尋物定位和存取控制為鄰近感知率先獲得採用的兩項應用市場，正在為使用者帶來方便且安全的鄰近體驗。UWB、藍牙等短距無線技術在此類應用中扮演重要角色，針對應用需求採用最適當的技術組合，是實現良好使用體驗的關鍵。
提到鄰近感知(Proximity Awareness)，許多人可能會對這個詞彙感到陌生。不過，如果曾使用iPhone或Samsung Galaxy等智慧型手機，或是平時具有開車習慣，很可能實際上已經體驗過鄰近感知應用帶來的便利性：AirTag、SmartTag尋物功能藉由感知周遭裝置，將位置訊息回傳給使用者；數位車鑰(Digital Car Key)近距離進行存取控制(Access Control)，安全開啟車門。
短距無線技術是鄰近感知應用的核心，常見無線協定包括超寬頻(UWB)、藍牙(Bluetooth)和Wi-Fi。面對多種無線技術選擇，各式鄰近感知應用在選擇技術組合時，將有不同考量重點。
UWB/藍牙優勢比較 解析鄰近感知六大考量
整體來說，Qorvo資深市場經理Han Wesseling表示，鄰近感知應用在決定採用技術時，具有六點考量：安全程度、覆蓋範圍、系統部署成本、整體規模(節點數量)、資料速率、功耗。UWB和藍牙作為兩項常用技術，各自具有不同強項。
目前，相較於藍牙，UWB安全性更高，而根據Qorvo資料，UWB和藍牙皆能實現數十公尺的傳輸距離，在視線範圍(Line-of-sight)前提下，UWB能夠在50公尺的範圍內提供公分級精度，藍牙則可能受到測量精度和範圍的權衡影響，僅能在20~30公尺範圍內提供公尺級精度。
覆蓋範圍將影響系統部署成本，若能夠以較少裝置覆蓋場域，布建成本將隨之下降。不過，台灣羅德史瓦茲產品經理林緯龍(圖1)指出，由於頻率越高、頻寬越寬的無線技術，元件成本也更高，運行於2.4GHz的藍牙技術相對UWB仍具有成本優勢。因此，具體成本依舊需要根據實際應用進行權衡。
圖1 台灣羅德史瓦茲產品經理林緯龍表示，由於電磁波以光速前進，UWB定位如果在資料處理階段耽誤1奈秒(ns)，就可能導致高達30公分的誤差。
實際場域需要進行通訊的節點數量也是考量重點之一。Wesseling說明，若裝置節點過多，藍牙通訊可能會發生碰撞，因此更適合採用UWB技術。此外，由於UWB具備更高頻寬，更快的資料速率也使其適合要求低延遲的鄰近感知應用，而更短的通訊時間(Airtime)也有機會進一步降低能源消耗。
比較六點考量要素，雖然UWB看起來在大多數情況下能提供更加優秀的性能，藍牙技術成熟的生態系統和普及採用，卻也是UWB短期內難以超越的優勢。同時，預計於2024下半年正式推出的藍牙通道感測(Channel Sounding)技術也透過基於相位的測距(Phase-based Ranging, PBR)和往返時間(Round-trip Time, RTT)兩種模式，提供比傳統接受訊號強度指示(RSSI)和到達角(AoA)/離開角(AoD)更優秀的定位精度及安全性。儘管仍未達到UWB水準，但也為許多要求不那麼高的應用帶來替代選擇，預期也將和UWB協作，攜手升級鄰近感知體驗。
尋物定位/資產追蹤重視應用需求
藍牙技術在尋物定位中尤其重要。Nordic區域銷售經理陳俊志(圖2)表示，該公司從早期採用信標(Beacon)的時候便開始關注尋物應用，到前幾年出現的測向技術(Direction Finding)，再到蘋果Find My、三星SmartThings Find和近期Google推出的Find My Device網路，歸結出四點將影響尋物定位使用體驗的重點考量：運行頻率、場域干擾、移動中的定位性能，以及所需功耗。
圖2 Nordic區域銷售經理陳俊志表示，影響尋物定位使用體驗的四大面向：運行頻率、場域干擾、移動中的定位性能，以及所需功耗。
陳俊志解釋，無線通訊所運行的頻率會決定波長，而波長將決定尋物定位的精準度。此外，不同的測距及定位技術也可能受到場域中各種因素的干擾，影響定位準度，例如，相位差量測方法便有可能因為場域內反射的無線電波，導致結果失準。陳俊志指出，未來藍牙通道探測技術採用不同頻率來進行測距判斷，將有機會帶來改善(表1)。
測距及定位技術在提供高精度的同時，也需要重視移動中的定位速度和所需功耗。陳俊志舉例，當使用者處於移動狀態時，需要快速計算位置資訊，以避免使用者在經過目標物之後才收到回報，影響使用體驗。為了得到精準定位，運算所需的功耗可能更高，而電池本身的大小將為產品設計帶來限制，對於追蹤標籤(Tag)等小型裝置來說並不理想。
由此可見，四大要點彼此之間具備權衡關係，實際上選用何種測距及定位技術，取決於應用需求。針對消費性應用，由於使用者習慣各異，不容易預測實際的性能要求，採用類似Find My技術的移動式參考點較有機會滿足大多數需求；針對企業應用，例如工廠中的資產追蹤，由於應用場域和性能需求較為明確，可能考慮透過Wi-Fi存取點(AP)，或是採用Qorvo等廠商的技術方案，布建UWB錨點(Anchor)以打造適合的定位系統。
林緯龍表示，在工廠中，就算只是十幾公分的誤差都可能導致設備拿錯物品，影響營運。UWB能夠透過天線傳輸和接收的時間差計算距離，由於電磁波以光速前進，如果裝置在處理資料的階段耽誤1奈秒(ns)，就可能導致高達30公分的誤差。為此，Rohde & Schwarz的量測設備提供校準功能，幫助UWB裝置實現應有精度。
存取控制強調安全性 CCC/CSA聯盟前來助陣
除了定位應用，存取控制也是正在漸漸普及的鄰近感知體驗，常見應用包括數位車鑰、智慧門鎖。此類應用需要確保存取安全，防止未經授權的人進入，而UWB相較其他無線技術具有更高安全性，因此成為此類應用的核心技術。林緯龍表示，FiRa聯盟(FiRa Consortium)在2.0版本規範加入動態STS(Dynamic STS)，也進一步提升UWB安全性。
FiRa聯盟負責制定的技術規範有助採用UWB技術的存取控制產品彼此相容，而針對各種應用，其他標準組織的加入也有助於確保多種無線技術順利整合，為更加多元的存取控制應用提供相關標準。例如，汽車連接聯盟(CCC)便致力於推動數位車鑰標準，2021年發布的Digital Key 3.0將UWB與BLE無線技術結合(圖3)，讓使用者能夠透過相容的行動裝置進行汽車的被動無鑰匙進入和引擎啟動(PEPS)。
圖3 結合UWB與BLE無線技術的數位車鑰運作示意圖 (圖片來源：Rohde & Schwarz)
恩智浦半導體無線微控制器產品經理Charlie Ice表示，將多種無線技術整合到單個設備中確實會帶來挑戰，包括訊號干擾和天線設計。為了解決共存挑戰並使用各種技術來實現鄰近感知應用，標準組織將扮演重要角色。例如，連接標準聯盟(CSA)近期便宣布開發名為Aliro的無縫連接標準，其中包括NFC、BLE和UWB等技術，旨在為存取讀取器(Access Reader)和使用者裝置之間建立標準化的通訊協定。
應用普及強化使用者體驗 鄰近感知潛力無窮
隨著短距無線技術發展、標準組織持續推動產品相容性，預期鄰近感知應用將漸漸走進日常生活中。短距無線技術作為鄰近感知應用的關鍵技術，不同技術具有獨特優勢，觀察UWB、藍牙等技術將繼續維持協作關係，搭配組合為最適合應用的方案。
展望技術新進展，Ice表示，UWB和藍牙通道探測將彼此互補，結合兩項技術可實現許多新的應用，例如，智慧燈具可以使用通道探測來瞭解使用者何時進入房間，再藉由UWB來了解使用者何時坐在沙發上。為因應搭載多項技術的需求，恩智浦在其IW612收發器和RW612 MCU上提供三射頻功能，包括Wi-Fi、藍牙和15.4連接，可實現無縫的多協定通訊。
要使鄰近感知應用真正普及到日常生活中，裝置的互通性、使用者體驗及創新的應用開發都是帶領市場成熟的關鍵要素。未來，待技術和標準成熟，根據應用需求所設計的產品提供良好使用體驗，鄰近感知應用將陸續起飛。