For more than a decade, developers have leveraged Bluetooth® RSSI (received signal strength indicator) as a coarse-ranging feature capable of estimating the distance between two devices, helping Bluetooth devices better anticipate user needs and become more intelligent, responsive, and intuitive. Bluetooth® RSSI has ushered in a wide range of novel use cases, including Find My networks and digital key solutions, offering a glimpse into what can be achieved when a device can understand its location in relation to another. That potential inspired a group of key Bluetooth Special Interest Group (SIG) members to come together to enhance the accuracy and security of Bluetooth device ranging capabilities.
This effort led to the introduction of Bluetooth® Channel Sounding, an entirely new protocol stack, including a new PHY (physical layer) designed specifically to enable secure, fine ranging between two Bluetooth devices.
“Extending an already rich ecosystem, the Bluetooth® Channel Sounding standard enables connected devices to more precisely and securely locate each other, paving the way for the design of new low-cost, energy-efficient, location-aware solutions,” said Kyle Golsch, senior RF system engineer at DENSO. “It also has the potential to provide a more secure and convenient user experience for automotive digital key solutions and we look forward to leveraging this technology inside and outside of automotive areas to enable more seamless user experiences for all.”
“The Bluetooth® Channel Sounding standard enables connected devices to more precisely and securely locate each other, paving the way for the design of new low-cost, energy-efficient, location-aware solutions.”
– Kyle Golsh, DENSO
Bluetooth Channel Sounding
Bluetooth® Channel Sounding brings true distance awareness, introducing transformative benefits across various applications. The user experience of Find My solutions can be greatly improved, making it easier and faster to locate lost items. In digital key solutions, Bluetooth Channel Sounding will add a robust layer of security, ensuring that only authorized users within a specified range can unlock doors or access secure areas.
“Bluetooth® Channel Sounding will apply to consumer, enterprise, and industrial settings alike.”
– Andrew Zignani, ABI Research
“Bluetooth® Channel Sounding will apply to consumer, enterprise, and industrial settings alike,” said Andrew Zignani, senior research director at ABI Research. “Imagine Bluetooth mice, keyboards, and game controllers that can automatically switch between active and inactive states based on their distance from a laptop. In industrial settings, distance aware Bluetooth human-machine interface (HMI) solutions can increase personnel safety by only allowing usage from a safe distance. Meanwhile, Bluetooth device networks, such as those used for networked lighting control, can more easily self-configure to enhance system performance using this innovative technology. With 1.35 billion Bluetooth connected devices forecasted to ship in 2024 alone, the opportunities are significant.”
By infusing billions of everyday devices with true distance awareness, Bluetooth® Channel Sounding unlocks a world of possibilities for developers, freeing them to imagine and create innovative experiences that will continue to enhance our connection with our devices, one another, and the world around us.
FEATURED PAPER
Bluetooth® Channel Sounding: A Technical Overview
This paper provides an overview of the forthcoming update to the Bluetooth® Core Specification. The update adds Bluetooth Channel Sounding, a new feature that enables secure fine ranging between two Bluetooth devices.
Higher Accuracy, Greater Security, and Trusted Ubiquity
By combining the inherent accuracy and security of this new feature with the prevalent ubiquity of Bluetooth technology as a whole, Bluetooth Channel Sounding promises to be the easy, safe choice for adding a fine-ranging capability to Bluetooth connected devices.
- Accurate: Bluetooth® Channel Sounding leverages multi-channel, phase-based ranging (PBR) to enable highly accurate fine ranging between Bluetooth connected devices. When performed between two devices, Bluetooth® Channel Sounding offers centimeter-level accuracy over considerable distances, meeting the needs of the vast majority of applications and allowing even the simplest connected devices to take advantage of true distance awareness.
- Secure: As the number of connected devices grows, so does the importance of maintaining the integrity of those connections. Bluetooth® Channel Sounding deploys robust, multi-layer security that includes a secondary ranging method, round-trip time (RTT) secure distance bounding, to add an extra layer of protection to counter sophisticated man-in-the-middle (MITM) relay attacks.
- Ubiquitous: One key reason for the incredible success of Bluetooth® technology is the tremendous flexibility it provides developers. Bluetooth® technology is already embedded in all major consumer platform devices, including smartphones, tablets, and laptops.
“This technology (Bluetooth® Channel Sounding ) will open up a wide range of new opportunities to create new product types and greatly improve the user experience of existing devices with location aware user interfaces.”
– Oyvind Storm, Nordic Semi Conductor
With Bluetooth® Channel Sounding, developers will now be able to add true distance awareness to Bluetooth connected devices without having to design in an additional radio technology.
“Nordic Semiconductor is extremely excited by the release of Bluetooth® Channel Sounding,” said Oyvind Strom, executive vice president of the short-range business unit for Nordic Semiconductor. “This technology will open up a wide range of new opportunities to create new product types and greatly improve the user experience of existing devices with location aware user interfaces.”
To learn more about the intricacies of this new Bluetooth feature, check out the Bluetooth® Channel Sounding Technical Overview.
FEATURED PAPER
Bluetooth® Channel Sounding: A Technical Overview
This paper provides an overview of the forthcoming update to the Bluetooth® Core Specification. The update adds Bluetooth Channel Sounding, a new feature that enables secure fine ranging between two Bluetooth devices.
Bluetooth® RSSI （Received Signal Strength Indicator：受信信号強度指標）は、10年以上にわたり2つのデバイス間の距離を推定する粗測距技術として活用されてきました。この技術により、Bluetoothデバイスはユーザーのニーズをより的確に把握し、よりインテリジェントで応答性の高い直感的な操作を実現してきました。
Bluetooth RSSIによって、紛失防止ネットワークやデジタルキーソリューションなど、幅広い種類の新しいユースケースが登場し、他のデバイスとの距離が認識できることで何が実現できるのか、可能性を感じさせました。このようなポテンシャルに触発されたBluetooth SIG（Special Interest Group）の主要メンバーが、Bluetoothデバイスの測距機能の精度とセキュリティの向上を目指して集結しました。
この取り組みから生まれたのが、2つのBluetoothデバイス間のセキュアな高精度測距を実現するために設計された新しいPHY（物理層）を含む、Bluetooth®チャネルサウンディングという全く新しいプロトコルスタックです。
デンソーのシニアRFシステムエンジニアであるカイル・ゴルシュ（Kyle Golsch）氏は次のように述べています。「Bluetooth®チャネルサウンディング規格は、既に豊かなBluetoothのエコシステムをさらに拡張します。接続されたデバイス同士がより正確かつセキュアに互いを検出できるようになります。これは、低コストで省エネルギーな位置認識ソリューションの設計への道を拓くものです。また、自動車のデジタルキーにおいても、セキュリティを強化しながら利便性を高める可能性を持っています。当社はこの技術を自動車分野の内外で活用し、すべての人に、よりシームレスなユーザー体験を届けられることを楽しみにしています」
「Bluetooth®チャネルサウンディング規格は、接続されたデバイス同士がより正確かつセキュアに互いを検出できるようになります。低コストで省エネルギーな位置認識ソリューションの設計への道を拓くものです。
– デンソー カイル・ゴルシュ
Bluetoothチャネルサウンディング
Bluetooth®チャネルサウンディングが実現する正確な距離認識は、様々なアプリケーションに革新的なメリットをもたらします。紛失防止ソリューションの使い勝手を大きく向上させ、紛失物をより容易に、短時間で見つけることを可能にします。デジタルキーソリューションでは、強力なセキュリティ層を追加し、権限を持ったユーザーが特定の範囲内にいる場合にのみ、ドアの解錠やセキュリティ保護エリアへの立ち入りを許可できます。
「Bluetoothチャネルサウンディングは、消費者、企業、産業分野など様々な環境で応用が可能です」
– ABI Research アンドリュー・ジニャーニ
ABI Researchのシニアリサーチディレクター、アンドリュー・ジニャーニ（Andrew Zignani）氏は次のように述べています。「Bluetoothチャネルサウンディングは、消費者、企業、産業分野など、様々な環境で活用が可能です。例えば、ノートパソコンからの距離に応じて自動的にオン/オフ状態を切り替えられるBluetoothマウス、キーボード、ゲームコントローラを想像してみてください。また産業分野では、距離を認識するBluetooth HMI （ヒューマンマシンインターフェース）ソリューションに対し、安全な距離からの操作のみを許可することで、従業員の安全性を高めることができます。一方、ネットワーク照明制御などで使用されるBluetoothデバイスネットワークは、この革新的技術を活用することで、システムパフォーマンスを向上させるための自己設定がより容易になります。2024年だけでも13億5000万台を超えるBluetooth接続デバイスの出荷が予想されるており、その可能性は計り知れません」
Bluetooth®チャネルサウンディングは、日常的に用いられる何十億台ものデバイスに正確な距離認識機能をもたらします。これにより、開発者は人とデバイス、人と人、人と周囲の世界とのつながりをさらに豊かにする新しい体験を構想し、実現することができるようになります。
精度向上、セキュリティ強化、信頼に裏打ちされた遍在性
機能本来の高い精度とセキュリティ、およびBluetooth技術としての遍在性を併せ持つBluetoothチャネルサウンディングは、Bluetooth接続デバイスに高精度測距機能を追加する、使いやすく安全な選択肢となると予想されています。
- 高精度：マルチチャンネルの位相ベース測距 （PBR : Phase-Based Ranging）を活用し、Bluetooth接続デバイス間で高精度な距離測定を実現します。2つのデバイス間では、長距離でもセンチメートル単位の精度を実現し、大部分のアプリケーションでニーズを満たし、最もシンプルなコネクテッドデバイスでも正確な距離認識のメリットを実現できます。
- セキュリティ：コネクテッドデバイスの増加に伴い、接続の完全性を維持することの重要性も増しています。Bluetoothチャネルサウンディングは、堅牢な多層防御のセキュリティを採用しており、二次的な測位方法であるRTT（往復時間：Round-Trip Time）のセキュアな距離制限も含まれます。これにより、高度な中間者攻撃（MitM）に対する追加の保護層を提供します。
- 遍在性：Bluetooth®技術の大きな強みの一つは、開発における高い柔軟性です。Bluetooth®技術は既に、スマートフォン、タブレット、ノートパソコンなど、主要なコンシューマープラットフォームに搭載されています。
「Bluetooth®チャネルサウンディングは新たな可能性を広く切り拓きます。この技術により、全く新しい種類の製品がうまれるだけでなく、位置認識可能なユーザーインターフェースを持つ既存デバイスの使用感を大きく向上するでしょう」
– ノルディック・セミコンダクター オイヴィン・ストルム
Bluetoothチャネルサウンディングにより、開発者は追加の無線技術を設計することなく、Bluetooth接続デバイスに、正確な距離認識機能を追加できるようになります。
ノルディック・セミコンダクターの短距離事業部門担当エグゼクティブバイスプレジデントのオイヴィン・ストルム（Oyvind Storm）氏は次のように述べています。「当社はBluetooth®チャネルサウンディングに非常に大きな期待を寄せています。この技術は新たな可能性を広範囲にわたって切り拓き、新種の製品を生み出すとともに、位置認識可能なユーザーインターフェースを持つ既存デバイスの使用感を大きく向上させるでしょう」
この新しいBluetooth機能の詳細について、Bluetooth®チャネルサウンディングの技術概要をご覧ください。
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