Dengan desakan elektronik menuju IoT, Komunikasi Mesin ke Mesin, dan perangkat Terhubung, insinyur desain terus berburu untuk menemukan mode teknik komunikasi luhur untuk bertukar informasi antara dua perangkat elektronik. Meskipun sudah ada banyak opsi untuk dipilih seperti BLE, NFC, RFID, LoRa, Sigfox dll, sebuah perusahaan bernama Chirp telah mengembangkan SDK yang memungkinkan pertukaran data melalui suara hanya dengan menggunakan perangkat speaker dan mikrofon tanpa perlu pengupasan. Selain itu, SDK tidak bergantung pada platform dan juga mendukung komunikasi data berdaya rendah.
SDK mengenkode data menjadi aliran audio unik dan memutarnya melalui pengeras suara perangkat, aliran audio ini kemudian dapat diambil oleh perangkat apa pun menggunakan mikrofon dan mendekodekannya, untuk mendapatkan pesan yang sebenarnya. SDK adalah lintas platform dan sudah mendukung Android, iOS, Windows dan python. Ini juga dapat digunakan dalam platform mikrokontroler seperti ARM dan mendukung platform pengembangan seperti ESP32 dan Raspberry Pi. Untuk mengetahui lebih banyak tentang Chirp dan kemungkinan penerapannya, Circuit Digest mendekati Dr. Daniel Jones - CTO dari Chirp, untuk membahas beberapa pertanyaan. Jawabannya dirangkum di bawah ini
1. Apa teknologi di balik kicauan dan bagaimana cara kerjanya?
Kicauan merupakan salah satu cara untuk mengirimkan informasi dengan menggunakan gelombang suara. Berbeda dengan Wi-Fi atau Bluetooth yang menggunakan frekuensi Radio, Chirp mengkodekan data dalam nada yang dapat diputar (ditransmisikan) menggunakan speaker komputer dan diterima melalui mikrofon komputer mana pun tanpa perlu memiliki perangkat keras tambahan seperti chip RF. Ini memungkinkan Chirp untuk digunakan pada perangkat konsumen apa pun yang memiliki speaker dan mikrofon di dalamnya, seperti ponsel, Laptop, sistem PA, dll. Dan dapat mengirimkan informasi bahkan melalui aliran YouTube atau siaran TV.
Nada suara yang dikodekan yang dimainkan melalui speaker rentan terhadap manusia dan terdengar seperti sepotong kecil kicau burung digital, maka dinamakan "kicauan". Tetapi kita juga dapat memanfaatkan fakta bahwa speaker dan mikrofon komputer sebenarnya juga dapat bekerja dengan frekuensi ultrasonik yang tidak dapat didengar oleh telinga manusia, dengan cara ini kita juga dapat mengirimkan informasi melalui suara yang tidak dapat kita dengar.
2. Dengan banyaknya protokol komunikasi wireless di sekitar kita seperti BLE, NFC, RFID, LoRa dll. Mengapa kita masih membutuhkan chirp? Apa yang unik dengan itu?
Salah satu alasannya adalah gesekan Chirp yang sangat rendah. Tidak seperti Bluetooth atau Wi-Fi, saya dapat menggunakan Chirp untuk segera memulai komunikasi satu ke banyak untuk berbagi pesan dengan semua orang di sekitar saya tanpa harus menyandingkan dengan mereka. Jauh lebih mudah untuk membagikan sesuatu dengan cepat dan mudah kepada semua orang di sekitar ruangan atau di sekitar meja. Ini sangat berguna untuk terhubung dengan orang yang belum pernah saya temui sebelumnya atau untuk berinteraksi dengan mesin yang mungkin belum pernah saya temui sebelumnya. Misalnya membuka loker pintar atau berbagi kartu nama dll.
Selain itu, sering kali kita juga melihat Kicauan digunakan dalam Komunikasi Peer to Peer juga. Misalnya, Shuttl sebuah perusahaan bus India menggunakan Chirp antara pengemudi bus dan penumpang untuk memeriksa apakah orang tersebut telah naik bus dan apakah tiketnya telah ditebus.
3. Apakah mungkin untuk mengatur komunikasi mesh dengan Chirp? Bisakah saya berkomunikasi dengan banyak perangkat?
Ya, salah satu hal penting yang perlu diingat tentang suara itu adalah jenis komunikasi yang terlalu banyak, artinya segala sesuatu di sekitar yang ada dalam jangkauan suara pemancar kami akan mendengar suara dan akan menerima data. Ini memiliki kelebihan dan kekurangan. Keuntungannya, sangat mudah untuk berbagi multicast. Untuk hal-hal seperti jaringan mesh, ini mungkin berfungsi, tetapi Anda memerlukan urutan penerima dalam jangkauan pendengaran satu sama lain. Jadi, biasanya kita cenderung menggunakan kicauan lebih banyak untuk satu ke banyak skenario siaran.
4. Bagaimana Chirp bekerja tanpa pengupas? Apakah ini menyebabkan masalah keamanan data?
Kami memiliki aplikasi Demo yang sangat kecil bernama "Chirp Messenger" (tersedia di toko Android dan iOS) yang menunjukkan cara kerja SDK kami. Untuk mengirim pesan, pengguna dapat mengetik pesan dan menekan kirim yang akan menyematkan pesan ke dalam nada yang dapat didengar dan memutarnya melalui speaker ponsel saya. Jadi, perangkat apa pun di sekitar, yang menjalankan kit pengembang kami, dapat menerima nada audio ini melalui mikrofon. Nada audio ini diterjemahkan ke frekuensi konstituen dan koreksi kesalahan diterapkan untuk melawan efek kebisingan dan distorsi untuk mendapatkan pesan yang sebenarnya. Dengan cara ini Chirp benar-benar membebaskan semua yang diperlukan adalah mendengarkan nada dan memecahkan kode mereka.
Ada beberapa implikasi keamanan yang dapat digunakan saat mengirim data sensitif melalui Chirp, seperti melapisi beberapa fitur keamanan ke protokol yang ada. Karena Kicauan hanyalah media transfer, Anda dapat menyematkan apa pun ke dalam nada tersebut. Misalnya Anda dapat menggunakan enkripsi RSA atau AES untuk membuat data Anda dienkripsi sebelum mengirimkannya melalui chip dan kemudian mendekripsinya menggunakan kriptografi kunci publik.
5. Apakah Chirp cukup kecil untuk digunakan dengan pengontrol tertanam berdaya rendah? Berapa banyak daya yang dikonsumsinya?
Kami berusaha untuk mengoptimalkan SDK kami semaksimal mungkin. Kami memiliki tim DSP tertanam yang luar biasa yang memotong setiap bit dan byte yang tidak perlu dari kode untuk mengurangi siklus CPU. Alasannya adalah, salah satu area besar di mana kami melihat penyerapan adalah dengan field chip yang tertanam. Terutama jika Anda ingin berkomunikasi dengan daya rendah dan perangkat IoT dengan spesifikasi rendah. SDK kami bahkan dapat berjalan pada prosesor ARM Cortex M4 yang berjalan pada frekuensi 90Mhz dengan RAM kurang dari 100kB.
Pengukuran daya pada pengontrol Cortex-M4, seperti yang diukur pada papan pengembangan kami, sekitar 20mA saat mendengarkan secara aktif dan kurang dari 10uA dalam mode bangun-saat-suara dengan siklus 90 juta per detik. Mode wake-on-sound menggunakan mikrofon daya super rendah dari pabrikan bernama Vesper yang membuat daya nol selalu di mikrofon. Dengan cara ini mikrofon akan secara aktif mendaftar untuk suara dan ketika mendengar bunyi chrip itu akan membangunkan pengontrol Cortex dari mode tidur untuk memecahkan kode data.
6. Berapa jangkauan dan muatan komunikasi untuk Komunikasi Kicauan?
Dalam hal jangkauan, semuanya tergantung pada seberapa keras sinyal ditransmisikan oleh speaker. Semakin tinggi volume siaran, semakin jauh jangkauannya, hal ini karena untuk menerima informasi, mikrofon harus mendengarkannya terlebih dahulu. Kami dapat mengontrol jangkauan cukup hanya dengan mengontrol tingkat tekanan suara dari perangkat pemancar. Di ujung terjauh Anda dapat menyiarkan kicauan ke seluruh stadion yang mengirimkan data Anda ratusan meter atau Anda dapat menurunkan volume speaker kami untuk mengirimkan data Anda di dalam ruangan.
Dalam hal kecepatan data, saluran akustik berisik dan karenanya bukan kecepatan yang dapat digunakan untuk bersaing dengan Bluetooth atau Wi-Fi. Kita berbicara tentang ratusan bit per detik dan bukan dalam megabit. Yang berarti Chirp direkomendasikan untuk digunakan untuk mengirim data kecil seperti nilai token dll. Protokol tercepat kami berjalan pada 2.5kb / detik, tetapi ini untuk skenario gaya NFC jarak pendek. Dalam rentang yang sangat panjang, kecepatan data akan menjadi 10 bit per detik.
7. Karena data dipertukarkan menggunakan gelombang suara, bagaimana ia bisa kebal terhadap kebisingan lingkungan?
Jelas sekali lingkungan di sekitar kita sangat bising, dari restoran hingga skenario industri, kebisingan latar belakang selalu ada. Kami awalnya berasal dari penelitian University College London, Lab Ilmu Komputer yang melihat terutama pada masalah bagaimana berkomunikasi secara akustik di lingkungan yang bising. Dan kami memiliki banyak PhD dan Profesor yang mencoba memecahkan masalah ini. Di sinilah fokus banyak penelitian dan kami memiliki banyak paten di bidang ini.
Sebagai bukti, kami telah beroperasi dengan sukses di pembangkit listrik tenaga nuklir di sini di Inggris. Kami dibawa oleh sebuah perusahaan bernama EDF energy untuk mengirim muatan ultrasonik dalam jarak lebih dari 80 meter di lingkungan latar yang sangat memekakkan telinga hingga 100 desibel sehingga kami harus mengenakan pelindung. Kami masih dapat memperoleh integritas data 100% selama pengujian peralatan selama 18 jam.
8. Apa platform perangkat keras berdaya rendah lainnya yang akan didukung oleh Chirp?
Kami sudah memiliki SDK yang stabil untuk ARM Cortex M4 dan M7 dan selanjutnya kami sedang mengerjakan hanya mengirim SDK untuk ARM Cortex M0 yang merupakan prosesor titik tetap yang tidak memiliki arsitektur floating point. Kami juga mendukung ESP32 melalui platform Arduino dan juga mulai melihat dukungan FPGA juga untuk proses yang sangat efisien.
9. Di mana kicauan saat ini digunakan, dapatkah Anda memberi kami beberapa contoh kasus penggunaan?
Deteksi jarak adalah aplikasi yang sangat bagus. Karena hanya orang di dekat Anda yang dapat mendengar kicauan Anda, ini dapat digunakan sebagai heuristik untuk mengetahui siapa yang ada di sekitar Anda. Kicauan digunakan oleh platform permainan sosial besar yang disebut Roblox sebagai cara bagi para pemain muda untuk mendeteksi orang lain di sekitar mereka, secara efektif menggunakan kicauan ultrasonik. Dengan cara ini saya dapat mengeluarkan ponsel saya dan itu akan bertindak sebagai suar ultrasonik untuk ditemukan oleh pemain lain di ruangan itu untuk memulai sesi permainan.
Kami juga akan meluncurkan kemitraan dengan perusahaan ruang pertemuan besar untuk membantu mereka dengan navigasi dalam ruangan menggunakan Chirp. Saat Anda berjalan dari satu ruangan ke ruangan lain di dalam sebuah gedung, penting bagi perangkat Anda untuk mengetahui ruangan mana Anda berada. Dengan organisasi ini kami menggunakan kicauan sebagai cara untuk laptop atau ponsel Anda untuk mengetahui ruangan mana Anda saat ini dan memungkinkan Anda untuk membuat koneksi ke ruang rapat.
10. Apa persyaratan lisensi untuk Chirps SDK? Loyalitas macam apa yang tercakup?
Untuk bisnis kecil, penghobi dan pembuat DIY Chirp sepenuhnya gratis hingga 10.000 pengguna aktif bulanan. Ini karena kami sangat ingin melihat orang-orang menggunakan teknologi kami dan komunitas pengembang yang bereksperimen dengannya. Selain itu kami juga ingin mendukung usaha kecil. Untuk perusahaan dan pelanggan yang lebih besar, kami cenderung membebankan biaya tahunan kepada mereka