Bluetooth Low Energy

Eine der Funkstandards im IoT und IIoT-Kontext, ist Bluetooth Low Energy. Bluetooth Low Energy wird auch als BLE oder Smart Bluetooth vermarktet und ist quasi die IoT-Variante des Bluetooth-Systems. Dabei ist Bluetooth Low Energy bereits in der Bluetooth 4 Core-Spezifikation festgehalten worden. Und wie das Wort im Grunde genommen schon verrät, ermöglichst es eine möglichst stromsparende Variante der drahtlosen Kommunikation. Als Standard hat sich Bluetooth Low Energy bereits 2010 etabliert und unterstützt zwei unterschiedliche Formen der Kommunikationsmodelle. Einmal das Observer/ Broadcaster-Prinzip. Dabei ist es so, dass ein Gerät periodisch ein Broadcast an alle Empfänger sendet. Die jeweiligen Empfänger, die Observable, warten also auf diese Broadcast-Nachricht und können darauf reagieren, und dadurch, dass das eine eindeutige Kommunikation ist, das heißt, der Empfänger kann wirklich nur empfangen, sprechen wir hier von einer einseitigen Kommunikation. Der Vorteil dieser Art der Kommunikation ist, dass sie außerordentlich günstige Hardwarekomponenten erlaubt. Und so hat beispielsweise Apple ein System iBeacon entwickelt, was genutzt wird auf Basis der Observer/ Broadcaster-Technologie, in der Form, dass beispielsweise innerhalb eines Museums mehrere Broadcaster installiert werden, das Smart von selber dann als Observer arbeitet und mit einer App in der Lage ist, die jeweiligen Bluetooth-Signale zu empfangen. Und dadurch, dass jeder Sender eine eindeutige Kennung, eine eindeutige UID hat, ist man dann in der Lage zu ermitteln über die jeweilige Signalstärke, wo sich das Device gerade befindet. Die nächste Kommunikationsform ist das Peripheral/ Central, und das ist eigentlich die eher bekannte normale bidirektionale Kommunikation, die wir mit Bluetooth gewohnt sind. Hierbei ist es so, dass das Peripheral im Grunde genommen eine Offerte anbietet, nämlich die, dass es Verbindungen managen kann und diese dann auch ganz eindeutig so bewirkt, dass sich sogenannte Centrals an diesem Peripheral anbinden können, um ein Verbindungsaufbau anschließend zu realisieren. Das ist also das, wie wir es klassisch im Bluetooth-Kontext kennen. Der Riesenvorteil auch hier ist, dass die Peripherals sehr kostengünstig produzierbar sind, und dass die jeweiligen Centrals in der Lage sind, als an sogenannten Master auch mehrere Peripherals ohne Probleme zu connecten und gleichzeitig zu bedienen. Dass ist das, was das Smartphone macht, wenn es beispielsweise mit einem Fitness Tracker verbunden ist oder auch gleichzeitig noch mit einem Bluetooth-Lautsprecher. Bluetooth Low Energy hat ganz klar definierte Vor- und Nachteile. Der Hauptvorteil ist, dass er weltweit sehr stark verbreitet ist und quasi als Standard gilt, und er natülich sehr stromsparend ist im Vergleich zu WLAN oder ZigBee, was wir uns gleich noch anschauen werden. Der Nachteil ist allerdings, dass Bluetooth Low Energy doch durchaus störungsanfällig ist. Das liegt unter anderem auch daran, dass es im gleichen Frequenz-Bereich wie WLAN arbeitet, also bei 2,4 Ghz. Außerdem hat man mit Bluetooth Low Energy starke Latenz-Schwankungen. Dies liegt daran, dass die Daten in Intervallen gesendet werden. Stehen aber zum Anfang eines solchen Intervalls noch keine Daten zur Verfügung, so wird das Intervall unmittelbar beendet. Und es muss auf das nächste Intervall gewartet werden, um dann die Daten zu schicken, was dann zu der entsprechenden Latenz führt. Außerdem kann es durch Störungen wie zuvor durch WLAN zum Beispiel, dazu kommt, dass die Daten eines Intervalls als invalider gekennzeichnet werden, wodurch ein erneutes Senden notwendig wird.