Bluetooth Channel Sounding: Key SolutionsBluetoothチャネルサウンディング：主要ソリューション

September 26, 2024
Jason Marcel
Access Control, Bluetooth Low Energy, Broadcast, Channel Sounding, Connected Device, Digital Key, Item Finding, Location Services

Connection is one thing we all share. It keeps our world in motion and our lives meaningful. For more than 25 years, Bluetooth^® technology has created connections that have opened new markets, shaped culture, and enriched lives. What began as a simple, wire replacement technology has become the invisible thread that enables countless connected devices that make our lives safer, more productive, and more joyful, connecting us to each other and our world like never before. From remote controls to gaming controls, fitness trackers to item trackers, and smart locks to car locks, Bluetooth connected devices have become an ingredient of everyday life, with 5.4 billion forecasted to ship in 2024 alone.

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Though Bluetooth technology has been primarily known for its ability to provide wireless communication between two devices, the Bluetooth Special Interest Group (SIG) member community has also pioneered advancements to the technology that grant devices the ability to understand their position in relation to each other. For over a decade, developers have leveraged Bluetooth RSSI (received signal strength indicator) as a coarse-ranging feature capable of estimating the distance between two devices, helping Bluetooth devices better anticipate user needs and become more intelligent, responsive, and intuitive. Bluetooth RSSI has ushered in a wide range of novel use cases, including Find My networks and digital key solutions, offering a glimpse into what can be achieved when a device can understand its location in relation to another. That potential inspired a group of key Bluetooth SIG members to come together to enhance the accuracy and security of Bluetooth device ranging capabilities.

“Infineon is excited to bring accurate, secure, fine ranging with Bluetooth Channel Sounding to car access and smart home markets.”

– Shantanu Bhalerao, Infineon

This effort led to the introduction of Bluetooth^® Channel Sounding, an entirely new protocol stack, including a new PHY (physical layer) designed specifically to enable secure, fine ranging between two Bluetooth devices. This innovation brings true distance awareness, introducing transformative benefits across various applications. The user experience of Find My solutions can be greatly improved, making it easier and faster to locate lost items. In digital key solutions, Bluetooth^® Channel Sounding will add a robust layer of security, ensuring that only authorized users within a specified range can unlock doors or access secure areas. By infusing billions of everyday devices with true distance awareness, Bluetooth^® Channel Sounding unlocks a world of possibilities for developers, freeing them to imagine and create innovative experiences that will continue to enhance our connection with our devices, one another, and the world around us.

Bluetooth^® Channel Sounding can bring true distance awareness to a wide array of Bluetooth connected devices, unlocking a world of possibilities for developers and enabling them to imagine and create innovative experiences that enhance our connection with our devices, one another, and the world around us. When connected devices are distance-aware, a range of new possibilities emerge.

“Bluetooth® Channel Sounding is a big step forward for Bluetooth technology,” said Shantanu Bhalerao, Infineon’s VP of the Bluetooth product line. “As a leader in automotive and IoT, Infineon is excited to bring accurate, secure, fine ranging with Bluetooth Channel Sounding to car access and smart home markets. “

Bluetooth^® Channel Sounding: A Technical Overview

This paper provides an overview of Bluetooth Channel Sounding, a new feature that enables secure fine ranging between two Bluetooth devices.

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Bluetooth Find My Solutions

Attaching Bluetooth tags to personal items such as keys, wallets, backpacks, or luggage was just the beginning of the Find My phenomenon. Now, a rapidly increasing number of Bluetooth devices embed Find My capabilities, introducing the possibility of any Bluetooth connected device becoming a Find My device. When a Bluetooth Find My device is misplaced, its owner simply launches an application on their smartphone or tablet to locate it, bringing added convenience and peace of mind.

“Bluetooth® Channel Sounding is poised to bring true distance awareness to a vast array of Bluetooth devices, unlocking new possibilities for distance-aware applications across various industries.”

– Joonsuk Kim, Samsung Electronics

Existing Bluetooth Find My solutions have leveraged Bluetooth RSSI to determine the general vicinity of an item. Using Bluetooth^® Channel Sounding, developers can now add true distance awareness to a Find My device, improving the user experience and making it significantly easier and quicker for users to locate lost items.

“Bluetooth® Channel Sounding is poised to bring true distance awareness to a vast array of Bluetooth devices, unlocking new possibilities for distance-aware applications across various industries,” said Joonsuk Kim, executive vice president of the System LSI Connectivity Team at Samsung Electronics. “With Bluetooth® Channel Sounding, we’re able to elevate the performance of ‘Find My’ applications by delivering centimeter-level accuracy, helping our customers find important items with greater ease. Additionally, Bluetooth® Channel Sounding enhances the security of digital key solutions, providing an extra layer of protection for keyless entry users. These are just a few examples of the transformative potential of Bluetooth® Channel Sounding, with many more possibilities waiting to be realized.”

Bluetooth Digital Key Solutions

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Bluetooth^® technology has once again expanded the role of the smartphone in everyday life by enabling it to be used as a convenient and secure digital key. Everything from cars and doors to gates, safes, and bikes are turning to Bluetooth® technology to enable keyless access and provide a more secure locking mechanism.

Current Bluetooth digital key solutions rely on Bluetooth® RSSI to estimate the distance between lock and key. Using Bluetooth^® Channel Sounding, developers can enhance the security and user experience of digital key solutions, ensuring a lock only opens when the authorized device is within a certain distance. This significantly reduces the risk of unauthorized access from man-in-the-middle (MITM) relay attacks.

“The ICCE is committed to developing industry standards and fostering cross-industry collaboration to enable seamless intelligent in-car services,” said Ren Feng, chief secretary of the Intelligent Car Connectivity Industry Ecosystem Alliance (ICCE). “We are therefore studying the addition of Bluetooth® Channel Sounding technology as one of the ranging methods in the ICCE car key standard and we look forward to integrating it.”

The Future of Bluetooth Channel Sounding

“Bluetooth® Channel Sounding revolutionizes proximity and location capabilities, propelling Bluetooth technology into a new era.”

– Ross Sabolcik, Silicon Labs

Beyond Find My and digital key solutions, Bluetooth Channel Sounding has the potential to bring benefits to many connected device solutions, transforming the way we interact with our connected world. For instance, Bluetooth human interface devices (HID), such as mice, keyboards, and game controllers, could automatically switch between active and inactive states based on their distance from a smartphone, tablet, or laptop. For Bluetooth human-machine interface (HMI) solutions, adding Bluetooth^® Channel Sounding can enhance personnel safety by only allowing their usage from a safe distance. Likewise, Bluetooth device networks, such as those used for wireless lighting control, can self-optimize their configuration to enhance system performance. The opportunities are endless.

“In a world where location awareness is critical, Bluetooth® Channel Sounding revolutionizes proximity and location capabilities, propelling Bluetooth technology into a new era,” said Ross Sabolcik, Silicon Labs SVP of the Industrial and Commercial Business Unit. “With a legacy of empowering developers with the full potential of Bluetooth technology, Silicon Labs looks forward to helping create an accelerated path to groundbreaking Bluetooth products equipped with Bluetooth® Channel Sounding.”

To learn more about the intricacies of this new Bluetooth feature, check out the Bluetooth^® Channel Sounding Technical Overview.

Bluetooth® Channel Sounding: A Technical Overview

This paper provides an overview of Bluetooth Channel Sounding, a new feature that enables secure fine ranging between two Bluetooth devices.

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私たち全員が共有しているもの、それが「つながり」です。つながりによって世界は動き続け、私たちの日々の生活が意味あるものとなります。Bluetooth^®技術は25年以上にわたり、新しい市場を開拓し、また文化を形成して、人々の生活を豊かにするつながりを生み出してきました。当初は有線に代わるシンプルな技術として生まれたBluetooth技術は、今では人々の生活をより安全でより生産的、かつ、より喜びに満ちたものにする無数の接続デバイスを結ぶ目に見えない糸となって、かつてないほど人と人、人と世界をつないでいます。リモコンからゲームのコントローラ、フィットネストラッカーから物品トラッカー、スマートロックから自動車のスマートキーまで、Bluetooth接続デバイスは私たちの日常生活に欠かせないものとなり、2024年だけでも54億台に上る出荷が予想されています。

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Bluetooth技術は主に2つのデバイス間の無線通信を可能にすることで知られていますが、Bluetooth Special Interest Group （SIG）のメンバーコミュニティは、デバイスが互いの位置を把握する先駆的な技術の開発も進めてきました。10年以上前から、2つのデバイス間の距離を粗く推定するために使用されるBluetooth RSSI（Received Signal Strength Indicator：受信信号強度）は、Bluetoothデバイスが持つユーザーのニーズを予期する能力を向上させ、よりインテリジェントで応答性が高く、直感的な操作の実現に一役買っています。Bluetooth RSSIによって紛失防止ネットワークやデジタルキーなど幅広い種類の新しいユースケースが出現し、デバイスが他のデバイスとの関係の中で位置を認識できることによって何が実現できるのか、可能性を感じさせました。このようなポテンシャルに触発されたBluetooth SIGの主要メンバーが集まり、Bluetoothデバイスの測距機能の精度とセキュリティの向上を目指しました。

「インフィニオンは、正確でセキュア、高精度なBluetoothチャネルサウンディングを、自動車のアクセス管理とスマートホームの市場に導入できることに大きく期待しています」

– シャンタヌ・バレラオ、インフィニオン

この取り組みから生まれたのが、2つのBluetoothデバイス間のセキュアな高精度測距を実現するために設計された新しいPHY（物理層）を含む、Bluetooth^®チャネルサウンディングという完全に新しいプロトコルスタックです。この機能によって正確な距離認識が可能になることで、様々なアプリケーションに革新的なメリットがもたらされます。紛失防止ソリューションでは紛失物をより容易に、短時間で見つけられるようになり、使用感が大幅に向上します。デジタルキーソリューションでは、Bluetooth^®︎チャネルサウンディングによって強力な追加のセキュリティ層がもたらされることで、権限を持ったユーザーが特定の範囲内にいる場合にのみドアの解錠やセキュリティ保護エリアへの立ち入りを許可することが可能になります。日常的に用いられる何十億台ものデバイスで正確な距離認識機能を実現できることによって、Bluetooth^®︎チャネルサウンディングは開発の可能性を解き放ち、人とデバイス、人と人、人と周囲の世界とのつながりをさらに豊かにする、新しい体験の構想と実現を可能にします。

Bluetooth^®チャネルサウンディングによって、幅広い種類のBluetooth接続デバイスで正確な距離認識ができるようになるため、様々な開発の可能性が解き放たれます。それにより開発者は、人とデバイス、人と人、人と世界とのつながりをさらに豊かにする新しい体験の構想と実現が可能になります。接続デバイスが距離を認識できるようになることで、幅広い可能性が生まれるのです。

インフィニオンのBluetooth製品ライン担当バイスプレジデントのシャンタヌ・バレラオ（Shantanu Bhalerao）氏は次のように述べています。「Bluetooth^®チャネルサウンディングは、Bluetooth技術にとって大きな前進です。自動車とIoT分野における先進企業として、インフィニオンは、正確でセキュア、高精度なBluetoothチャネルサウンディングを、自動車のアクセス管理とスマートホームの市場に導入できることに大きく期待しています」

Bluetooth紛失防止ソリューション

鍵、財布、バックパック、旅行かばんなど、個人の持ち物に取り付けるBluetoothタグは、紛失防止の端緒に過ぎません。現在では紛失防止機能を内蔵するBluetoothデバイスが急速に増加し、あらゆるBluetooth接続デバイスが紛失防止デバイスとなる可能性が生まれています。Bluetooth紛失防止デバイスを置き忘れた場合も、スマートフォンまたはタブレットでアプリを起動するだけでその場所がわかるため、さらなる利便性と安心がもたらされます。

「Bluetoothチャネルサウンディングは、幅広いBluetooth対応デバイスに正確な距離認識をもたらし、様々な産業分野で距離を認識するアプリケーションの性能をより高い次元へと解き放ちます」

– キム・ジュンソク、サムスン電子

従来のBluetooth紛失防止ソリューションはBluetooth RSSIを使用し、紛失物のおおまかな場所を推定できました。Bluetooth^®チャネルサウンディングでは紛失防止デバイスが正確に距離を認識できるため、紛失物の位置は特定が従来に比べはるかに容易かつ迅速になり、使用感が向上します。

サムスン電子のシステムLSI事業部接続性開発チーム担当エクゼクティブバイスプレジデントであるキム・ジュンソク（Joonsuk Kim）氏は次のように述べています。「Bluetooth^®チャネルサウンディングは、幅広いBluetooth対応デバイスに正確な距離認識をもたらし、様々な産業分野で距離を認識するアプリケーションの性能をより高い次元へと解き放ちます。Bluetooth^®チャネルサウンディングにより、センチメートル単位の精度を実現することで紛失防止アプリケーションの性能を向上させ、より容易に大切な品を見つけられるようお客様を支援できます。さらに、Bluetoothチャネルサウンディングによりデジタルキーソリューションのセキュリティが向上し、キーレスエントリーのユーザーに追加の保護層を提供できます。こうした例は、Bluetooth^®チャネルサウンディングが持つ革新的な可能性のほんの一部分に過ぎません。この機能は、今後実現されるべき数多くの可能性を備えています」

Bluetoothデジタルキーソリューション

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Bluetooth^®技術によってスマートフォンが便利で高セキュリティなデジタルキーとして使用できるようになり、日常生活におけるスマートフォンの役割はさらに拡大しました。自動車からドア、門、金庫、自転車に至るあらゆるものがBluetooth^®技術を採用し、キーレスアクセスと、より高いセキュリティを備えた施錠メカニズムを実現しています。

現在のBluetoothデジタルキーソリューションは、ロックと鍵との間の距離の推定にBluetooth^®RSSIを使用しています。Bluetooth^®チャネルサウンディングを使用することで、認証されたデバイスが特定の距離内にある場合にのみ解錠を許可するなど、デジタルキーソリューションのセキュリティと使い勝手を向上させることができます。これにより、中間者攻撃（MitM攻撃）による不正アクセスのリスクを大幅に低減できます。

ICCE（インテリジェント・カー・コネクティビティ・インダストリー・エコシステム・アライアンス）のチーフセクレタリーであるレン・フォン（Ren Feng）氏は、次のように述べています。「ICCEは、シームレスなインテリジェント車載サービスを実現するため、業界標準の策定と業種の枠を超えた協力関係の促進に取り組んでいます。そのため現在、ICCEの自動車キー規格における測距方法の一つとしてBluetoothチャネルサウンディング技術の採用について検討を進めています。この機能を規格に統合することを心から楽しみにしています」

Bluetoothチャネルサウンディングの今後

「Bluetooth^®チャネルサウンディングは近接・位置情報機能に変革をもたらし、Bluetooth技術が新たな時代へと向かう推進力となります」

– ロス・サボルシック、シリコン・ラボ

紛失防止やデジタルキーソリューション以外にも、Bluetoothチャネルサウンディングは接続デバイスの数多くのソリューションにメリットをもたらす可能性を備えて、私たちがコネクテッドな世界と関わる方法を根本から変える可能性があります。例えば、Bluetoothマウス、キーボード、ゲームコントローラなどのBluetooth HID（ヒューマンインターフェースデバイス）では、スマートフォン、タブレット、ノートパソコンからの距離に応じて自動的にオン/オフ状態を切り替えることができます。Bluetooth HMI（ヒューマンマシンインターフェース）ソリューションの場合、より安全な距離からの操作のみを許可することで、従業員の安全性を高めることができます。同様に、ネットワーク照明制御などで使用されるBluetoothデバイスネットワークでは、システムパフォーマンスを向上させるための設定の最適化をデバイス自身が行うことを可能にします。可能性は無限です。

シリコン・ラボのインダストリアル&コマーシャル事業部門担当シニアバイスプレジデントのロス・サボルシック（Ross Sabolcik）氏は次のように述べています。「位置認識が極めて重要な今日の世界において、Bluetooth^®チャネルサウンディングは近接・位置情報機能に変革をもたらし、Bluetooth技術が新たな時代へと向かう推進力となります。Bluetooth技術を最大限活用できるよう開発者を支援してきた実績を誇るシリコン・ラボでは、Bluetooth^®チャネルサウンディングを備えた画期的なBluetooth製品の実現促進に貢献できることを大変楽しみにしています」

このBluetoothの新機能について、詳しくはBluetooth^® Channel Sounding Technical Overview（Bluetoothチャネルサウンディング：技術的概要）をご参照ください。