Modulasi medan listrik: penelitian 2023 tentang alternatif Bluetooth

Bluetooth telah digunakan selama puluhan tahun pada ponsel, mobil, dan pengeras suara. Artikel ini membahas penelitian tahun 2023 mengenai teknologi baru dari University of Sussex. Modulasi medan listrik berpotensi menghemat energi untuk komunikasi jarak sangat dekat dan memungkinkan rangkaian yang lebih kecil.

Memahami Bluetooth

Sebelum membahas modulasi medan listrik, mari pahami cara kerja Bluetooth.

Apa itu Bluetooth?

Bluetooth adalah teknologi nirkabel untuk pertukaran data jarak dekat. Namanya berasal dari Harald Bluetooth, raja abad ke-10 yang menyatukan Denmark dan Norwegia, sebagai simbol penyatuan perangkat yang berbeda.

Ericsson (ERIC ), perusahaan telekomunikasi Swedia, memulai pengembangannya pada 1994 sebagai alternatif kabel RS-232. Spesifikasi Bluetooth pertama diterbitkan pada 1999.

Versi awal memiliki masalah interoperabilitas. Namun, Bluetooth sudah digunakan secara luas sebelum 2010. Versi 4.0 pada tahun itu memperkenalkan Bluetooth Low Energy, terutama memperluas aplikasi berdaya rendah.

Bluetooth digunakan untuk transfer berkas, audio, dan komunikasi perangkat Internet of Things (IoT). Pemasangan dan koneksi dapat bermasalah; konsumsi daya bergantung pada versi, aplikasi, dan mode operasi.

Wi-Fi Direct dan NFC memenuhi kebutuhan kecepatan, jangkauan, dan energi yang berbeda. Modulasi medan listrik menambah arah penelitian untuk perangkat yang berdekatan. Belum terbukti bahwa teknik ini menggantikan Bluetooth dalam semua aplikasi.

Bagaimana cara kerjanya?  Modulasi Elektromagnetik

Modulasi mengodekan informasi dengan mengubah sinyal. Bluetooth menggunakan gelombang radio pada pita ISM 2,4 GHz.

Berikut tiga bentuk modulasi secara umum. Bluetooth tidak menggunakan ketiganya sebagai metode transmisi tersendiri:

1. Modulasi Amplitudo (AM): Mengubah amplitudo gelombang.
2. Modulasi Frekuensi (FM): Mengubah frekuensi gelombang.
3. Modulasi Fase (PM): Mengubah fase gelombang.

Khusus untuk Bluetooth:

• Gaussian Frequency-Shift Keying (GFSK): Perubahan frekuensi mengodekan data digital. Bluetooth Basic Rate dan Bluetooth Low Energy menggunakan GFSK.
• Enhanced Data Rate (EDR): EDR diperkenalkan pada Bluetooth 2.0. Header paket menggunakan GFSK, sedangkan muatannya menggunakan modulasi fase π/4-DQPSK atau 8DPSK untuk meningkatkan laju data.
• Lompatan frekuensi: Pemancar dan penerima berpindah kanal secara terkoordinasi. Ini mengurangi dampak interferensi dan pemudaran sinyal. Keamanan membutuhkan mekanisme autentikasi dan enkripsi tersendiri.

Bluetooth mengirim data melalui modulasi frekuensi atau fase sesuai mode operasi. Perpindahan kanal meningkatkan ketahanan terhadap interferensi.

Memahami Modulasi Medan Listrik

Dengan dasar itu, kita dapat menelaah pendekatan medan listrik dan kemungkinan penggunaannya.

Apa itu Modulasi Medan Listrik?

Modulasi medan listrik meneliti cara lain untuk mengirim data secara nirkabel pada jarak sangat dekat.

Peneliti Sussex, termasuk Profesor Robert Prance dan Daniel Roggen, memperkenalkan pendekatan ini sebagai kemungkinan sambungan berdaya rendah antara perangkat berdekatan. Teknik ini menggunakan kopling medan listrik alih-alih sambungan radio radiasi biasa. Ini tetap merupakan fisika elektromagnetik, bukan fenomena di luar elektromagnetisme.

Dengan mengubah medan listrik secara terkendali, rangkaian berdekatan dapat bertukar data. Artikel asli melaporkan prototipe yang mengirim audio mono 8-bit dengan laju sampel 16 kHz, setara 128 kbps. Rasio kesalahan bit (BER) yang dilaporkan kurang dari 10^−6.7 pada 50 cm dan kurang dari 10⁻⁴ pada 75 cm. Angka tersebut adalah hasil yang dilaporkan untuk susunan uji itu, bukan jaminan kinerja setiap perangkat.

Jangkauan pendek sesuai untuk perangkat pribadi dan perangkat yang dikenakan pada tubuh yang digunakan berdekatan. Peneliti memperkirakan sambungan lebih hemat energi dapat memperpanjang waktu penggunaan baterai.

Tim juga mengusulkan bentuk interaksi baru:

Pengumuman Sussex menyebut pertukaran kontak melalui jabat tangan dan membuka pintu dengan menyentuh gagangnya sebagai kemungkinan aplikasi.

Gagasan tersebut menghubungkan aktivitas sehari-hari dengan komunikasi data dan membutuhkan perangkat yang sesuai.

Potensi keunggulan

Daniel Roggen, profesor teknik dan desain di Sussex, menjelaskan kemungkinan manfaatnya:

Kopling medan listrik antara perangkat berdekatan dapat mengurangi konsumsi energi dan memungkinkan cara baru berinteraksi dengan peralatan rumah.

Biaya dan ukuran rangkaian memengaruhi penerapan luas. Roggen memperkirakan:

Jika diproduksi massal, solusi ini dapat diintegrasikan dalam satu cip dengan biaya beberapa pence Inggris per perangkat.

Manfaat potensial terutama berlaku pada sambungan jarak sangat dekat. Biaya, konsumsi daya, dan kemudahan penggunaan perlu dinilai untuk tiap aplikasi. Pada November 2023 universitas mencari mitra industri untuk memperkecil teknologi tersebut lebih lanjut.

Kemungkinan integrasi dalam rangkaian kecil menarik bagi perangkat yang dikenakan pada tubuh dan produk rumah pintar. Ini tidak membuktikan keunggulan universal dibanding Bluetooth atau kesiapan komersial.

Kemungkinan aplikasi

Kemungkinan penggunaannya meliputi:

• Perangkat yang dikenakan pada tubuh: Pelacak kebugaran dan jam pintar dapat berkomunikasi dengan ponsel di dekatnya menggunakan lebih sedikit energi.
• Interaksi Rumah Pintar: Lampu atau termostat dapat dikendalikan dengan sentuhan.
• Jaringan Sosial dan Profesional: Kontak atau profil dapat dibagikan melalui jabat tangan.
• Aplikasi Keamanan: Sentuhan pada gagang pintu dapat mengaktifkan akses tanpa kunci fisik. Akses aman tetap membutuhkan autentikasi.

Aplikasi yang diusulkan ini menggabungkan tindakan fisik dengan komunikasi data.

Perusahaan di sektor ini

Belum dipastikan di sini bahwa perusahaan berikut mengadopsi metode khusus Sussex. Mereka merupakan contoh perusahaan yang bergerak dalam konektivitas nirkabel.

*Tabel mempertahankan angka historis dalam artikel tahun 2023, bukan valuasi terkini. Kapitalisasi pasar dan EPS dinyatakan dalam dolar AS. Angka per saham Broadcom mendahului pemecahan saham 10:1 pada Juli 2024. P/E proyeksi Intel dan EPS historis mengacu pada periode berbeda.*

1.  NXP Semiconductors

NXP Semiconductors (VNX.DE ) (NXPI ), produsen semikonduktor Belanda, menawarkan portofolio luas untuk komunikasi nirkabel. Produk Bluetooth Low Energy, Wi-Fi, NFC, dan Ultra-Wideband digunakan pada kendaraan, IoT, dan rumah pintar. Teknologinya mendukung penentuan posisi presisi, kendali nirkabel, serta standar konektivitas seperti Matter. NXP membeli bisnis nirkabel Marvell pada 2019. Solusinya digunakan pada IoT industri, elektronik medis, dan elektronik konsumen.

2.  Broadcom Inc.

AVGO Grafik Harga

Broadcom Inc. (AVGO ) adalah perusahaan multinasional semikonduktor dan perangkat lunak infrastruktur. Perusahaan ini melayani pasar komunikasi kabel dan nirkabel, penyimpanan data perusahaan, dan industri. Portofolionya meliputi rangkaian CMOS digital dan sinyal campuran, produk analog III-V, adaptor penyimpanan, dan pengendali. Dua segmen utamanya adalah solusi semikonduktor dan perangkat lunak infrastruktur. Broadcom juga menyediakan komponen komunikasi nirkabel.

3.  Intel Corporation

INTC Grafik Harga

Intel (INTC ) Corporation merupakan produsen semikonduktor Amerika yang didirikan pada 1968. Intel berkontribusi pada pengembangan memori SRAM dan DRAM serta memperkenalkan mikroprosesor pertama yang tersedia secara komersial, 4004, pada 1971. Pertumbuhan komputer pribadi pada 1980-an memperkuat fokus pada mikroprosesor. Dalam gambaran historis tahun 2023, kegiatannya mencakup prosesor, chipset, pengendali jaringan, dan cip grafis. Persaingan, termasuk dari AMD, memengaruhi pangsa pasar dan mendorong perubahan strategi di dalam industri semikonduktor.

Perusahaan tercatat lainnya

Perusahaan publik berikut juga bekerja pada bidang teknologi terkait.

Pemikiran Akhir

Modulasi medan listrik merupakan arah penelitian menarik untuk komunikasi jarak sangat dekat. Kelompok Sussex mengupayakan konsumsi energi lebih rendah dan bentuk interaksi baru. Sementara itu, Bluetooth tetap melayani beragam perangkat dan aplikasi.

Pengembangan lanjutan dan integrasi ke dalam produk akan menunjukkan di mana pendekatan ini memberi manfaat praktis. Pengumuman tahun 2023 menjelaskan peluang pengembangan, bukan pengganti Bluetooth yang sudah siap.