Günstig und trotzdem genau: Imec bringt neue Bluetooth-basierte Näherungstechnik für IoT

| Redakteur: Michael Eckstein

Positionsbestimmung: Imecs neue Näherungstechnik soll deutlich genauer arbeiten als bisherige Lösungen
Positionsbestimmung: Imecs neue Näherungstechnik soll deutlich genauer arbeiten als bisherige Lösungen (Bild: Imec)

Präzise, stromsparend, billig: Eine neue, Bluetooh-basierte Näherungstechnik für IoT-Anwendungen erreicht eine Genauigkeit von 30 Zentimetern. Die Imec-Entwickler wollen sie im Kurzstrecken-Funkstandard verankern.

Derzeit verfügbare Näherungslösungen, mit denen sich beispielsweise positionsabhängige (location-based) Services realisieren lassen, arbeiten mit geringen Signalstärken. Dies begrenzt die Genauigkeit auf drei bis fünf Meter. Für Anwendungen wie Proximity-Marketing (Aktivieren von Werbung bei Annäherung) in Einzelhandelszentren oder eine grobe Positionsverfolgung von Objekten ist das ausreichend. Genaues, sicheres Lokalisieren war bislang High-End-Lösungen vorbehalten, die mit Ultrabreitband-Funkmodulen (Ultrawideband, UWB) ausgestattet sind. Diese kommen beispielsweise in hochpräzisen Track-and-Trace- und Industrieanwendungen zum Einsatz – und sind entsprechend teuer.

Nun bringt das Forschungs- und Entwicklungsinstitut Imec eine Näherungslösung ins Spiel, die mit herkömmlichen Bluetooth-Komponenten eine akkurate Positionsbestimmung bei gleichzeitig hoher Datensicherheit ermöglichen soll. Während die teure UWB-Technologie anspruchsvolle Anwendungen bedient, verhindert sie die Akzeptanz bei hochvolumigen und kostensensiblen Produkten.

Robust gegenüber Mehrfachreflexionen

Imec nutzt kommerzielle Chips für Bluetooth und IEEE 802.15.4 (Übertragungsprotokoll für Wireless Personal Area Networks, kurz WPAN). Nach eigenen Aussagen konnte man die Vielseitigkeit der Lösung in Zusammenarbeit bereits mit Schmalband-Funkmodulen (Narrowband) verschiedener Standards und Hersteller erfolgreich demonstrieren.

Das System basiert laut Kathleen Philips, IoT Director bei Imec, auf einem Cortex M4F-Controller von Arm. Weniger als 32kB ROM und 64kB RAM reichen demnach aus, um mit 120 MHz Taktfrequenz in weniger als 50 Mikrosekunden eine Messung durchzuführen. Die phasenbasierte Imec-Lösung soll gegenüber Mehrfachreflexionen sehr robust sein. Derartige multiple Reflektionen der Funksignale sind besonders in Innenbereichen eine hohe Hürde für RSSI-basierte (Received Signal Strength Indication) Lösungen.

Günstig dank Hochvolumen-Chips

„Bluetooth ist in Smartphones und anderen mobilen Geräten sehr verbreitet“, sagt Philips. Dadurch würde die Imec-Technologie eine erschwingliche und trotzdem sehr genaue und zuverlässige Lokalisierung für zahlreiche neue IoT-Anwendungen ermöglichen. „Gemeinsam mit unseren Industriepartnern arbeiten wir daran, diese Technologie in eine neue Version des Bluetooth-Standards einzubringen.“ Ihrer Überzeugung nach verbindet die Imec Proximity-Technologie das Beste aus zwei Welten: Nämlich die Genauigkeit und Datensicherheit von UWB mit der kosteneffizienten, weil hochvolumigen und omnipräsenten Funktechnologie Bluetooth.

Die neue Lösung ermögliche den Einsatz von Standard-Bluetooth-Transceivern zum Messen der Entfernung zwischen zwei Geräten. Darüber hinaus sei es gegen Spoofing geschützt, indem es einen sicheren Kanal zwischen zwei authentifizierten Geräten aufbaut, der gemeinsam mit dem COSIC-Sicherheitslösungsteam von Königlichen Universität (KU) Leuven entwickelt wurde.

„Location Spoofing ist ein unterschätztes Problem, das sich von einem akademischen Forschungsthema zu einer realistischen Bedrohung im Feld entwickelt hat“, erklärt Bart Preneel, Leiter der Imec-COSIC Forschungsgruppe an der KU Leuven. „Glücklicherweise zahlt sich unsere frühe Forschung auf diesem Gebiet aus: In Zusammenarbeit mit Imec hat sie praktische Lösungen hervorgebracht.“

Für viele Anwendungsfälle geeignet

Imec sieht vielfältige Einsatzmöglichkeiten für seine Secure Proximity-Technologie, etwa den sicheren Zugang zu Gebäuden und Fahrzeugen. Auch neue standortbezogene Datenzugriffsdienste, bei denen Genauigkeit und Sicherheit im Hinblick auf die Privatsphäre an erster Stelle stehen, zählen dazu. Beispielsweise in Krankenhäusern, in denen Patientenakten automatisch in Reichweite positioniert wird, wenn sich ein Arzt dem Bett des Patienten nähert.

Laut Philips ist die neue Technologie von Imec ist ab sofort für kommerzielle Anwendungen verfügbar. Kunden können sie lizensieren und an ihre spezifischen Anwendungsanforderungen anpassen.

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