Bluetooth is kieskeurig en energie‑hongerig… en niet langer nodig

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.

Begrijpen van Bluetooth

Voordat we ingaan op elektrische veldmodulatie en de voordelen die het kan bieden, is het belangrijk te begrijpen wat Bluetooth is en hoe het werkt.

Wat is Bluetooth?

Bluetooth is een draadloze technologie die de uitwisseling van gegevens over korte afstanden mogelijk maakt. Het is vernoemd naar Harald Bluetooth, een koning uit de 10e eeuw die Denemarken en Noorwegen verenigde, wat de bedoeling van de technologie symboliseert om communicatieprotocollen te verenigen.

Ericsson (ERIC ), een Zweeds telecommunicatiebedrijf, startte de ontwikkeling van Bluetooth in 1994 in een poging een alternatief te creëren voor RS‑232 datakabels. Het was pas in 1999 dat Bluetooth zijn weg vond naar een consumentenelektronica.

De eerste versies van Bluetooth, zoals 1.0 en 1.0B, hadden aanzienlijke problemen, waaronder een gebrek aan communicatie tussen apparaten. Het was pas met Bluetooth 4.0, uitgebracht in 2010, dat de technologie eindelijk de verfijning kreeg om alomtegenwoordig te worden in alledaagse elektronica.

In de loop der jaren is Bluetooth alomtegenwoordig geworden in diverse apparaten, waaronder smartphones, laptops, luidsprekers en autosystemen, voor activiteiten zoals bestandoverdracht, audio‑streaming en als middel voor IoT‑apparaten om met elkaar te communiceren. Echter, het gebruik ervan is bekritiseerd vanwege de kieskeurige connectiviteit en koppeling en omdat het relatief veel stroom verbruikt vergeleken met andere draadloze technologieën, vooral in de eerdere versies.

Naarmate de technologie is gevorderd, zijn er alternatieven ontstaan zoals Wi‑Fi Direct, NFC (Near Field Communication) en nu elektrische veldmodulatie, die snellere gegevensoverdrachtsnelheden en betrouwbaardere verbindingen bieden voor specifieke toepassingen. Deze evolutie heeft geleid tot discussies over de afnemende noodzaak van Bluetooth in een wereld waar efficiëntere en betrouwbaardere draadloze communicatietechnologieën beschikbaar zijn.

Hoe werkt het?  Elektromagnetische modulatie

Elektromagnetische modulatie is een fundamentele techniek die wordt gebruikt in draadloze communicatie, inclusief Bluetooth, om informatie over te dragen via elektromagnetische golven. Met betrekking tot Bluetooth houdt dit in dat digitale informatie wordt gecodeerd op radiogolven in de 2,4 GHz Industrial, Scientific, and Medical (ISM) band.

In essentie werkt Bluetooth door gegevens door de lucht te sturen met behulp van elektromagnetische golven. Dit gebeurt door deze golven op verschillende manieren te wijzigen (moduleren) om informatie te dragen. Er zijn drie hoofdtypen wijzigingen die kunnen worden aangebracht:

1. Amplitude-modulatie (AM): Het wijzigen van de hoogte (amplitude) van de golven.
2. Frequentiemodulatie (FM): Het wijzigen van de afstand (frequentie) tussen de golven.
3. Fasemodulatie (PM): Het wijzigen van het startpunt (fase) van de golven.

Voor Bluetooth specifiek:

• Gaussian Frequency-Shift Keying (GFSK): Dit is de basismethode waarmee Bluetooth gegevens verzendt. Het wijzigt de golffrequentie lichtjes om digitale data te representeren, een stabiele en efficiënte methode.
• Enhanced Data Rate (EDR): Gebruikt in nieuwere Bluetooth‑versies om gegevens sneller te verzenden. Het combineert GFSK met geavanceerde methoden van fasemodulatie, waardoor meer data in dezelfde tijd kan worden verzonden.
• Frequentiesprongen: Bluetooth verandert ook zijn frequentie volgens een patroon dat bekend is bij zowel het verzendende als het ontvangende apparaat. Dit maakt het veiliger en minder vatbaar voor verstoring door andere apparaten.

Kort samengevat omvat elektromagnetische modulatie in Bluetooth het variëren van de frequentie, fase of amplitude van radiogolven om data te verzenden. Dit wordt bereikt via methoden zoals GFSK en verbeterde schema’s in EDR, terwijl frequentiesprongen worden gebruikt voor betere beveiliging en weerstand tegen interferentie.

Begrijpen van elektrische veldmodulatie

Nu je de tijd hebt genomen om te leren over de opkomst van Bluetooth en de interne werking gebaseerd op elektromagnetische modulatie, kun je een beter begrip krijgen van de potentiële vervanging.

Wat is elektrische veldmodulatie?

Zoals eerder vermeld, zijn er nu lopende discussies over de noodzaak van Bluetooth in moderne apparaten. Dit brengt ons bij elektrische veldmodulatie.

Elektrische veldmodulatie is een nieuwe technologie ontwikkeld en aan fabrikanten gepresenteerd door professoren Robert Prance en Daniel Roggen van de Universiteit van Sussex. Als dit onderzoeksteam gelijk heeft in hun interpretatie, kan elektrische veldmodulatie een aanzienlijke sprong voorwaarts betekenen in draadloze datatransmissietechnologie – mogelijk vervangend voor traditionele elektromagnetische modulatie die wordt gebruikt in Bluetooth, Wi‑Fi en 5G. De aanpak van het team maakt gebruik van kort‑afstand elektrische golven voor datatransmissie, die van nature energie‑efficiënter zijn dan elektromagnetische golven.

Vanuit een meer technisch perspectief verschilt elektrische veldmodulatie aanzienlijk van zijn elektromagnetische tegenhanger doordat het variaties in elektrische velden regelt, in plaats van data te coderen op elektromagnetische golven. Elektrische velden, een aspect van het elektromagnetische spectrum, worden gecreëerd door elektrische ladingen en kunnen andere ladingen in hun omgeving beïnvloeden. Door deze velden te moduleren, kan data worden overgedragen tussen apparaten die zich dicht bij elkaar bevinden. Het team merkt op dat hun vroege \”…systeem in staat is om 8‑bit mono‑audio te verzenden met een sample‑rate van 16 kHz (128 kbps) met een BER van minder dan 10 ^−6.7 op 50 cm, en minder dan 10 ⁻⁴ op 75 cm,\”

De nabijheidsbeperkingen van elektrische veldmodulatie maken het bijzonder geschikt voor persoonlijke en draagbare apparaten, omdat deze vaak dicht bij hetgeen waarmee ze interageren staan. De onderzoekers achter de technologie merken op dat deze aanpak het stroomverbruik aanzienlijk vermindert, waardoor de batterijduur van apparaten wordt verlengd.

Bovendien geeft het team aan dat elektrische veldmodulatie nieuwe interactieparadigma’s opent.

“De ontwikkeling zou kunnen verbeteren hoe we technologie in ons dagelijks leven gebruiken en een breed scala aan futuristische toepassingen mogelijk maken. Bijvoorbeeld, een armband die deze technologie gebruikt zou telefoonnummers kunnen uitwisselen simpelweg door handen te schudden of een deur zou kunnen worden ontgrendeld door simpelweg het handvat aan te raken.”

Dit aspect van de technologie verbetert niet alleen de gebruikerservaring, maar effent ook de weg voor een reeks futuristische toepassingen, waardoor technologie naadloos wordt geïntegreerd in alledaagse interacties.

Hoe is het superieur?

Met commentaar op hoe deze technologie superieur is, zegt Daniel Roggen, professor in Engineering en Design aan de U of S, stelt,

“We hoeven niet langer te vertrouwen op elektromagnetische modulatie, die van nature veel batterijvermogen verbruikt. We kunnen de batterijduur van draagbare technologie en thuisassistenten verbeteren, bijvoorbeeld door elektrische veldmodulatie te gebruiken in plaats van Bluetooth. Deze oplossing zal ons leven niet alleen efficiënter maken, maar ook nieuwe mogelijkheden openen om met apparaten in slimme huizen te interageren.”

Belangrijk om op te merken is dat er door de jaren heen veel technologieën zijn geweest die simpelweg te kostbaar waren om praktisch te worden, waardoor brede adoptie werd belemmerd. Als het team achter elektrische veldmodulatie gelijk heeft, zal het niet een van die technologieën zijn. Integendeel, Roggen stelt dat,

“De technologie is bovendien laaggeprijsd, wat betekent dat hij snel en gemakkelijk kan worden uitgerold naar de maatschappij. Als dit massaal wordt geproduceerd, kan de oplossing worden geminiaturiseerd tot één chip en kost slechts een paar cent per apparaat, waardoor het in alle apparaten in de nabije toekomst kan worden gebruikt.”

De conclusie is dat elektrische veldmodulatie de manier waarop we onze apparaten in de komende jaren verbinden, kan revolutioneren. Het biedt een laag‑energie, efficiënte en intuïtieve manier om data te verzenden, vooral in scenario’s waar apparaten zich dicht bij elkaar bevinden. Deze vooruitgang belooft de batterijduur te verlengen, kosten te verlagen en nieuwe vormen van interactie met technologie mogelijk te maken.

Bovendien maken de lage kosten en het potentieel voor miniaturisatie het tot een praktische en schaalbare alternatieve. Deze eigenschappen positioneren elektrische veldmodulatie als een superieure keuze voor persoonlijke en slimme thuisapparaten, met een verbeterde gebruikersinteractie terwijl energie wordt bespaard. Kortom, in de meeste gevallen is deze technologie betaalbaarder, flexibeler en efficiënter dan Bluetooth.

Praktische toepassingen

Zoals eerder genoemd heeft elektrische veldmodulatie, met zijn innovatieve benadering van datatransmissie, het potentieel om verschillende aspecten van ons dagelijks leven te revolutioneren. Enkele van de meest waarschijnlijke praktische toepassingen zijn:

• Draagbare technologie: Apparaten zoals fitness‑trackers en smartwatches kunnen efficiënter communiceren met smartphones, waardoor de batterijduur aanzienlijk wordt verbeterd.
• Smart‑home interactie: Deze technologie zou gebruikers in staat kunnen stellen om op een intuïtieve manier met huishoudelijke apparaten te interageren, zoals het aanzetten van lampen of het aanpassen van thermostaten door ze simpelweg aan te raken.
• Sociale en professionele netwerken: Het uitwisselen van digitale informatie, zoals contactgegevens of sociale‑mediaprofielen, zou gemakkelijker kunnen worden, mogelijk door eenvoudige handdrukken.
• Beveiligingsapplicaties: Sleutel­loze toegangssystemen zouden handiger en veiliger kunnen worden, waarbij deuren worden ontgrendeld door simpelweg het handvat aan te raken, waardoor fysieke sleutels of complexe beveiligingscodes overbodig worden.

Deze toepassingen benadrukken het potentieel van elektrische veldmodulatie om technologie naadloos te integreren in onze alledaagse interacties, waardoor ze natuurlijker en energie‑efficiënter worden.

Industrie‑spelers

Hoewel het onduidelijk is of grote fabrikanten momenteel interesse hebben in elektrische veldmodulatie, zijn er enkele duidelijke leiders op het gebied van draadloze technologieën. Hieronder enkele voorbeelden.

*De onderstaande cijfers waren accuraat op het moment van schrijven en kunnen wijzigen. Potentiële investeerders dienen de cijfers te verifiëren*

1.  NXP Semiconductors

NXP Semiconductors (VNX.DE ) (NXPI ), een Nederlands halfgeleiderbedrijf, is opmerkelijk vanwege zijn uitgebreide portfolio in draadloze technologieën. Het biedt producten waaronder Bluetooth Low Energy, Wi‑Fi, NFC en Ultra‑Wideband voor diverse toepassingen in de auto‑industrie, IoT en slimme‑huis sectoren. Zijn technologieën faciliteren precieze lokalisatie, draadloze besturing en connectiviteitsstandaarden zoals het Matter‑protocol. De overname van Marvell’s draadloze activa door NXP in 2019 heeft hun draadloze mogelijkheden verder uitgebreid. Zijn oplossingen worden gebruikt in verschillende sectoren, waaronder industriële IoT, medische en consumentenelektronica.

2.  Broadcom Inc.

AVGO Prijsgrafiek

Broadcom Inc. (AVGO ) is een wereldleider in halfgeleiders, die bedient de bekabelde infrastructuur, draadloze communicatie, enterprise‑opslag en industriële markten. Als een Amerikaans multinationaal bedrijf ontwerpt, ontwikkelt, produceert en levert het een breed scala aan halfgeleider‑ en infrastructuur‑softwareproducten. Broadcom’s uitgebreide productportfolio omvat complexe digitale en mixed‑signal CMOS‑apparaten, analoge III‑V‑producten, opslagadapters, controllers en geïntegreerde schakelingen. Het bedrijf opereert in twee hoofdsegmenten: Semiconductor Solutions en Infrastructure Software. Opmerkelijk is dat Broadcom in de draadloze technologiesector aanzienlijk bijdraagt met componenten die essentieel zijn voor draadloze communicatie.

3.  Intel Corporation

INTC Prijsgrafiek

Intel (INTC ) Corporation, een Amerikaans multinationaal technologiebedrijf, is een van ‘s werelds grootste fabrikanten van halfgeleiderchips. Opgericht in 1968, speelde Intel een cruciale rol bij de ontwikkeling van SRAM‑ en DRAM‑geheugenchips en creëerde in 1971 ‘s werelds eerste commerciële microprocessorchip. Het succes met personal computers in de jaren 80 verschoven de focus voornamelijk naar microprocessoren. Intel levert microprocessoren aan de meeste computer‑systeemfabrikanten en produceert tevens moederbord‑chipsets, netwerk‑interface‑controllers, geïntegreerde schakelingen, flash‑geheugen en grafische chips. In recente jaren heeft Intel te maken gekregen met toenemende concurrentie, met name van AMD, wat leidde tot een daling van het marktaandeel en pogingen om zich te diversifiëren buiten halfgeleiders.

Opmerkelijke vermeldingen

Buiten de drie hierboven genoemde bedrijven zijn de volgende elk opmerkelijke, beursgenoteerde bedrijven die in vergelijkbare velden werken.

Slotgedachten

Over het algemeen markeert de evolutie van draadloze communicatietechnologie, van Bluetooth tot elektrische veldmodulatie, een significante sprong in hoe we interageren met de wereld om ons heen. Terwijl Bluetooth een solide basis heeft gelegd voor digitale communicatie op korte afstand, gelooft het onderzoeksteam dat elektrische veldmodulatie klaarstaat om deze interacties te herdefiniëren, met een grotere energie‑efficiëntie en een meer intuïtieve gebruikerservaring.

Deze overgang benadrukt niet alleen het snelle tempo van technologische vooruitgang, maar opent ook nieuwe mogelijkheden om technologie naadloos en duurzaam in ons dagelijks leven te integreren. De toekomst van draadloze communicatie lijkt klaar te zijn om efficiënter, intuïtiever en diep geïntegreerd te worden in het weefsel van onze alledaagse interacties.