Il Bluetooth è capriccioso e affamato di energia… e non è più necessario

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 new technology 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.

Comprendere il Bluetooth

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

Cos’è il 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.

Come funziona?  Modulazione elettromagnetica

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. Modulazione di Ampiezza (AM): Variazione dell’altezza (ampiezza) delle onde.
2. Modulazione di Frequenza (FM): Variazione della distanza (frequenza) tra le onde.
3. Modulazione di Fase (PM): Variazione del punto di partenza (fase) delle onde.

For Bluetooth specifically:

• Gaussian Frequency-Shift Keying (GFSK): Questo è il modo base con cui il Bluetooth invia dati. Cambia leggermente la frequenza dell’onda per rappresentare dati digitali, un metodo stabile ed efficiente.
• Enhanced Data Rate (EDR): Utilizzato nelle versioni più recenti del Bluetooth per inviare dati più velocemente. Combina GFSK con metodi avanzati di Modulazione di Fase, consentendo di trasmettere più dati nello stesso intervallo di tempo.
• Frequency Hopping: Il Bluetooth cambia anche la sua frequenza secondo uno schema noto sia al dispositivo trasmittente che a quello ricevente. Questo lo rende più sicuro e meno soggetto a interferenze da altri dispositivi.

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.

Comprendere la Modulazione del Campo Elettrico

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.

Cos’è la Modulazione del Campo Elettrico?

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 “…system is capable of transmitting 8-bit mono audio at a sample rate of 16 kHz (128 kbps) with a BER of less than 10 ^−6.7 at 50 cm, and less than 10 ⁻⁴ at 75 cm,”

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.

Moreover, the team indicates that electric field modulation opens up novel interaction paradigms.

“The development could advance how we use tech in our day to day lives and evolve a wide range of futuristic applications too. For example, a bracelet using this technology could enable phone numbers to be exchanged simply by shaking hands or a door could be unlocked just by touching the handle.”

This aspect of the technology not only enhances user experience but also paves the way for a range of futuristic applications, seamlessly integrating technology into everyday interactions.

In che modo è superiore?

Commentando su come questa tecnologia sia superiore, Daniel Roggen, Professore di Ingegneria e Design presso l’Università del Sussex, afferma,

“We no longer need to rely on electromagnetic modulation, which is inherently battery hungry. We can improve the battery life of wearable technology and home assistants, for example, by using electric field modulation instead of Bluetooth. This solution will not only make our lives much more efficient, but it also opens novel opportunities to interact with devices in smart homes.”

È importante notare che nel corso degli anni molte tecnologie si sono rivelate troppo costose per diventare pratiche, ostacolando l’adozione su larga scala. Se il team dietro la modulazione del campo elettrico ha ragione, non sarà una di queste. Al contrario, Roggen afferma che,

“La tecnologia è anche a basso costo, il che significa che potrebbe essere diffusa nella società rapidamente e facilmente. Se fosse prodotta in massa, la soluzione potrebbe essere miniaturizzata in un singolo chip e costare solo pochi centesimi per dispositivo, il che significherebbe che potrebbe essere utilizzata in tutti i dispositivi nel prossimo futuro.”

In sintesi, la modulazione del campo elettrico potrebbe rivoluzionare il modo in cui colleghiamo i nostri dispositivi nei prossimi anni. Offre un modo a basso consumo, efficiente e intuitivo per trasmettere dati, soprattutto in scenari in cui i dispositivi sono a breve distanza l’uno dall’altro. Questo progresso promette di estendere la durata della batteria, ridurre i costi e abilitare nuove forme di interazione con la tecnologia.

Inoltre, il basso costo e il potenziale di miniaturizzazione la rendono un’alternativa pratica e scalabile. Queste qualità posizionano la modulazione del campo elettrico come una scelta superiore per dispositivi personali e per la casa intelligente, promettendo un’interazione utente migliorata risparmiando energia. In poche parole, nella maggior parte dei casi, questa tecnologia è più economica, flessibile ed efficiente rispetto al Bluetooth.

Applicazioni nel Mondo Reale

Come accennato, la tecnologia della modulazione del campo elettrico, con il suo approccio innovativo alla trasmissione dei dati, ha il potenziale di rivoluzionare vari aspetti della nostra vita quotidiana. Alcune delle applicazioni più probabili includono:

• Tecnologia Indossabile: Dispositivi come fitness tracker e smartwatch potrebbero comunicare più efficientemente con gli smartphone, migliorando notevolmente la durata della batteria.
• Interazione per la Casa Intelligente: Questa tecnologia potrebbe consentire agli utenti di interagire con gli elettrodomestici in modo intuitivo, ad esempio accendendo le luci o regolando i termostati semplicemente toccandoli.
• Rete Sociale e Professionale: Lo scambio di informazioni digitali, come dettagli di contatto o profili social, potrebbe essere semplificato, possibilmente tramite azioni semplici come una stretta di mano.
• Applicazioni di Sicurezza: I sistemi di accesso senza chiave potrebbero diventare più comodi e sicuri, con le porte sbloccate semplicemente toccando la maniglia, eliminando la necessità di chiavi fisiche o codici di sicurezza complessi.

Queste applicazioni evidenziano il potenziale della modulazione del campo elettrico di integrare senza soluzione di continuità la tecnologia nelle nostre interazioni quotidiane, rendendole più naturali ed efficienti dal punto di vista energetico.

Attori del Settore

Sebbene non sia chiaro se grandi produttori stiano attualmente osservando la modulazione del campo elettrico, ci sono alcuni leader chiari nel mondo delle tecnologie wireless. Di seguito alcuni esempi.

*I dati forniti di seguito erano accurati al momento della stesura e sono soggetti a variazioni. Qualsiasi potenziale investitore dovrebbe verificare le metriche*

1.  NXP Semiconductors

Capitalizzazione di mercato	Rapporto P/E	Utile per azione (EPS)
51,617,101,025	18.57	$10.79

NXP Semiconductors (VNX.DE ) (NXPI ), un produttore olandese di semiconduttori, è noto per il suo ampio portafoglio di tecnologie wireless. Offre prodotti tra cui Bluetooth Low Energy, Wi‑Fi, NFC e Ultra‑Wideband per diverse applicazioni nei settori automotive, IoT e casa intelligente. Le sue tecnologie facilitano la localizzazione precisa, il controllo wireless e standard di connettività come il protocollo Matter. L’acquisizione da parte di NXP delle attività wireless di Marvell nel 2019 ha ulteriormente ampliato le loro capacità wireless. Le sue soluzioni sono utilizzate in vari settori, tra cui IoT industriale, medico e elettronica di consumo.

2.  Broadcom Inc.

AVGO Grafico dei prezzi

Capitalizzazione di mercato	Rapporto P/E	Utile per azione (EPS)
400,906,504,455	29.85	32.52

Broadcom Inc. (AVGO ) è un leader globale nei semiconduttori, servendo i mercati dell’infrastruttura cablata, delle comunicazioni wireless, dello storage aziendale e dell’industria. Come azienda multinazionale americana, progetta, sviluppa, produce e fornisce una vasta gamma di prodotti semiconduttori e software di infrastruttura. Il vasto portafoglio di prodotti di Broadcom include dispositivi CMOS digitali e mixed-signal complessi, prodotti analogici III‑V, adattatori di storage, controller e circuiti integrati. L’azienda opera in due segmenti principali: Soluzioni per semiconduttori e Software di infrastruttura. In particolare, nel settore delle tecnologie wireless, Broadcom contribuisce in modo significativo con componenti essenziali per le comunicazioni wireless.

3.  Intel Corporation

INTC Grafico dei prezzi

Capitalizzazione di mercato	Rapporto P/E previsto 1 anno	Utile per azione (EPS)
187,253,640,000	199.82	$-0.40

Intel (INTC ) Corporation, un’azienda tecnologica multinazionale americana, è uno dei più grandi produttori mondiali di chip semiconduttori. Fondata nel 1968, Intel è stata fondamentale nello sviluppo dei chip di memoria SRAM e DRAM e ha creato il primo microprocessore commerciale al mondo nel 1971. Il suo successo con i personal computer negli anni ’80 ha spostato il focus principalmente sui microprocessori. Intel fornisce microprocessori per la maggior parte dei produttori di sistemi informatici e produce anche chipset per schede madri, controller di interfaccia di rete, circuiti integrati, memoria flash e chip grafici. Negli ultimi anni, Intel ha affrontato una crescente concorrenza, in particolare da parte di AMD, che ha portato a una riduzione della sua quota di mercato e ha spinto a tentativi di diversificazione oltre i semiconduttori.

Menzioni Notevoli

Al di fuori del trio di aziende elencate sopra, le seguenti sono ciascuna aziende quotate in borsa, notevoli, che operano in settori simili.

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)

 

Considerazioni Finali

Nel complesso, l’evoluzione della tecnologia di comunicazione wireless, dal Bluetooth alla Modulazione del Campo Elettrico, segna un salto significativo nel modo in cui interagiamo con il mondo che ci circonda. Sebbene il Bluetooth abbia posto una solida base per la comunicazione digitale a corto raggio, il team di ricercatori che sviluppa la Modulazione del Campo Elettrico ritiene di essere pronto a ridefinire queste interazioni, offrendo una maggiore efficienza energetica e un’esperienza utente più intuitiva.

Questa transizione non solo evidenzia il rapido ritmo del progresso tecnologico, ma apre anche nuove possibilità per integrare la tecnologia nella nostra vita quotidiana in modo fluido e sostenibile. Il futuro della comunicazione wireless sembra destinato a essere più efficiente, più intuitivo e profondamente integrato nel tessuto delle nostre interazioni quotidiane.