Bluetooth on kapinallinen ja virrankuluttava… eikä enää tarpeellinen

While Bluetooth technology has been around for ages, it is only in the past decade that the underlying technology has advanced to the point where it has become commonplace.  From phones to cars, speakers, and more – Bluetooth is everywhere.  Its development marked a significant advancement in wireless communication, shaping how we interact with technology in our daily lives.  However, this may soon change with the development of a uusi teknologia by researchers at the University of Sussex that promises to be more energy-efficient and requires a smaller footprint inside electronic devices through the use of electric field modulation.

Bluetoothin ymmärtäminen

Before diving into electric field modulation and the benefits it can afford, it is important to understand what Bluetooth is, and how it works.

Mikä on Bluetooth?

Bluetooth is a wireless technology enabling the exchange of data over short distances.  It’s named after Harald Bluetooth, a 10th-century king who united Denmark and Norway, symbolizing the technology’s intent to unify communication protocols.

Ericsson (ERIC ), a Swedish telecommunications company, initiated the development of Bluetooth in 1994 in an attempt to create an alternative to RS-232 data cables.  It wasn’t until 1999 that Bluetooth found its way into a consumer device.

Bluetooth’s initial versions, like 1.0 and 1.0B, had significant issues, including a lack of communication between devices.  It wasn’t until Bluetooth 4.0, which was released in 2010, that the technology finally had the polish to become commonplace in everyday electronics.

Over the years, Bluetooth has become ubiquitous in various devices, including smartphones, laptops, speakers, and car systems, for activities like file transfer, audio streaming, and as a means for IoT (Internet of Things) devices to communicate.  However, its usage has faced criticism for being finicky in terms of connectivity and pairing and for being relatively power-hungry compared to other wireless technologies, especially in its earlier versions.

As technology has advanced, alternatives like Wi-Fi Direct, NFC (Near Field Communication), and now electric field modulation have emerged, offering faster data transfer rates and more reliable connections for specific use cases.  This evolution has led to discussions about the decreasing necessity of Bluetooth in a world where more efficient and reliable wireless communication technologies are available.

Miten se toimii?  Elektromagneettinen modulaatio

Electromagnetic modulation is a fundamental technique used in wireless communication, including Bluetooth, to transmit information over electromagnetic waves.  With regards to Bluetooth, this involves encoding digital information onto radio waves in the 2.4 GHz Industrial, Scientific, and Medical (ISM) band.

Essentially, Bluetooth works by sending data through the air using electromagnetic waves.  This is done by changing (modulating) these waves in different ways to carry information.  There are three main types of changes that can be made:

1. Amplitudimodulaatio (AM): Aaltojen korkeuden (amplitudin) muuttaminen.
2. Taajuusmodulaatio (FM): Aaltojen välisten etäisyyksien (taajuuden) muuttaminen.
3. Vaihemodulaatio (PM): Aaltojen aloituspisteen (vaiheen) muuttaminen.

For Bluetooth specifically:

• Gaussinen taajuusmuutosavain (GFSK): Tämä on perusmenetelmä, jolla Bluetooth lähettää dataa. Se muuttaa hieman aallon taajuutta digitaalisen tiedon esittämiseksi, mikä on vakaa ja tehokas menetelmä.
• Parannettu tiedonsiirtonopeus (EDR): Käytetään uusimmissa Bluetooth-versioissa datan nopeampaan lähettämiseen. Se yhdistää GFSK:n edistyneisiin vaihemodulaatiomenetelmiin, mahdollistaen enemmän dataa samassa ajassa.
• Taajuushyppy: Bluetooth myös vaihtaa taajuuttaan malliin, joka on tunnettu sekä lähettävälle että vastaanottavalle laitteelle. Tämä tekee siitä turvallisemman ja vähemmän alttiin häiriöille muilta laitteilta.

Simply put, electromagnetic modulation in Bluetooth involves varying the frequency, phase, or amplitude of radio waves to transmit data.  This is achieved through methods like GFSK and enhanced schemes in EDR, all while utilizing frequency hopping for improved security and interference resistance.

Sähkökenttämodulaation ymmärtäminen

Now that you’ve taken the time to learn about the advent of Bluetooth, and its inner workings relying on electromagnetic modulation, a better grasp on its potential replacement can be attained.

Mikä on sähkökenttämodulaatio?

As previously stated, there are now ongoing discussions surrounding the necessity of Bluetooth in modern devices.  This brings us to Electric Field Modulation.

Electric field modulation is a new technology developed and being shopped to manufacturers by Professors Robert Prance and Daniel Roggen at the University of Sussex.  If this team of researchers is correct in its interpretation, Electric Field Modulation may represent a significant leap forward in wireless data transmission technology – potentially replacing traditional electromagnetic modulation used in Bluetooth, Wi-Fi, and 5G.  The teams’ approach utilizes short-range electric waves for data transmission, which are inherently more energy-efficient than electromagnetic waves.

From a more technical standpoint, electric field modulation differs significantly from its electromagnetic counterpart by controlling variations in electric fields, rather than encoding data on electromagnetic waves.  Electric fields, which are an aspect of the electromagnetic spectrum, are created by electric charges and can influence other charges in their vicinity.  By modulating these fields, data can be transmitted between devices that are in close proximity.  The team notes that its early “…järjestelmä pystyy siirtämään 8‑bit monoääntä näytteenottotaajuudella 16 kHz (128 kbps) BER-arvolla alle 10 ^−6.7 50 cm:n etäisyydellä ja alle 10 ⁻⁴ 75 cm:n etäisyydellä,”

The proximity limitations of electric field modulation make it particularly suitable for personal and wearable devices as they are often close to whatever it is they are interacting with.  The researchers behind the technology note that this approach significantly reduces power consumption, thereby extending the battery life of devices.

“Kehitys voisi edistää sitä, miten käytämme tekniikkaa jokapäiväisessä elämässämme ja kehittää laajan valikoiman futuristisia sovelluksia. Esimerkiksi tätä teknologiaa käyttävä ranneke voisi mahdollistaa puhelinnumeroiden vaihtamisen pelkällä kädenpuristuksella tai ovi voitaisiin avata pelkästään kahvan koskettamalla.”

Miten se on parempi?

Commenting on how this technology is superior, Daniel Roggen, Professor of Engineering and Design at U of S, toteaa,

“Emme enää tarvitse turvautua elektromagneettiseen modulaatioon, joka on luontaisesti akkua kuluttava. Voimme esimerkiksi parantaa puettavien laitteiden ja kotitalousavustajien akunkestoa käyttämällä sähkökenttämodulaatiota Bluetoothin sijaan. Tämä ratkaisu ei ainoastaan tee elämästämme paljon tehokkaampaa, vaan se avaa myös uusia mahdollisuuksia olla vuorovaikutuksessa laitteiden kanssa älykkäissä kodeissa.”

Important to note is that over the years, there have been many technologies that are simply too cost-prohibitive to become practical, hindering widescale adoption.  If the team behind Electric field modulation is correct, it will not be one of them.  Rather, Roggen toteaa that,

“Teknologia on myös edullinen, mikä tarkoittaa, että se voitaisiin ottaa käyttöön yhteiskunnassa nopeasti ja helposti. Jos tätä tuotetta valmistettaisiin massatuotantona, ratkaisu voitaisiin miniaturisoida yhdeksi siruksi ja se maksaisi vain muutaman sentin per laite, mikä tarkoittaa, että sitä voitaisiin käyttää kaikissa laitteissa lähitulevaisuudessa.”

The bottom line is that electric field modulation could be set to revolutionize how we connect our devices in the coming years.  It offers a low-power, efficient, and intuitive way to transmit data, especially in scenarios where devices are within close range of each other.  This advancement promises to extend battery life, reduce costs, and enable new forms of interaction with technology.
Furthermore, the low cost and potential for miniaturization make it a practical and scalable alternative.  These qualities position electric field modulation as a superior choice for personal and smart home devices, promising enhanced user interaction while conserving energy.  Simply put, in most instances, this technology is more affordable, flexible, and efficient than Bluetooth.

Käytännön sovellukset

As mentioned Electric field modulation technology, with its innovative approach to data transmission, has the potential to revolutionize various aspects of our daily lives.  Some of the most likely real-world applications include:

• Puettavat laitteet: Laitteet kuten kuntoiluseurantalaitteet ja älykellot voisivat kommunikoida tehokkaammin älypuhelimien kanssa, parantaen merkittävästi akunkestoa.
• Älykodin vuorovaikutus: Tämä teknologia voisi mahdollistaa käyttäjien vuorovaikutuksen kodin laitteiden kanssa intuitiivisesti, kuten valojen sytyttämisen tai termostaattien säätämisen pelkällä kosketuksella.
• Sosiaalinen ja ammatillinen verkostoituminen: Digitaalisen tiedon, kuten yhteystietojen tai sosiaalisen median profiilien, vaihtaminen voisi olla helpompaa, mahdollisesti pelkän kädenpuristuksen kaltaisten toimien avulla.
• Turvasovellukset: Avainettomat sisäänpääsyn järjestelmät voisivat tulla kätevämmiksi ja turvallisemmiksi, kun ovet avautuvat pelkästään kahvan koskettamalla, poistaen tarvetta fyysisille avaimille tai monimutkaisille turvakoodille.

These applications highlight the potential of electric field modulation to seamlessly blend technology into our everyday interactions, making them more natural and energy-efficient.

Alan toimijat

While it is unclear if any major manufacturers have eyes on electric field modulation at this time, there are a few clear leaders in the world of wireless technologies.  The following are examples of this.

*Alla annetut luvut olivat tarkkoja kirjoitushetkellä ja voivat muuttua. Mahdollisten sijoittajien tulisi tarkistaa mittarit*

1.  NXP Semiconductors

Markkina-arvo	P/E-suhde	Osakekohtainen tulos (EPS)
51,617,101,025	18.57	$10.79

NXP Semiconductors (VNX.DE ) (NXPI ), hollantilainen puolijohdevalmistaja, on merkittävä laajan langattomien teknologioiden valikoimansa vuoksi. Se tarjoaa tuotteita, kuten Bluetooth Low Energy, Wi‑Fi, NFC ja Ultra‑Wideband, monipuolisiin sovelluksiin autoalalla, IoT:ssä ja älykotialoilla. Sen teknologiat mahdollistavat tarkan paikannuksen, langattoman ohjauksen ja yhteysstandardit kuten Matter‑protokollan. NXP:n Marvellin langattomien omaisuuksien osto vuonna 2019 on laajentanut heidän langattomia kykyjään entisestään. Sen ratkaisuja käytetään eri sektoreilla, mukaan lukien teollinen IoT, lääketieteellinen ja kuluttajaelektroniikka.

2.  Broadcom Inc.

AVGO Hintakaavio

Markkina-arvo	P/E-suhde	Osakekohtainen tulos (EPS)
400,906,504,455	29.85	32.52

Broadcom Inc. (AVGO ) on globaali puolijohdealan johtaja, joka palvelee kiinteää infrastruktuuria, langattomia viestintäjärjestelmiä, yritystallennusta ja teollisuusmarkkinoita. Yhdysvaltalaisena monikansallisena yrityksenä se suunnittelee, kehittää, valmistaa ja toimittaa laajan valikoiman puolijohde- ja infrastruktuuriohjelmistotuotteita. Broadcomin laaja tuotevalikoima sisältää monimutkaisia digitaalisia ja sekasignaali CMOS-pohjaisia laitteita, analogisia III‑V-pohjaisia tuotteita, tallennusadaptereita, ohjaimia ja integroituja piirejä. Yritys toimii kahdessa pääsegmentissä: Semiconductor Solutions ja Infrastructure Software. Erityisesti langattoman teknologian sektorilla Broadcom antaa merkittävän panoksen komponentteihin, jotka ovat olennaisia langattomassa viestinnässä.

3.  Intel Corporation

INTC Hintakaavio

Markkina-arvo	Ennakko P/E-suhde 1 v	Osakekohtainen tulos (EPS)
187,253,640,000	199.82	$-0.40

Intel (INTC ) Corporation, yhdysvaltalainen monikansallinen teknologiayritys, on yksi maailman suurimmista puolijohdepiirisarjojen valmistajista. Vuonna 1968 perustettu Intel oli keskeinen SRAM- ja DRAM-muistipiirien kehittämisessä ja loi maailman ensimmäisen kaupallisen mikroprosessori-piirin vuonna 1971. Sen menestys henkilökohtaisten tietokoneiden kanssa 1980-luvulla siirsi sen fokuksen pääasiassa mikroprosessorien suuntaan. Intel toimittaa mikroprosessorit suurimmalle osalle tietokonejärjestelmien valmistajista ja tuottaa myös emolevyjen piirikortteja, verkkoliitäntäohjaimia, integroituja piirejä, flash-muistia ja grafiikkapiirejä. Viime vuosina Intel on kohdannut lisääntynyttä kilpailua, erityisesti AMD:ltä, mikä on johtanut markkinaosuutensa vähenemiseen ja kannustanut yritystä monipuolistamaan toimintaansa puolijohteiden ulkopuolelle.

Huomionarvoiset maininnat

Outside of the trio of companies listed above, the following are each notable, publicly traded, companies working in similar fields.

Marvell Technology Group Ltd. (MRVL ) (MRVL)	CEVA, Inc. (CEVA ) (CEVA)
Socket Mobile, Inc. (SCKT ) (SCKT)	STMicroelectronics (STM)
Qualcomm Inc. (QCOM ) (QCOM)	Texas Instruments (TXN ) (TXN)
Sony Corporation (SONY)	Nokia Corporation (NOK)

 

Lopulliset ajatukset

Overall, the evolution of wireless communication technology, from Bluetooth to Electric Field Modulation, marks a significant leap in how we interact with the world around us.  While Bluetooth has laid a solid foundation for short-range digital communication, the team of researchers developing Electric Field Modulation believes it stands poised to redefine these interactions, offering greater energy efficiency and a more intuitive user experience.

This transition not only highlights the rapid pace of technological advancement but also opens new possibilities for integrating technology into our daily lives seamlessly and sustainably.  The future of wireless communication looks set to be more efficient, more intuitive, and deeply integrated into the fabric of our everyday interactions.