?

自從 2019 年主要智能手機制造商開始將超寬帶 (UWB) 確立為下一代室內定位無線標準以來，UWB 的應用已變得越來越普遍。也正是從那時開始，大量的相關產品（比如能夠協助尋找遺落鑰匙的 UWB 標簽）發布信息以及關于創新應用（比如在 2022 年 FIFA 世界杯上實時追蹤足球位置）的新聞如雨后春筍般涌現。然而我們仍然面臨著一個問題：UWB 的風靡到底是一時炒作的結果，還是會像 Wi-Fi 一樣成為業內默認的無線標準？那我們就帶著這個問題來探討一下 UWB 技術在無鑰匙入車和數字支付等關鍵任務應用中的潛力，以及它在拓展應用范圍的過程中面臨的挑戰。

UWB 在無鑰匙入車領域的應用

2022年，汽車連接聯盟 (CCC) 宣布將 UWB 認定為 Bluetooth低功耗技術的補充技術，用于實現其數字鑰匙規范第3版中所述的安全無鑰匙進入功能。盡管基于 Bluetooth低功耗的遙控鑰匙和應用程序已被普遍接受，但人們仍在擔心可能存在的中繼攻擊問題。在一個網絡熱門視頻中，有人利用帶有Bluetooth中繼裝置的筆記本電腦將一輛特斯拉遠程解鎖并駕車離開；視頻中解釋說，這種安全漏洞可能會對任何搭載了Bluetooth低功耗技術的無鑰匙進入車輛造成影響。而 UWB 則是依靠納秒級脈沖實現厘米級精度的距離測量，能夠確保信號來自實際存在的合法信號源，而非來自經過增強的中繼信號。UWB 的出現有效提升了設備的安全性，從而能夠與Bluetooth低功耗技術一道為日益關注安全性能的汽車行業提供可靠、安全的無鑰匙進入功能。

ABI Research（2022 年）

UWB 在無線支付領域的應用

隨著智能手機配售率的不斷上升，人們也開始考慮將 UWB 用作近場通信 (NFC) 的替代或補充技術。如今非接觸式支付已經日益為大眾所接受，越來越多的智能設備（例如智能手機和智能手表）開始搭載 NFC 技術，且該技術在智能手機中的配售率已超過了 50%。在過去 3 年中，新冠病毒的出現使得人們亟需盡量避免接觸實體現金和信用卡，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 可為支付行業帶來革命性的變化：消費者無需取出信用卡、鑰匙或是手機即可支付購貨費用或是解鎖車門；這一變化將進一步推動非接觸式支付的發展；憑借厘米級的精度，UWB 可確保您僅會為自己選購的貨物支付費用，而不會為旁邊結賬通道內的貨物埋單。

Bluetooth和 UWB

盡管 UWB 能夠為關鍵任務應用帶來無與倫比的精度和安全性，但對于一些基于位置的服務而言，Bluetooth仍不失為一種實用的選擇。業內正在為 BluetoothSIG 開發新的應用方法（例如先前曾被稱為高精度距離測量 (HADM) 的信道探測 (CHANNEL SOUNDING)），以提高距離測量的精度和安全性。應用 CHANNEL SOUNDING 方法時，用戶可利用兩個或更多頻率的 Bluetooth信號，根據所觀察到的信號的相對相位差來計算兩臺 Bluetooth設備之間的距離。與先前用于 Bluetooth距離測量的接收信號強度指示器 (RSSI) 方法（該方法需依靠接收信號的相對功率水平）不同，CHANNEL SOUNDING 方法對中繼攻擊的敏感性較低，并且可以實現更為出色的米級精度。盡管此種精度之前已能夠通過多個天線進行三角測量來實現，但是 CHANNEL SOUNDING 方法的單天線實現方式能夠在此基礎上有效降低硬件成本。此外，用戶還可以在 Bluetooth信道探測過程中使用一個名為標準化攻擊檢測器 (NAD) 的指標來識別和量化射頻環境中的突變狀況。用戶可將接收到的數據包與預期的數據包信號進行比較，并將由此計算得出的 NAD 度量值視為存在攻擊者的概率。假設 CHANNEL SOUNDING 在智能手機中的配售率為 100%，當最終確定采用 CHANNEL SOUNDING 方法時，該方法可能會啟用大量需要在數米內進行距離測量的實時定位服務 (RTLS)，例如室內導航、資產與人員跟蹤等。然而在精度和安全性要求更高的關鍵任務應用（例如非接觸式支付、無鑰匙汽車進入和數字酒店房間鑰匙）領域，UWB 可能會繼續占據主導地位。

UWB 面臨的挑戰

UWB 500 MHz 及以上的帶寬能夠反向生成獨有的納秒級脈沖，從而能夠實現前所未有的距離測量精度。然而，這樣的寬帶寬度也提升了設計的復雜性以及設備功耗。此外，不同于在免許可的 2.4 GHz 頻段內運行的窄帶技術，UWB 會在 FCC 規范第 15 部分中規定的許可頻段內運行，因此 UWB 會在輻射限制方面受到更多的管制。為了應對這些挑戰，位置和安全應用將繼續依靠一些窄帶無線標準（例如 Bluetooth）的相關初始發現和同步功能來降低通信負荷，同時保留 UWB 的關鍵任務測距用途。不同的無線標準之間不應在競爭中趨同，而是必須相互協作，從而面向特定的用例提供最佳的用戶體驗。換句話說，我們可能會看到智能手機和汽車中搭載更多而非更少的無線標準，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 設備最需要注重的將會是精度質量。

結

語

UWB 技術具有無與倫比的精度和安全性，很可能為無鑰匙入車和數字支付等關鍵任務應用帶來革命性的變化。雖然 Bluetooth等其他無線標準仍是一些基于位置的服務的實用選擇，且仍是降低流量方面的關鍵合作對象，但 UWB 將很有可能在以安全為中心的應用領域發揮主要作用。盡管 UWB 的應用道路上確實存在一些挑戰，但相信人們最終可以在其他無線標準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。

關于萊特波特LitePoint

LitePoint 致力于為全球具創新精神的無線設備制造商提供無線測試解決方案和服務，幫助他們確保產品能夠滿足當今消費者日益嚴苛的要求。作為無線測試領域的先進創新企業，LitePoint 產品開箱即用，可對全球使用廣泛的無線芯片組進行測試。LitePoint 與智能手機、平板電腦、PC、無線接入點和芯片組的領先制造商攜手合作，并且在新興互聯設備（物聯網）測試領域占據前沿地位。LitePoint 總部位于加利福尼亞州硅谷，在全球設有多個辦事處，是自動化測試設備和工業自動化解決方案先進供應商 Teradyne（納斯達克股票代碼：TER）的全資子公司。Teradyne 目前在全球范圍內擁有 6,500 名員工，2022 年營收為 32億美元。如需了解更多信息，請訪問 teradyne.com。Teradyne 是 Teradyne, Inc. 在美國和其他國家/地區的注冊商標。