Bluetooth är krävande och energikrävande… och inte längre nödvändig

Medan Bluetooth-teknik har funnits i årtionden, är det först under det senaste decenniet som den underliggande tekniken har utvecklats tillräckligt för att bli allmänt använd. Från telefoner till bilar, högtalare och mer – Bluetooth är överallt. Dess utveckling markerade en betydande framsteg inom trådlös kommunikation, och formade hur vi interagerar med teknologi i vår dagliga liv. Men detta kan snart förändras med utvecklingen av en ny teknik av forskare vid University of Sussex som lovar att vara mer energisnål och kräva en mindre fotavtryck i elektroniska enheter genom användning av elektrisk fältmodulering.

Att förstå Bluetooth

Innan vi dyker in i elektrisk fältmodulering och de fördelar det kan erbjuda, är det viktigt att förstå vad Bluetooth är och hur det fungerar.

Vad är Bluetooth?

Bluetooth är en trådlös teknik som möjliggör utbyte av data över korta avstånd. Det är uppkallat efter Harald Bluetooth, en kung från 1000-talet som enade Danmark och Norge, symboliserande teknikens avsikt att ena kommunikationsprotokoll.

Ericsson, ett svenskt telekommunikationsföretag, initierade utvecklingen av Bluetooth 1994 i ett försök att skapa ett alternativ till RS-232-datakablar. Det var inte förrän 1999 som Bluetooth kom in i en konsumentenhet.

Bluetooths tidiga versioner, som 1.0 och 1.0B, hade betydande problem, inklusive brist på kommunikation mellan enheter. Det var inte förrän Bluetooth 4.0, som släpptes 2010, som tekniken slutligen hade den polish som behövdes för att bli vanligt förekommande i vardagselektronik.

Under åren har Bluetooth blivit allmänt förekommande i olika enheter, inklusive smartphones, bärbara datorer, högtalare och bilsystem, för aktiviteter som filöverföring, ljudströmning och som ett sätt för IoT-enheter (Internet of Things) att kommunicera. Men dess användning har mött kritik för att vara krävande när det gäller anslutning och parning och för att vara relativt energikrävande jämfört med andra trådlösa tekniker, särskilt i dess tidigare versioner.

Sedan tekniken har utvecklats, har alternativ som Wi-Fi Direct, NFC (Near Field Communication) och nu elektrisk fältmodulering dykt upp, som erbjuder snabbare dataöverföringshastigheter och mer tillförlitliga anslutningar för specifika användningsfall. Denna utveckling har lett till diskussioner om den minskande nödvändigheten av Bluetooth i en värld där mer effektiva och tillförlitliga trådlösa kommunikationsteknologier är tillgängliga.

Hur fungerar det? Elektrisk fältmodulering

Elektrisk fältmodulering är en grundläggande teknik som används i trådlös kommunikation, inklusive Bluetooth, för att överföra information över elektromagnetiska vågor. När det gäller Bluetooth, innebär detta att digital information kodas på radiovågor i 2,4 GHz Industrial, Scientific, and Medical (ISM)-bandet.

I princip fungerar Bluetooth genom att skicka data genom luften med hjälp av elektromagnetiska vågor. Detta görs genom att ändra (modulera) dessa vågor på olika sätt för att bära information. Det finns tre huvudsakliga typer av ändringar som kan göras:

1. Amplitudmodulering (AM): Ändring av vågornas höjd (amplitud).
2. Frekvensmodulering (FM): Ändring av avståndet (frekvensen) mellan vågorna.
3. Fasmodulering (PM): Ändring av startpunkten (fasen) för vågorna.

För Bluetooth specifikt:

• Gaussisk frekvensskiftning (GFSK): Detta är den grundläggande metoden som Bluetooth använder för att skicka data. Det ändrar något vågfrekvensen för att representera digital data, vilket är en stabil och effektiv metod.
• Ökad datahastighet (EDR): Används i nyare Bluetooth-versioner för att skicka data snabbare. Det kombinerar GFSK med avancerade metoder för fasmodulering, vilket möjliggör att mer data kan skickas under samma tid.
• Frekvenshoppning: Bluetooth ändrar också sin frekvens i ett mönster som är känt för både sändande och mottagande enheter. Detta gör det mer säkert och mindre benäget att störas av andra enheter.

Enkelt uttryckt, elektrisk fältmodulering i Bluetooth innebär att variera frekvensen, fasen eller amplituden på radiovågor för att överföra data. Detta uppnås genom metoder som GFSK och avancerade scheman i EDR, allt medan man använder frekvenshoppning för förbättrad säkerhet och störningsmotstånd.

Att förstå elektrisk fältmodulering

Nu när du har tagit dig tid att lära dig om uppkomsten av Bluetooth och dess inre funktionssätt som bygger på elektrisk fältmodulering, kan du få en bättre förståelse för dess potentiella ersättare.

Vad är elektrisk fältmodulering?

Som tidigare nämnts, pågår det diskussioner om behovet av Bluetooth i moderna enheter. Detta leder oss till elektrisk fältmodulering.

Elektrisk fältmodulering är en ny teknik som utvecklas och marknadsförs till tillverkare av professorerna Robert Prance och Daniel Roggen vid University of Sussex. Om detta team av forskare är korrekt i sin tolkning, kan elektrisk fältmodulering representera ett betydande steg framåt inom trådlös dataöverföringsteknologi – potentiellt ersätta traditionell elektromagnetisk modulering som används i Bluetooth, Wi-Fi och 5G. Teamets tillvägagångssätt använder kortväga elektriska vågor för dataöverföring, som är inneboende mer energisnåla än elektromagnetiska vågor.

Från ett mer tekniskt perspektiv skiljer sig elektrisk fältmodulering betydligt från sin elektromagnetiska motsvarighet genom att kontrollera variationer i elektriska fält, snarare än att koda data på elektromagnetiska vågor. Elektriska fält, som är en aspekt av det elektromagnetiska spektrumet, skapas av elektriska laddningar och kan påverka andra laddningar i deras närhet. Genom att modulera dessa fält kan data överföras mellan enheter som är i nära anslutning till varandra. Teamet noterar att deras tidiga system kan överföra 8-bitars mono-ljud med en sampelhastighet på 16 kHz (128 kbps) med en felhastighet på mindre än 10^-6,7 vid 50 cm, och mindre än 10^-4 vid 75 cm.

Närhetsbegränsningarna för elektrisk fältmodulering gör den särskilt lämplig för personliga och bärbara enheter, eftersom de ofta är nära det de interagerar med. Forskarna bakom tekniken noterar att denna tillvägagångssätt signifikant minskar energiförbrukningen, vilket förlänger batterilivet för enheterna.

Dessutom indikerar teamet att elektrisk fältmodulering öppnar upp nya interaktionsmöjligheter.

“Utvecklingen kan förbättra hur vi använder teknologi i vår dagliga liv och utveckla en mängd olika framtida tillämpningar. Till exempel kan en armband som använder denna teknik möjliggöra utbyte av telefonnummer genom att bara skaka hand eller en dörr kan låsas upp genom att bara röra vid handtaget.”

Denna aspekt av tekniken förbättrar inte bara användarupplevelsen, utan banar också väg för en mängd olika framtida tillämpningar, som integrerar teknologi i vår dagliga interaktion på ett naturligt och energisnålt sätt.

Hur är det överlägset?

I en kommentar om hur denna teknik är överlägsen, säger Daniel Roggen, professor i teknik och design vid U of S,

“Vi behöver inte längre förlita oss på elektromagnetisk modulering, som är inneboende batterikrävande. Vi kan förbättra batterilivet för bärbara teknologier och hemassistenter, till exempel, genom att använda elektrisk fältmodulering istället för Bluetooth. Denna lösning kommer inte bara att göra våra liv mer effektiva, utan den öppnar också upp nya möjligheter att interagera med enheter i smarta hem.”

Viktigt att notera är att det under åren har funnits många teknologier som är för dyra för att bli praktiska, vilket har hindrat deras breda antagande. Om teamet bakom elektrisk fältmodulering är korrekt, kommer det inte att vara en av dem. Istället säger Roggen,

“Tekniken är också lågkostnad, vilket innebär att den kan införas i samhället snabbt och enkelt. Om detta massproduceras, kan lösningen miniatyriseras till en enda chip och kosta bara några ören per enhet, vilket innebär att den kan användas i alla enheter inom en inte alltför avlägsen framtid.”

Slutsatsen är att elektrisk fältmodulering kan vara på väg att revolutionera hur vi ansluter våra enheter under de kommande åren. Det erbjuder en lågkraft, effektiv och intuitiv metod för dataöverföring, särskilt i scenarier där enheter är i nära anslutning till varandra. Denna utveckling lovar att förlänga batteriliv, minska kostnader och möjliggöra nya former av interaktion med teknologi.

Dessutom gör den låga kostnaden och potentialen för miniatyrisering det till ett praktiskt och skalbart alternativ. Dessa egenskaper positionerar elektrisk fältmodulering som ett överlägset val för personliga och smarta hemmenheter, med löften om förbättrad användarinteraktion samtidigt som energi bevaras. Enkelt uttryckt, i de flesta fall, är denna teknik mer prisvärd, flexibel och effektiv än Bluetooth.

Verkliga tillämpningar

Som nämnts har elektrisk fältmoduleringsteknik, med dess innovativa tillvägagångssätt för dataöverföring, potentialen att revolutionera olika aspekter av våra dagliga liv. Några av de mest sannolika verkliga tillämpningarna inkluderar:

• Bärbar teknik: Enheter som fitnessspårare och smartklockor kan kommunicera mer effektivt med smartphones, vilket avsevärt förbättrar batterilivet.
• Smart heminteraktion: Denna teknik kan tillåta användare att interagera med hemapplikationer på ett intuitivt sätt, såsom att slå på lampor eller justera termostater genom att bara röra vid dem.
• Social och professionell nätverkning: Utbytet av digital information, som kontaktuppgifter eller sociala medieprofiler, kan göras enklare, möjligtvis genom handlingar så enkla som en handskakning.
• Säkerhetstillämpningar: Nyckellösa inmatningssystem kan bli mer bekväma och säkra, med dörrar som låses upp genom att bara röra vid handtaget, vilket eliminerar behovet av fysiska nycklar eller komplexa säkerhetskoder.

Dessa tillämpningar belyser potentialen för elektrisk fältmodulering att smidigt integrera teknologi i vår dagliga interaktion, görande dem mer naturliga och energisnåla.

Slutliga tankar

Sammantaget markerar utvecklingen av trådlös kommunikationsteknologi, från Bluetooth till elektrisk fältmodulering, ett betydande steg i hur vi interagerar med världen omkring oss. Medan Bluetooth har lagt en solid grund för kortväga digital kommunikation, tror teamet som utvecklar elektrisk fältmodulering att det står redo att omdefiniera dessa interaktioner, erbjuda större energisnålhet och en mer intuitiv användarupplevelse.

Denna övergång inte bara belyser den snabba takten av teknisk utveckling, utan öppnar också upp nya möjligheter för att integrera teknologi i våra dagliga liv på ett smidigt och hållbart sätt. Framtiden för trådlös kommunikation verkar vara mer effektiv, mer intuitiv och djupt integrerad i tyget av vår dagliga interaktion.