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Modulazione del campo elettrico: ricerca del 2023 su un’alternativa al Bluetooth
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Il Bluetooth è utilizzato da decenni in telefoni, automobili e altoparlanti. Questo articolo esamina una ricerca del 2023 su una nuova tecnologia dell’Università del Sussex. La modulazione del campo elettrico potrebbe ridurre il consumo energetico delle comunicazioni a distanza molto breve e permettere circuiti più piccoli.
Comprendere il Bluetooth
Prima di esaminare la modulazione del campo elettrico, vediamo come funziona il Bluetooth.
Cos’è il Bluetooth?
Il Bluetooth è una tecnologia wireless per lo scambio di dati a breve distanza. Prende il nome da Harald Bluetooth, il re del X secolo che unificò Danimarca e Norvegia, come simbolo del collegamento tra dispositivi diversi.
Ericsson (ERIC ), azienda svedese di telecomunicazioni, ne avviò lo sviluppo nel 1994 come alternativa ai cavi RS-232. La prima specifica Bluetooth fu pubblicata nel 1999.
Le prime versioni presentavano problemi di interoperabilità. Tuttavia, il Bluetooth era già ampiamente utilizzato prima del 2010. La versione 4.0 di quell’anno introdusse Bluetooth Low Energy, ampliando soprattutto le applicazioni a basso consumo.
Il Bluetooth serve per trasferire file e audio e collegare dispositivi dell’Internet delle cose (IoT). Associazione e connessioni possono presentare difficoltà; il consumo dipende dalla versione, dall’applicazione e dalla modalità operativa.
Wi-Fi Direct e NFC rispondono a esigenze diverse di velocità, portata e consumo. La modulazione del campo elettrico aggiunge una direzione di ricerca per dispositivi vicini. Non è dimostrata una sostituzione del Bluetooth in tutte le applicazioni.
Come funziona? Modulazione elettromagnetica
La modulazione codifica informazioni modificando un segnale. Il Bluetooth utilizza onde radio nella banda ISM a 2,4 GHz.
Di seguito tre forme generali di modulazione. Il Bluetooth non le impiega tutte come metodi di trasmissione distinti:
- Modulazione di Ampiezza (AM): Si modifica l’ampiezza dell’onda.
- Modulazione di Frequenza (FM): Si modifica la frequenza dell’onda.
- Modulazione di Fase (PM): Si modifica la fase dell’onda.
Nel Bluetooth, in particolare:
- Gaussian Frequency-Shift Keying (GFSK): Le variazioni di frequenza codificano i dati digitali. Bluetooth Basic Rate e Bluetooth Low Energy utilizzano GFSK.
- Enhanced Data Rate (EDR): EDR fu introdotto con Bluetooth 2.0. L’intestazione del pacchetto utilizza GFSK e il contenuto utile impiega la modulazione di fase π/4-DQPSK o 8DPSK per aumentare la velocità dei dati.
- Salto di frequenza: Trasmettitore e ricevitore cambiano canale in modo coordinato. Ciò limita gli effetti delle interferenze e dell’attenuazione variabile del segnale. La sicurezza richiede meccanismi distinti di autenticazione e crittografia.
Il Bluetooth trasmette quindi dati mediante modulazione di frequenza o fase, secondo la modalità operativa. Il cambio di canale migliora la resistenza alle interferenze.
Comprendere la Modulazione del Campo Elettrico
Con queste basi possiamo esaminare l’approccio del campo elettrico e le sue possibili applicazioni.
Cos’è la Modulazione del Campo Elettrico?
La modulazione del campo elettrico studia un altro modo di trasmettere dati senza fili a distanze molto brevi.
I ricercatori del Sussex, fra cui i professori Robert Prance e Daniel Roggen, presentarono il metodo come possibile collegamento a basso consumo tra dispositivi vicini. Utilizza l’accoppiamento del campo elettrico anziché una normale comunicazione radio irradiata. Si tratta comunque di fisica elettromagnetica, non di un fenomeno esterno all’elettromagnetismo.
Modificando in modo controllato il campo elettrico, circuiti vicini possono scambiarsi dati. L’articolo originale riportava per il prototipo audio mono a 8 bit con campionamento a 16 kHz, pari a 128 kbps. Indicava un tasso di errore sui bit (BER) inferiore a 10−6.7 a 50 cm e inferiore a 10−4 a 75 cm. Sono risultati riportati per quella specifica configurazione sperimentale, non prestazioni garantite per ogni dispositivo.
La breve portata può essere adatta a dispositivi personali e indossabili usati a distanza ravvicinata. I ricercatori stimano che un collegamento più efficiente possa prolungare l’autonomia.
Il gruppo propose anche nuove forme di interazione:
Il Sussex cita lo scambio di contatti mediante una stretta di mano e l’apertura di una porta toccandone la maniglia come possibili applicazioni.
Queste idee collegano la comunicazione di dati ai gesti quotidiani e richiedono dispositivi adeguati.
Possibili vantaggi
Daniel Roggen, professore di ingegneria e design al Sussex, descrisse le possibilità:
L’accoppiamento del campo elettrico tra dispositivi vicini potrebbe ridurre i consumi e consentire nuovi modi di interagire con gli apparecchi domestici.
Costo e dimensioni dei circuiti influiscono sulla diffusione. Roggen stimò:
Con la produzione di massa, la soluzione potrebbe essere integrata in un unico chip dal costo di pochi pence britannici per dispositivo.
I possibili benefici riguardano soprattutto collegamenti a distanza molto breve. Costi, consumi e facilità d’uso devono essere valutati per ciascuna applicazione. Nel novembre 2023 l’università cercava partner industriali per un’ulteriore miniaturizzazione.
La possibile integrazione in un piccolo circuito rende il metodo interessante per prodotti indossabili e per la casa intelligente. Non dimostra una superiorità universale sul Bluetooth né la disponibilità commerciale.
Possibili applicazioni
Fra i possibili impieghi:
- Tecnologia Indossabile: Fitness tracker e smartwatch potrebbero comunicare con telefoni vicini consumando meno energia.
- Interazione per la Casa Intelligente: Luci o termostati potrebbero essere controllati con il tocco.
- Rete Sociale e Professionale: Contatti o profili potrebbero essere condivisi con una stretta di mano.
- Applicazioni di Sicurezza: Il tocco della maniglia potrebbe attivare l’accesso senza chiave fisica. L’accesso sicuro richiede comunque l’autenticazione.
Questi impieghi proposti combinano gesti fisici e comunicazione di dati.
Aziende del settore
Non è confermato qui che le aziende seguenti adottino lo specifico metodo del Sussex. Sono esempi di imprese attive nella connettività wireless.
*Le tabelle conservano i dati storici riportati nell’articolo del 2023, non valutazioni attuali. Capitalizzazione ed EPS sono espressi in dollari USA. I dati per azione di Broadcom precedono il frazionamento 10:1 del luglio 2024. Il P/E prospettico di Intel e l’EPS storico si riferiscono a periodi diversi.*
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 ), produttore olandese di semiconduttori, offre un ampio portafoglio di tecnologie wireless. Bluetooth Low Energy, Wi-Fi, NFC e Ultra-Wideband servono applicazioni automobilistiche, IoT e domestiche. Le tecnologie supportano localizzazione precisa, controllo wireless e standard come Matter. NXP acquistò le attività wireless di Marvell nel 2019. Le soluzioni trovano impiego nell’IoT industriale e nell’elettronica medica e di consumo.
2. Broadcom Inc.
AVGO Grafico dei prezzi
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 una multinazionale dei semiconduttori e del software infrastrutturale. Serve i mercati delle comunicazioni cablate e wireless, dell’archiviazione aziendale e dell’industria. Il portafoglio comprende circuiti CMOS digitali e a segnale misto, prodotti analogici III-V, adattatori di archiviazione e controller. I due segmenti principali sono soluzioni per semiconduttori e software infrastrutturale. Fornisce anche componenti per le comunicazioni wireless.
3. Intel Corporation
INTC Grafico dei prezzi
INTC Grafico dei prezzi
| Capitalizzazione di mercato | P/E previsto per il prossimo anno | Utile per azione (EPS) |
| 187,253,640,000 | 199.82 | $-0.40 |
Intel (INTC ) Corporation è un produttore statunitense di semiconduttori fondato nel 1968. Intel contribuì allo sviluppo delle memorie SRAM e DRAM e presentò il primo microprocessore disponibile commercialmente, il 4004, nel 1971. La crescita dei personal computer negli anni Ottanta rafforzò l’attenzione ai microprocessori. Nel quadro storico del 2023, le attività comprendevano processori, chipset, controller di rete e chip grafici. La concorrenza, anche di AMD, influì sulla quota di mercato e spinse cambiamenti strategici all’interno del settore dei semiconduttori.
Altre società quotate
Anche le seguenti società quotate operano in ambiti tecnologici affini.
| Marvell Technology, Inc. (MRVL) | CEVA, Inc. (CEVA) |
| Socket Mobile, Inc. (SCKT) | STMicroelectronics (STM) |
| Qualcomm Inc. (QCOM) | Texas Instruments (TXN) |
| Sony Group Corporation (SONY) | Nokia Corporation (NOK) |
Considerazioni Finali
La modulazione del campo elettrico è un’interessante direzione di ricerca per le comunicazioni a distanza molto breve. Il gruppo del Sussex punta a consumi inferiori e nuove modalità di interazione. Il Bluetooth continua nel frattempo a servire un’ampia varietà di dispositivi e applicazioni.
Ulteriori sviluppi e l’integrazione nei prodotti mostreranno dove il metodo offre vantaggi pratici. La presentazione del 2023 descrive una possibilità di sviluppo, non una sostituzione del Bluetooth già pronta.
