Was hat es mit Ultra Wideband auf sich?

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Im neuen BMW iX beruht der neue BMW Digital Key Plus auf der Ultra Wideband-Kommunikation. Von der UWB-Technologie werden künftig Autobesitzer auf der ganzen Welt profitieren, denn sie bietet einerseits mehr Sicherheit und ermöglicht zugleich eine noch komfortablere Nutzung der Autoschlüssel. Aber worum handelt es sich bei der Ultra Wideband-Kommunikation genau und wie funktioniert sie? Wir erläutern Ihnen die Möglichkeiten der UWB-Technologie und sagen Ihnen, wie der BMW Digital Key Plus darauf aufbaut.

11. März 2021

Was steckt hinter der Ultra Wideband-Technologie?

Bei Ultra Wideband handelt es sich um ein Protokoll zur Wireless-Kommunikation auf der Basis von Funkwellen, ganz ähnlich wie Bluetooth oder Wi-Fi. Allerdings bietet diese Technologie viel bessere Anwendungsmöglichkeiten als auch nochmal höhere Sicherheitsstandards als vergleichbare Funktechniken. Dabei ist die Methode an sich nicht wirklich neu. Sie wird aktuell vor allem in modernen medizinischen Geräten und für ähnliche Anwendungen genutzt. Aber da die Technologie zunehmend bei Smartphones und in anderen Bereichen der Alltagskommunikation zum Einsatz kommt, steht sie nun auch vielen Verbrauchern zur Verfügung. Die UWB-Kommunikation bietet eine Reihe von spannenden Einsatzmöglichkeiten. Autobesitzer werden aber vor allem von ihren hochpräzisen Lokalisierungsfunktionen profitieren.

Die Ultra Wideband-Technologie ermöglicht nämlich eine überaus genaue Ortsbestimmung, typischerweise über Entfernungen von bis zu 20 Metern. Sind mehrere UWB-Funkgeräte in ein einzelnes Netzwerk integriert, erlaubt die UWB-Technologie die exakte Positionsbestimmung von Endgeräten mit UWB-Kommunikation, die sich in unmittelbarer Nähe befinden.

Die UWB-Kommunikation findet immer breitere Anwendung. Aktuelle Smartphones sind neben den altbekannten Verfahren Wi-Fi und Bluetooth schon jetzt mit UWB-Chips ausgestattet.

Wie funktioniert die Ultra Wideband-Technologie?

Die Ultra Wideband-Technologie nutzt eine sehr große Bandbreite von 499,2 MHz. Wi-Fi verwendet im Vergleich dazu nur 20 bis 160 MHz an Bandbreite und Bluetooth gar nur 80 MHz. Andere Funktechnologien teilen die verfügbare Bandbreite in kleinere Blöcke auf, um höhere Datenübertragungsraten zu erreichen oder um mehrere Datenkanäle zugleich nutzen zu können. UWB dagegen nutzt die komplette Bandbreite zur Übertragung sehr kurzer Funkwellenimpulse. Die Impulsdauer beträgt dabei nur zwei Nanosekunden und damit nur einen Bruchteil der Impulsdauer, die bei der Datenübertragung in anderen Wireless-Funkanwendungen üblich ist. Da sich Funkwellen mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen, ist eine möglichst kurze Impulsdauer entscheidend, um Entfernungen präzise bestimmen zu können. Für eine genaue Abstandsmessung sind daher nur sehr wenige UWB-Impulse nötig. Daher können UWB-Geräte nahezu sofort Lokalisierungsdaten ausgeben oder bewegliche Objekte in Echtzeit nachverfolgen. Lange Latenzzeiten stellen kein Problem mehr dar.

Bei der aktuellen Generation der UWB-Funkgeräte werden die Funkimpulse zudem kryptographisch verschlüsselt. Bei der Wireless-Kommunikation ist also über die maximal zulässige physische Distanz zwischen UWB-Geräten eine sichere Übertragung garantiert. UWB-Funkgeräte messen präzise die Zeit, die eine Funkwelle vom Sender bis zum Empfänger benötigt. Das verhindert, dass die Signale aufgenommen und z. B. über die Internetverbindung eines Smartphones mit UWB-Kommunikation unbemerkt zu einem Hacker weitergeleitet werden.

Welche Vorteile bringt mir ein Auto mit Ultra Wideband-Technologie?

Am meisten profitieren Autobesitzer von der UWB-Funktechnologie wohl durch die präzise Lokalisierung von Autoschlüsseln. Autos, die über UWB-Antennen verfügen, werden in der Lage sein, andere UWB-fähige Geräte sofort und präzise zu identifizieren – zum Beispiel einen digitalen Schlüssel, der auf dem Handy in Ihrer Tasche installiert ist. Ihr Fahrzeug wird bemerken, wenn Sie sich nähern und sich automatisch entriegeln, die Scheinwerfer aufleuchten lassen oder womöglich andere von Ihnen persönlich voreingestellte Aktionen ausführen.

Die UWB-Technologie macht auch sogenannte „Relay-Attacken“ unmöglich, selbst wenn die mitgeführten Autoschlüssel sich in Bewegung befinden. Der UWB-Chip bestimmt nämlich immer den Abstand einer geraden Linie vom Autoschlüssel zum Fahrzeug (anhand der Lichtgeschwindigkeit). Dadurch verhindert er, dass der Motor gestartet wird, solange der Autoschlüssel sich nicht im Fahrzeug befindet.

Der BMW Digital Key Plus

Beginnend mit dem BMW iX können sich BMW-Fahrer nun optional für den BMW Digital Key Plus entscheiden. Damit steht ihnen zum allerersten Mal ein digitaler Autoschlüssel mit Ultra Wideband zur Verfügung.

Wenn Sie den BMW Digital Key Plus verwenden, begrüßt Sie Ihr BMW iX durch Einschalten der Scheinwerfer, sobald Sie sich dem Fahrzeug nähern. Kurz bevor Sie dann die Tür erreichen, wird diese entriegelt, ohne dass Sie Ihr Smartphone aus der Tasche holen müssen. All das ist möglich, weil die UWB-Technologie über Ihr Handy eine Entfernungsmessung durchführt und automatisch den Abstand des Geräts zum Fahrzeug bestimmt. Auf der Grundlage dieser Informationen werden dann die gewünschten Aktionen ausgeführt. Sie können nun sogar den Motor starten, ohne dass Sie sich die Mühe machen müssen, Ihr Telefon in die Smartphone-Ablage zu legen. Wenn Sie einsteigen, wird Ihr Fahrzeug erkennen, dass Sie der Schlüsselbesitzer sind und sich im Auto befinden. Drücken Sie einfach auf „Start“ um loszufahren. Einfacher geht es nicht.

Während der Fahrt können Sie Ihr Smartphone in der Wireless-Charging-Ablage drahtlos aufladen. Und sollte das Handy einen niedrigen Akkustand aufweisen, können Sie Ihren BMW iX immer noch per NFC-Technologie entriegeln, indem Sie es an den Türgriff halten.*

* Hinweis: Die Verfügbarkeit des Low-Power-Modus hängt vom Modell des Smartphones ab.

Ein Branchenstandard für den BMW Digital Key bringt die Ultra Wideband-Technologie in den Massenmarkt

BMW engagiert sich für ein nachhaltiges Ökosystem für den Digital Key und setzt sich aktiv für die Entwicklung eines branchenweiten Standards ein. Ingenieure von BMW tragen intensiv zur Initiative „Car Connectivity Consortium“ bei, die es sich zum Ziel gesetzt hat, einen weltweiten branchenführenden Standard für digitale Schlüssel und ein entsprechendes Zertifikationsprogramm zu etablieren. 2018 gab das Car Connectivity Consortium öffentlich bekannt, die UWB-Kommunikation als ideale Zukunftstechnologie zu nutzen, um künftig über digitale Autoschlüssel einen passiven, standortbasierten und schlüssellosen Zugang zu Fahrzeugen zu ermöglichen, der sowohl sicher ist, als auch ein überragendes Nutzererlebnis bietet.

Im Anschluss an diese Ankündigung entwickelte sich UWB immer mehr von einer Technologie für den industriellen Bereich zu einer Lösung für den Massenmarkt. Dabei bildet sich nun ein standardisiertes, branchenweites Ökosystem heraus. Ein solcher Branchenstandard bringt zahllose Vorteile für die tägliche Nutzung mit sich: Am dringendsten ist die intelligente Integration von Soft- und Hardware, um langfristige Lösungen zu entwickeln, von der Autofahrer im Alltag profitieren. Diese müssen an den Verbrauchern orientiert sein, die zunehmend nach digitalen Mobilitätsanwendungen verlangen, die sie auf ihren alltäglichen Fahrten wirklich unterstützen.

Fotos: BMW; Autor: David Barnwell; Animation: Chris Faber