臨滄理解UWB通訊的高安全性和高抗干擾

UWB技術(shù)始于20世紀(jì)60年代興起的脈沖通信技術(shù)。UWB技術(shù)利用頻譜極寬的超寬基帶脈沖進(jìn)行通信，故又稱為基帶通信技術(shù)、無(wú)線載波通信技術(shù)，主要用于軍用雷達(dá)、定位和低截獲率/低偵測(cè)率的通信系統(tǒng)中。

超寬帶（Ultra Wide Band，UWB）技術(shù)是一種無(wú)線載波通信技術(shù)，它不采用正弦載波，而是利用納秒級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，因此其所占的頻譜范圍很寬。

UWB技術(shù)具有數(shù)據(jù)傳輸速率高（達(dá)1Gbit/s）、抗多徑干擾能力強(qiáng)、功耗低、成本低、穿透能力強(qiáng)、截獲率低。

o    系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單：UWB系統(tǒng)中的發(fā)射器直接用脈沖小型激勵(lì)天線，不需要傳統(tǒng)收發(fā)器所需要的上變頻，從而不需要功用放大器與混頻器。UWB系統(tǒng)允許采用非常低廉的寬帶發(fā)射器。同時(shí)在接收端，UWB系統(tǒng)的接收機(jī)也有別于傳統(tǒng)的接收機(jī)，它不需要中頻處理，因此，UWB系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單。

o    高速的數(shù)據(jù)傳輸：民用一般要求UWB信號(hào)的傳輸范圍為10m以內(nèi)，根據(jù)經(jīng)過修改的信道容量公式，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)500Mbit/s，UWB技術(shù)以非常寬的頻率帶寬來(lái)?yè)Q取高速的數(shù)據(jù)傳輸。在軍事應(yīng)用中，UWB技術(shù)可以利用巨大的擴(kuò)頻增益來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、低截獲率、低檢測(cè)率、高安全性和高速的數(shù)據(jù)傳輸。

o    安全性高：UWB技術(shù)具有天然的安全性能，由于UWB信號(hào)一般把信號(hào)能量彌散在極寬的頻帶范圍內(nèi)，對(duì)于一般通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，UWB信號(hào)相當(dāng)于白噪聲信號(hào)，從電子噪聲中將脈沖信號(hào)檢測(cè)出來(lái)是一件非常困難的事。采用編碼對(duì)脈沖參數(shù)進(jìn)行偽隨機(jī)化后，脈沖的檢測(cè)將更加困難。

o    多徑分辨能力強(qiáng)：由于超寬帶無(wú)線電發(fā)射的是持續(xù)時(shí)間極短且占空比極小的單周期脈沖，多徑信號(hào)在時(shí)間上是可分離的。由于脈沖多徑信號(hào)在時(shí)間上不重疊，很容易分離出多徑分量以充分利用發(fā)射信號(hào)的能量。

o    高定位精度：采用UWB技術(shù)，很容易將定位與通信合一，而常規(guī)無(wú)線電難以做到這一點(diǎn)。UWB技術(shù)具有極強(qiáng)的穿透能力，可在室內(nèi)和地下進(jìn)行精 確定位

UWB 提供更高的安全性

§  依賴信號(hào)強(qiáng)度推算距離具備欺騙性

多數(shù)測(cè)距技術(shù)主要依靠信號(hào)強(qiáng)度來(lái)確定距離和位置，他們測(cè)量設(shè)備的信號(hào)強(qiáng)度并假設(shè)信號(hào)強(qiáng)意味著設(shè)備就在附近，但是一些攻擊者已經(jīng)找到了一種方法來(lái)欺騙這些系統(tǒng)，使用所謂的中繼站攻擊。

在這種類型的攻擊中，用于解鎖門的合法無(wú)線信號(hào)被攔截和放大，即使鑰匙不在附近，也會(huì)導(dǎo)致門打開，這些方法中缺少的是對(duì)實(shí)際物理距離的精 確計(jì)算，而這正是 UWB 為應(yīng)用程序帶來(lái)的。

§  依賴TOF測(cè)距才能保證測(cè)距和防止欺騙性

使用 UWB，在中繼攻擊期間任何攔截和放大信號(hào)的嘗試都只會(huì)延遲響應(yīng)設(shè)備的確認(rèn)信號(hào)的到達(dá)，從而使基于 UWB 的鎖定清楚地表明響應(yīng)設(shè)備實(shí)際上更遠(yuǎn)，而不是更近。

攻擊者成功攔截和增強(qiáng)的任何 UWB 信號(hào)都不會(huì)誘使配備 UWB 的鎖打開，此外，IEEE 802.15.4z 的擴(kuò)展為傳統(tǒng) UWB 無(wú)線電的所有已知攻擊增加了 PHY 級(jí)保護(hù)。

UWB 最重要的新增功能之一被定義為新的 802.15.4z 規(guī)范的一部分，是用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包的物理層 (PHY) 的額外部分，新功能增加了密碼學(xué)、隨機(jī)數(shù)生成和其他技術(shù)，使外部攻擊者更難訪問或操縱 UWB 通信。

UWB 獨(dú)特的信號(hào)特性組合——易于識(shí)別、抗噪聲和反射、與其他信號(hào)分離——使其成為測(cè)量距離和解決各種用例的絕佳選擇。

UWB增強(qiáng)互聯(lián)車輛定位、安全性

UWB 技術(shù)是一個(gè)比雷達(dá)或攝像頭簡(jiǎn)單得多的系統(tǒng)，所需的代碼行數(shù)和處理資源要少得多。憑借低成本的實(shí)施、厘米精度和低延遲，UWB 提供了高性價(jià)比，使制造商能夠?qū)嵤└鼜?qiáng)大的 CAV 傳感器套件。

標(biāo)準(zhǔn)化 V2X 連接（包括車對(duì)車 (V2V)、車對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施 (V2I) 和車對(duì)行人 (V2P) 協(xié)議）為聯(lián)網(wǎng)車輛提供基礎(chǔ)。

UWB可以增強(qiáng)高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 和聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)駕駛汽車 (CAV) 傳感器套件，可以避免致命的碰撞并確保車聯(lián)網(wǎng) (V2X) 連接的可信部署。

UWB 是一種低成本的射頻技術(shù)，可用于精 確測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間的距離。這導(dǎo)致了完美的結(jié)合：UWB + V2X。

實(shí)現(xiàn) UWB 安全測(cè)距所需的處理能力相對(duì)較小：要在不使用 UWB 的情況下提供有關(guān)兩輛車的相對(duì)距離和方向的相同信息，需要雷達(dá)和攝像頭。相機(jī)需要查看場(chǎng)景、分析圖像、提取關(guān)鍵特征并確定方向。雷達(dá)將測(cè)量車輛之間的距離，其精度取決于雷達(dá)的分辨率和短距離性能。然后將使用傳感器融合來(lái)合并相機(jī)和雷達(dá)數(shù)據(jù)，這可能需要原始源數(shù)據(jù)和廣泛的 3D 圖像處理算法庫(kù)來(lái)組合然后提取信息。這種系統(tǒng)的最 大幀速率可能比 UWB 幀速率慢 3 倍以上?；?/span> UWB 的系統(tǒng)的簡(jiǎn)單性還降低了代碼問題導(dǎo)致事故的可能性。

802.15.4z 規(guī)范提供了多對(duì)多 UWB 架構(gòu)，為安全的多點(diǎn)測(cè)距區(qū)域網(wǎng)絡(luò) (RAN) 提供了基礎(chǔ)。V2V定義了車輛組團(tuán)的能力，是選擇車輛參與UWB多對(duì)多RAN的基礎(chǔ)。一旦形成一個(gè)組，就需要規(guī)范說(shuō)明使用 V2V 鏈路的系統(tǒng)如何識(shí)別、選擇、初始化和操作安全的 UWB RAN。

基于UWB技術(shù)的鮮明特點(diǎn)的場(chǎng)景應(yīng)用，而非簡(jiǎn)單的三角坐標(biāo)定位，才是UWB真正的市場(chǎng)出路