車のデジタルキーが UWB の時代に突入

車のデジタルキーが UWB の時代に突入 Dec 19, 2023

BLE の伝説

パッシブキーレスエントリー (PKE) またはパッシブエントリーおよびパッシブスタート (PEPS) の機能を実現するBLE 対応デジタルカーキーシステムは、その単一の ECU が新モデルにインテリジェントなフェイスリフトを与えるため、自動車メーカーの間で広く普及しています。

ただし、既存の BLE システムは本質的にリレー攻撃に対して脆弱であるため、PKE/PEPS は盗難やハイジャックの危険にさらされています。最近、2人の強盗が簡単なリレー攻撃ツールを使ってベントレーを30秒で盗む様子を映したTikTokの短い動画が話題になった。

UWBが助けに来た

このような事件はモトの間で懸念を引き起こしましたまた、自動車メーカーに対しても、既存のデジタル車キーシステムの基本技術を再考するよう促しました。超広帯域 (UWB) テクノロジーが彼らの視野に入ってきました。はるかに高い位置精度とリレー攻撃の影響を受けない超短波パルス無線という機能により、カーコネクティビティコンソーシアムが発行するデジタル車キーの世界標準である CCC3.0 の主要部分となっています。他の 2 台の車両接続の標準化団体である ICCE と ICCOA も、これを主要な実現技術として含めることで認めました。

車のデジタルキーが UWB の時代に突入

2022 年以降、BMW、BYD、Geely、NIO などの自動車メーカーは、プレミアムカー所有者向けに UWB 対応車種の出荷を開始しました。このような迅速な導入は、テクノロジーの優位性に基づいているだけでなく、規模の経済がすぐに実現されるという信念にも基づいています。技術界の関係者によると、クアルコムは2024年初めにUWB内蔵スマートフォンSoCを発売する予定だという。これにより、大手携帯電話メーカーはApple iPhoneの仲間入りを目指してUWBスマートフォンを生産することになり、UWBの搭載ベースとなる端末は劇的に増加するだろう。そして人々は、近い将来、UWB が日常生活のユビキタスな無線通信技術になると信じています。予想された巨大な端末ユーザーベースにより、自動車メーカーのテクノロジーに対する信頼が高まったのは間違いありません。

デジタルキーに UWB を使用する理由

ここで、将来の車両の次世代デジタルキーに UWB が必要な理由をより深く理解するために、UWB のいくつかの主要な技術的特性を見てみましょう。

正確な位置情報

UWB 通信には、UWB キーフォブ (タグとも呼ばれます) と車に取り付けられた UWB アンカー間の情報交換が含まれます。Time-of-Flight (ToF) 測定では、UWB メッセージの特定のフィールドをタイムスタンプとして使用して、正確な距離を計算します。UWB テクノロジーは、広帯域幅 (> 500 MHz) の低電力信号の非常に短いパルス (ナノ秒しか持続しない) を利用します。UWB の広帯域幅と短いパルスは、狭帯域信号と比較して干渉やマルチパス効果をほとんどもたらしません。ある意味、UWB は最大 10cm の精度で距離を効果的に測定できます。

UWBレンジングプロセス

セキュリティの強化

距離を評価するために信号強度に依存する今日のテクノロジーは、リレー攻撃に対して脆弱です。自動車泥棒は有効なキーの信号強度を傍受して増幅し、受信者を騙してデジタルキーが近くにあると信じ込ませます。そして、これらの攻撃により、ロックされた車のロックが簡単に解除されます。

ただし、UWB テクノロジーは時間に基づいて距離を測定するため、このような攻撃の影響を受けません。リレー攻撃では、メッセージの送信に追加の遅延が発生し、キーが受信者からさらに遠くにあるように見えます。さらに、IEEE 802.15.4z 標準は、PHY 層で Scrambled Timestamp Sequence (STS) と呼ばれるセキュリティレベルを拡張します。この機能は、第三者による解読や操作から保護するために暗号化タイムスタンプを追加します。

高いデータレート

パルス無線は、信頼性を確保するためにより多くのスペクトルを必要とします。それが「超広帯域」と呼ばれる理由です。UWB では、単一の帯域は通常 500 MHz の幅をカバーしますが、4G LTE は 5 ～ 20 MHz の帯域、WiFi の場合は 20 MHz ～ 80 MHz をカバーします。広いスペクトルのおかげで、精度を損なうことなくパルスデータを迅速に送信できます。UWB は、約 10 メートルの範囲で数百 Mbit/s から数 Gbit/s のデータ伝送速度を達成できることが証明されています。

UWB のこれらの特殊機能は、インテリジェントコネクテッドビークル (ICV) 業界向けの新世代デジタルキーの開発に大きく貢献します。

さらなる自動車用途向けの UWB

UWB テクノロジーは、その前例のない開発と革新により、他の自動車キーのデジタル共有、個人設定の構成、自動バレーパーキング (AVP)、レーダーベースのキックセンサー、車のレーダー検出など、より多くの自動車シーンで急速に普及するでしょう。 UWB は、今後数日間で、Vehicle to Everything (V2X) 業界のさらなるワイヤレス接続に関与すると考えられています。

次に、UWB および BLE テクノロジーが組み込まれた RF-star のデジタル車のキーを見てみましょう。

RF-star が UWB+BLE デジタル車キーソリューションをリリース

RF-star は最近、UWB、BLE、NFC テクノロジーを統合したデジタル車キーソリューションをリリースしました。3人が連携してそれぞれの役割を果たし、使いやすさと安全性を両立したカーアクセスを実現した。

RF-star の UWB+BLE デジタルキーのブロック図

BLEによるウェイクアップサービス

車内のBLEノードは、30メートル以上離れたところから近づいてくるスマートフォンを検知します。ノードが電話機の BLE 公開キーを検証すると、車は最初のデータ交換を開始し、デジタル車キーの信頼性を検証します。この最初の対話により、車と車の所有者の許可されたスマートフォンとの間の接続が確立され、車の低消費電力が確保されます。

それにもかかわらず、BLE テクノロジーには、車のキーを数センチメートル以内で正確に見つけるのに十分な精度がありません。次の瞬間、UWB が登場します。

UWBによるセンチメートルレベルの位置特定精度

デジタルキーを持った車の所有者が車両から 10 メートル近く離れた場合、最初の BLE 接続によって UWB コンポーネントがトリガーされ、キーフォブまたはスマートフォンの所有者を特定します。これは、UWBアンカーノードと呼ばれる車載送受信装置を用いて実現される。一般に、車のセンターコンソールに 1 つの UWB アンカーを設置し、そのうち 4 つを車両の「コーナー」に設置することで、ほぼすべての状況下でモバイル端末の正確な位置決めを完全に実現できます。

リレー攻撃に対する UWB 保護

UWB セキュリティの部分に記載されているように、スマートフォンや自動車に搭載された個々の UWB アンカーは、時間の測定に基づいて距離を計算します。ハッカーは、キーから車両への信号を傍受して中継することはほとんどできません。

さらに、すべての通信は、メッセージの暗号化と復号化に公開キーと秘密キーを使用するデジタルキー標準プロトコルによって保護されます。

緊急時の代替手段としてのNFC

NFCテクノロジーを搭載したデジタルキーは、スマートフォンのバッテリーが切れた場合に車にアクセスするためのバックアップソリューションです。

CCC、ICCE、ICCOA準拠

2023 年以来、RF スターは、カーコネクティビティコンソーシアム (CCC)、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 (ICCE)、およびインテリジェントカーコネクティビティオープンアライアンス (ICCOA) のメンバーとなっています。同社の UWB+BLE デジタル車キーは、CCC デジタルキーリリース 3 およびその他の重要な標準に準拠しており、スマート車のためのオープンで協調的なエコシステムの構築に役立ちます。

コスト効率の高い自動車グレードのソリューション

RF-star は、センチメートルレベルの位置精度とより高い安全性を実現できる、中国製の使いやすい自動車グレードのチップをベースにした 1+3 および 1+4 UWB アンカーを統合したデジタルキーを提供します。

さらに、1+N アンカーノードの拡張可能な構成によるデジタル車キーのカスタマイズも可能です。

UWB +BLE デジタルキーおよび自動車アプリケーションの詳細については、www.rfstariot.comにアクセスするか、電子メールアドレスinfo@szrfstar.comまでご連絡ください。

RFスターについて

Shenzhen RF-star Technology Co., Ltd (RF-star) は、無線通信モジュールとソリューションを提供する世界有数のプロバイダーであり、IoT、産業、自動車、民生用アプリケーション向けの低電力モジュールを専門としています。Bluetooth および IoT 通信テクノロジーへの 10 年以上の取り組みと広範な専門知識により、当社は信頼性が高く、便利で、安全でインテリジェントな接続サービスをあらゆる業界に提供し、完璧なワイヤレスエクスペリエンスでスマートライフを豊かにすることができます。

RF-star の製品ポートフォリオは、BLE モジュール、ZigBee モジュール、WiFi モジュール、Sub-1Ghz モジュール、Matter モジュール、Thread モジュール、UWB モジュール、Wi-SUN モジュール、およびカスタマイズされたサービスに及びます。TI の公式サードパーティ IDH であり、世界中の顧客の信頼できるパートナーとして、RF-star は最先端のワイヤレスソリューションの提供に取り組んでいます。