Basics Was bedeutet Bluetooth Low Energy?

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Bluetooth ist mittlerweile jeder Smartphonenutzerin und jedem Smartphonenutzer ein Begriff. Was Bluetooth Low Energy ist, wofür die Technologie eingesetzt wird und wie sie funktioniert, lesen Sie hier.

Die Funktechnik Bluetooth, die die Bluetooth Special Interest Group (SIG) in den 90er Jahren entwickelte, verdankt ihren Namen dem dänischen König Harald Blauzahn. Auch das Logo der Bluetooth Technologie ist aus den altnordischen Runen der Initialen des Königs zusammengestellt, der während seiner Herrschaft Teile Norwegens und Dänemarks vereinte.

Bluetooth Low Energy, auch Bluetooth LE oder BLE, wurde später entwickelt und Ende 2009 formell als Teil von Bluetooth 4.0 vorgestellt.

Zunächst entwickelte die SIG Bluetooth smart, den Vorläufer von Bluetooth LE. Es war Teil von Bluetooth 4.0 und konnte sich nur mit anderen Bluetooth smart Geräten verbinden. Der nächste Schritt waren Bluetooth smart-ready Geräte, die über ausgeprägtere Verbindungsmöglichkeiten verfügten . Diese Neuerungen führten schließlich zu der Entwicklung von Bluetooth LE, und ab Bluetooth 5.0 benutzte man die Bezeichnung Bluetooth smart nicht mehr.

Wie funktioniert Bluetooth Low Energy?

Bluetooth LE ist eine low power wireless technology, die Daten über 40 Kanäle im 2,4-GHz-ISM-Frequenzband überträgt. Genau wie Bluetooth classic ist BLE eine Funktechnik, mit deren Hilfe sich Geräte im Umkreis von 10-50 Metern verbinden lassen. Dabei benötigt man immer zwei Geräte, die verschiedene Rollen einnehmen. Im Fall von BLE gibt es den Observer, ein Gerät, das nur Daten empfängt. Das Gegenstück dazu ist der Broadcaster, der nur Daten sendet. Es gibt die Peripheral-Geräte: Der ‚Slave‘ ist dafür zuständig, Verbindungsanfragen zu senden, während sein Gegenstück, der ‚Master‘, keine solcher Anfragen sendet, sondern sie empfängt. Das ist beispielsweise bei der Verbindung zwischen Handy und PC der Fall. Um eine Verbindung herzustellen, gibt es drei Anmeldekanäle, auf denen die Bluetooth LE Geräte nacheinander Aufmerksamkeitshinweise senden. Welches Gerät der Master und welches der Slave ist, steht nicht von Anfang an fest. Die möglichen Slaves senden immer wieder Aufmerksamkeitshinweise in den Kanälen und der mögliche Master ist eher passiv. Wenn ein Gerät auf einen solchen ausgesendeten Aufmerksamkeitshinweis reagiert, wird es zum Master.

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Wenn zwei BLE-Geräte kommunizieren, ist ein Gerät der sogenannte Client und ein weiteres der Server. Server besitzen Zustandsdaten und Clients können diese nutzen. Das funktioniert beispielsweise, wenn man einen Schlüsselfinder benutzt: Ein Gerät hat die Daten darüber, wo sich der Schlüssel befindet. Das andere kann darauf zugreifen und über ein Signal wird ein Geräusch produziert, wodurch der Schlüssel gefunden wird. Ein Gerät übernimmt also einen größeren Anteil an Arbeit und Energie, das zweite kommt mit weniger aus.

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Warum Bluetooth Low Energy?

Stellt man den Vergleich Bluetooth Classic vs. Bluetooth LE auf, sind die Vorteile schnell ersichtlich: BLE hat einen deutlich geringeren Energie- und Stromverbrauch als Bluetooth classic. Die BLE-Chips benötigen nur eine sehr kleine Batterie, die mehrere Jahre hält. Auch wenn BLE aus der Bluetooth Idee heraus entwickelt wurde, ist es kein Ersatz für Bluetooth classic, sondern eine neue Technologie, die sich mehr auf das Internet der Dinge und IoT-Applications konzentriert. Bluetooth Low Energy wird in unterschiedlichen Bereichen eingesetzt, beispielsweise in der Anwendung von Spielzeug, Fitness-Trackern, Sensoren, Smartwatches oder in der Medizin. Auf den gängigen Smartphones und Tablets ist BLE bereits verbreitet und überall installiert.

Bluetooth LE wurde ursprünglich entwickelt, um die Kommunikationsfähigkeit zwischen Geräten zu verbessern. Das funktioniert nicht nur von Punkt zu Punkt, sondern auch in größer angelegten Gerätenetzwerken. Mittlerweile wird die Technologie häufig zur Bestimmung der Position von Geräten eingesetzt, um auch in Innenräumen Positionen präzise erfassen zu können. Mit Bluetooth LE können User unter anderem die Entfernung eines Gerätes bestimmen, aber auch die Richtung und Anwesenheit.

Auch für Industrie 4.0 und das Industrial Internet of Things (IIoT) spielt BLE eine zentrale Rolle. Durch den GATT-Server, der mit BLE neu eingeführt wurde und Daten bereitstellt, die ein GATT-Client bei Bedarf abfragen kann (wie beim Beispiel mit dem Schlüsselfinder) wird Bluetooth Low Energy zur ersten Wahl für die drahtlose Anbindung von Sensoren.

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Funktioniert Bluetooth LE auch bei Android Geräten?

Ob Bluetooth Low Energy auf den unterschiedlichen Endgeräten funktioniert, hängt von der Aktualität der Softwareversionen ab. Es soll BLE auch als Einzelchips geben, die mit Bluetooth Classic Geräten kompatibel sind. Bei den bisherigen Geräten wird Bluetooth LE bei Android ab der Version 4.3 unterstützt, die es seit etwa neun Jahren gibt. Damit war Android ca. zwei Jahre später dran als Apple. Das Betriebssystem unterstützte BLE bereits zwei Jahre vorher, seit der Softwareversion iOS 5.

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