Bluetooth 5: ready for IoT

Beim Erfolg des IoT wird die Bluetoothtechnologie als drahtlose Verbindung zwischen den ‚Dingen‘ und den Host-Systemen eine signifikante Rolle spielen. Ende 2016, bzw. Anfang 2017, soll der neue Bluetoothstandard in der Version 5 von der Bluetooth SIG freigegeben werden.

(Bild: Telit Wireless Solutions GmbH)

Zum einen wird die realisierbare Funkreichweite von Bluetooth deutlich erhöht. Im Vergleich zu heute wird erwartet, dass eine Verbesserung um das Vierfache möglich sein wird. Dies wird erreicht durch eine aufwendigere Signalkodierung. Für Bluetooth Low Energy (BLE) Longrange wird eine unveränderte 1 Megasamples/s Modulation verwendet, jedoch entweder zwei oder acht Samples für die Darstellung eines einzelnen Bits genutzt (entsprechend 125kbps bzw. 500 kbps), so dass FEC (Forward Error Correction) zur Verfügung steht. Insbesondere in der Home Automation, wo häufig mehrere Wände zwischen den Kommunikationspartner sind, oder diese abseits vom Haus im Garten positioniert sind, wird durch diese Erweiterung die Einsetzbarkeit von Bluetooth deutlich erhöht. Aber auch für das Smart City Segment wird Bluetooth nun eine interessante Lösung sein. Die andere, von vielen ersehnte, Erweiterung betrifft den Datendurchsatz. Bluetooth 5 definiert zusätzlich zur Standardmodulationsrate von 1Mbps eine weitere Modulationsrate von 2Mbps. Dadurch wird die maximale Übertragungsgeschwindigkeit fast verdoppelt. Dies führt nicht nur dazu, dass größere Datenmengen in kürzerer Zeit übertragen werden können, auch wird der Stromverbrauch für die Übertragung einer bestimmten Datenmenge reduziert, da der Stromverbrauch in erster Linie von der Dauer der Nutzung der Funkstrecke abhängt. Bei den 2Mbps handelt es sich allerdings um einen theoretischen Wert. In der Praxis wird dieser durch Protokolloverhead eher bei 1,6Mbps für Datentransfer in beide Richtungen liegen. Das heißt, die Übertragungen von Daten in eine Richtung, z.B. zu einem Smartphone oder Tablet, liegen eher bei maximal 700-800kbps.

Advertising Extensions

Ein weiteres wichtiges Feature von Bluetooth 5 sind die sogenannten ‚Advertising Extensions‘. Diese erlauben die Fortsetzung eines Advertisings außerhalb der Advertising-Kanäle. Anwendungen wie Beacons und das kommende Smart Mesh, welche auf Broadcast-Fähigkeiten basieren, profitieren von der erhöhten Datenmenge, da die Broadcast-Kapazität deutlich erhöht wird und mehr Informationen enthalten sein können. Broadcast bedeutet, dass es keinen expliziten Verbindungsaufbau zwischen den beteiligten Bluetoothgeräten gibt. Die gesendeten Daten können allerdings mit jedem beliebigen Bluetoothgerät empfangen und mitgelesen werden. Obwohl sichtbar für jeden, bedeutet das nicht notwendigerweise, dass die Daten auch von beliebigen Teilnehmern verstanden werden. Die Daten können auch bei einem Broadcast verschlüsselt werden. Anwendungen wie Personen- oder Warentracking, Indoor Navigation und Smart Lighting können so noch einfacher und mit erhöhtem Funktionsumfang realisiert werden. Bei all den Änderungen werden Bluetooth 5 Geräte dennoch abwärtskompatibel zu Bluetooth 4.x Geräten bleiben. Nahezu alle relevanten Neuerungen in Bluetooth 5 sind optional in der Implementierung. Dies bedeutet allerdings auch, dass bei der Bluetooth 5 Implementierung in Gerät A ein anderes Featureset zur Verfügung stehen kann als in Gerät B. Von außen ist dieses nicht erkennbar, da beide Geräte nach Bluetooth 5 qualifiziert werden können. Es ist aber zu erwarten, dass aufgrund der hohen Nachfrage nach immer größer werdenden Datenmengen die aller meisten Geräte die hier genannten Bluetooth 5 Features unterstützen werden. Bluetooth 6 wird diesen Trend weiter vertiefen und gerade im Hinblick auf Lokalisierungsanwendungen einige Neuerungen bringen. Telit arbeitet bereits jetzt an Sensor-to-Cloud-Lösungen, die Bluetooth 5 kompatibel sind. Das gerade angekündigte neue Bluetooth Low Energy Modul ‚BlueMod+S42‘ erfüllt die Voraussetzungen für eine spätere Bluetooth 5 Qualifizierung und ist für Mesh-Anwendungen vorbereitet.