoA）測距規范、動(dòng)態(tài)加擾數據幀、通過(guò)單向測距（OWR）提高到達角（AoA）測量精度、競爭式測距和物理層的安全配置的技術(shù)規范，將UWB擴展到消費市場(chǎng)和工業(yè)市場(chǎng)，包括：厘米級精度的個(gè)人室內導航、尋物/尋人和工廠(chǎng)中的資產(chǎn)追蹤，以及智能遙控的應用，但關(guān)于陣列天線(xiàn)布局的增加仍是個(gè)問(wèn)題。

隨著(zhù)市場(chǎng)對高精準度定位服務(wù)的需求日益成長(cháng)，藍牙技術(shù)廣泛地應用在醫療健康、商超零售、倉儲物流等各場(chǎng)景上，對藍牙技術(shù)上的延遲、數據傳輸、高精度定位等方面有著(zhù)期待。

雖然定位在藍牙技術(shù)上只是一條分支線(xiàn)，但是藍牙在高精度定位方面，更新出現了一種新型的藍牙定位模式-藍牙信道探測（CS）在未來(lái)將會(huì )成為低功耗藍牙的新發(fā)展方向。藍牙技術(shù)聯(lián)盟表示將在下半年進(jìn)行將推出藍牙信道探測技術(shù)，藍牙信道探測（CS）是一項通過(guò)分析不同頻率的射頻信號相位變化提升測距精度的機制，不需要增加陣列天線(xiàn)，只需通過(guò)單天線(xiàn)就可實(shí)現設備之間的安全、高精度精準測距。

兩種無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)在傳輸距離、傳輸速率、功耗、系統成本、穩定程度和安全性能的對比下，給市場(chǎng)的需求選擇帶來(lái)多樣的可能性。

關(guān)于兩種技術(shù)之間的選擇，這從不都不是個(gè)單選題。隨著(zhù)UWB與藍牙技術(shù)的不斷進(jìn)步，以及應用場(chǎng)景的不斷擴展，兩者之間的融合越來(lái)越多，兩種技術(shù)的集成模式將成為主流，繼續在無(wú)線(xiàn)通信的領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

在8月底將發(fā)布的《2024短距物聯(lián)——中國Wi-Fi/藍牙/星閃產(chǎn)業(yè)研究白皮書(shū)》中，更多關(guān)于無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)詳細信息將獲得披露，敬請期待。此刻《白皮書(shū)》的企業(yè)調研活動(dòng)正在進(jìn)行，持續歡迎感興趣的伙伴與我們交流合作，聯(lián)系方式見(jiàn)下方海報二維碼。