Das Schlagwort Bluetooth Low Energy ist eng mit dem Internet of Things verknüpft. Erfahren Sie welche Vorteile der Funkstandard für private und kommerzielle Anwendungen hat.

Bluetooth Low Energy, kurz als Bluetooth LE oder BLE bezeichnet, ist eine Funktechnik, mit der sich innerhalb eines begrenzten Radius Geräte wie Smartphones, Laptops und weitere smarte Devices vernetzen lassen. Der Standard grenzt sich insofern von Bluetooth ab, also dass er nicht für eine stehende Datenübertragung ausgelegt ist, sondern für den kurzzeitigen Austausch kleiner Datenmengen.

Bei Bluetooth LE steht der Stromverbrauch im Mittelpunkt, denn herkömmliche Bluetooth Verbindungen können den Akku eines Smartphones schnell leer saugen. Um dies zu vermeiden werden bei Bluetooth Low Energy kleine Datenpakte in Intervallen ausgetauscht, eine stehende Verbindung zwischen den Geräten ist unnötig. Um weitere Anwendungsgebiete zu erschließen, kann bei Bluetooth LE durch die relativ kurze Distanz zwischen Sender und Empfänger die Signalstärke zur Triangulation für Ortungssysteme verwendet werden.

Bluetooth LE nutzt dabei den gleichen Frequenzbereich wie das klassische Bluetooth – 2,4 GHz im freien ISM-Frequenzband, wie auch WLAN. Mit der Verbreitung des neuen Bluetooth 5 Standards können je nach Nutzung die Datenrate (bis zu 2 MBit/s) oder die Reichweite (mit LE Long Range) von Bluetooth LE angepasst werden. Hierdurch ergeben sich besonders im IoT Bereich Verbesserungen und neue Anwendungsbereiche.

Bluetooth LE für Privatanwender

Den größten Boom im privaten Bereich erlebte Bluetooth LE mit der Verbreitung von Wearables wie Smartwatches und Fitnesstrackern, denn praktisch alle Smartphones können Bluetooth LE nutzen. Dank dem Internet of Things (IoT) werden zukünftig noch weitere smarte Geräte mit Bluetooth LE unseren Alltag erleichtern. Dabei gehört Bluetooth LE neben WLAN zu den meist genutzten Übertragungsstandards für das IoT.

Bluetooth LE Energy wird bei smarten Devices besonders dann eingesetzt, wenn nicht konstant Daten übertragen werden müssen oder auf eine lange Akkulaufzeit geachtet werden muss. Hierzu zählen beispielsweise die Übertragung der Herzfrequenz von der Smartwatch am Handgelenk oder das Übertragen der Wohnungstemperatur vom Messfühler zur Steuerungseinheit der Heizung.

Bluetooth LE für die kommerzielle Nutzung

Doch nicht nur für Privatanwender bietet Bluetooth LE interessante Möglichkeiten, auch Firmen und öffentliche Einrichtungen profitieren auf vielfältige Weise von der Technologie. Bei der kommerziellen Nutzung von Bluetooth LE steht allerdings ein anderer Nutzungsansatz im Mittelpunkt als für Privatanwender. Nicht der einzelne Nutzer steht im Zentrum, sondern die Vernetzung größerer Areale mit Hilfe von Bluetooth Beacons oder Locators. Ist ein solches Netzwerk gespannt, ergeben sich verschiedene Möglichkeiten für die Nutzung.

Indoor-Positionierungssysteme (IPS) und Real Time Location System (RTLS)

Das größte Anwendungsfeld sind dabei Indoor-Ortungssysteme, für die oftmals die Begriffe Indoor-Positionierungssysteme (IPS) und Real Time Location System (RTLS) verwendet werden. Klar voneinander abgegrenzt sind die Begriffe nicht. Da globale Positionierungssysteme wie GPS innerhalb von Gebäuden nicht zuverlässig genutzt werden können, sind Alternativen nötig. Hier bietet sich besonders Bluetooth LE an.

Für die Nutzung von Bluetooth LE als Indoor-Ortungssystem sind grundsätzlich zwei Arten der Positionsermittlung zu unterscheiden. Zwar beruhen beide Arten der Ortung auf der Messung der Signalstärke der Bluetooth-Geräte zueinander (angegeben in RSSI = Received Signal Strength Indicator), sie unterscheiden sich jedoch darin, an welcher Stelle die Signale verarbeitet werden. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass beide Arten der Positionsermittlung parallel genutzt werden.

Dezentrale Positionsermittlung

Bei der dezentralen Positionsermittlung wird die Positionsberechnung von Endgeräten wie Smartphones durchgeführt. Hierfür werden Bluetooth Beacons im Raum installiert und eingemessen. Die Beacons senden in regelmäßigen Intervallen ein Bluetooth Signal ab, welches dann von einem Empfangsgerät wie einem Smartphone oder Tablett verarbeitet wird. Mithilfe einer App kann das Empfangsgerät dann die Position im Raum im Verhältnis zu den Beacons triangulieren.

Die Reichweite und die Genauigkeit für die Ortung hängen vom Grundriss des Gebäudes ab. Neuere Beacons, wie etwa von Mist Systems, können dank künstlicher Intelligenz Veränderungen im Raum oder unterschiedliche Endgeräte wahrnehmen und ausgleichen und somit präziser orten. Die Mist Systems Beacons verfügen darüber hinaus über den Vorteil, dass über eine Cloudanwendung virtuelle Beacons positioniert werden können, so dass die Zahl an physikalischen Beacons verringert werden kann.

Dieses Verfahren zur Positionsermittlung eignet sich besonders für die Indoor Navigation oder dem Tracking von Kunden und Gästen mit Smartphones. Für dieses Verfahren muss lediglich Bluetooth auf dem Empfangsgerät aktiviert sein, dem Nutzer eine App bereitgestellt werden und aus Datenschutzgründen ein Einverständnis durch den Nutzer eingeholt werden.

Zentrale Positionsermittlung

Die zentrale Positionsermittlung ist besonders für das Tracking von Assets und Personen in einer festen Umgebung wie in Warenhäuser, Produktionsstätten oder Krankenhäusern geeignet. Hierbei wird die Berechnung der Position von einem Server übernommen.

Anstatt von Beacons wird bei dieser Variante zumeist von Locators gesprochen. Die Locators werden wie die Beacons ebenfalls an genau definierten Orten installiert, für diese Art der Positionsermittlung jedoch mit einem zentralen Server vernetzt. Auch hierfür eigenen sich die Access Points von Cisco Meraki und Mist Systems, da beide über eine Anbindung an die Cloud Verfügungen und bereits Tools für diese Art des Trackings bereitstellen.

Die Objekte oder Personen, die getrackt werden sollen, werden mit einem Bluetooth Tag ausgestattet. Dieses Tag sendet in regelmäßigen Abständen, je nach erwarteter Bewegungsrate, ein Signal an den Locator. Der Locator leitet alle empfangenen Signale an den Server weiter, auf welchem eine Locator Engine mittels Triangulation die Position der Tags berechnet. Durch eine Erweiterung der Bluetooth 5.1 Spezifikationen ist es nun möglich Richtungsdaten zu erfassen, welches die Genauigkeit dieser Positionsermittlung bis auf wenige Zentimeter verbessert.

Fazit

Die Möglichkeiten zur Positionsermittlung eröffnen besonders im kommerziellen Bereich neue Möglichkeiten der Interaktion mit dem Kunden und eine neue Sicht auf die eigenen Ressourcen. Die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten von Bluetooth LE sind aus diesem Grund auch die Stärke der Technologie. Darüber hinaus erlauben es moderne Access Points, wie von Cisco Meraki und Mist Systems nicht nur beide Arten der Positionsermittlung zu nutzen, sondern auch WLAN und Bluetooth zu kombinieren. Besonders die Vereinigung dieser beiden Technologien erlaubt ungeahnte und vielfältige Nutzungsmöglichkeiten für Handel, Gastronomie und Industrie.