Wireless - Bluetooth

Bluetooth (IEEE 802.15.1)

Bluetooth ist einer der am weitesten verbreiteten Funkstandards im 2.4 GHz ISM-Band, der sich zum Austausch von Daten, über kurze Distanzen, für stationäre und mobile Anwendungen eignet.

Classic Bluetooth

Classic Bluetooth wird typischerweise zur Übertragung von Streaming Daten verwendet. Durch 79 nicht-überlappende Kanäle, ein adaptives Frequenzsprungverfahren (1.600 Hops/s) und eine Fehlerkorrektur (Forward Error Correction) verhält sich Classic Bluetooth sehr robust bei Störungen durch andere Sender im gleichen Frequenzband. Classic Bluetooth wird hauptsächlich als Ersatz für Kabel zur Übertragung serieller Daten (z.B. Audio) verwendet. Mit bis zu 7 gleichzeitigen Verbindungen können aber auch kleine Netzwerke (Scatternet) aufgebaut werden, um Maschinen mit Aktuatoren oder Sensoren zu verbinden. Die Kompatibilität mit anderen Geräten wird durch standardisierte Profile (z.B. SPP, HFP, DUN, PAN usw.) sichergestellt.

Classic Bluetooth Eigenschaften:

• Reichweite über 300m
• Bluetooth 2.1+EDR (Enhanced Data Rate) erreicht Datenraten von 2.1 MBit/s (1.5 Mbit/s netto)
• Latenzzeiten 5-10 ms
• 128-bit Verschlüsselung
• Hohe Systemdichte im gleichen Funkbereich
• Sehr robust duch Adaptive Frequency Hopping (AFH), Forward Error Correction (FEC) und schmalbandige Frequenz Kanäle (1 MHz)

Bluetooth Low Energy

Mit Version 4.0 wurde 2011 eine neue Revision des Bluetooth Standards vorgestellt, zu der u.a. die Einführung von Bluetooth Low Energy (BTLE) gehört. Anders als Classic Bluetooth ist Bluetooth Low Energy jedoch kein Streaming Standard, sondern überträgt einzelne Datentelegramme. In Verbindung mit sehr schnellen Verbindungszeiten (innerhalb weniger ms), wird so möglich sehr viel Energie gespart. Damit ist der neue Standard ideal geeignet als Übertragungstechnik für Sensoren, Aktuatoren und anderen Geräten im Internet of Things (IoT). Je nach Anwendungsfall können BTLE Geräte bis zu 10 Jahre aus einer einzigen Knopfzelle versorgt werden.

Bluetooth Low Energy Eigenschaften:

• Reichweite über 350m
• Datendurchsatz bis zu 55kbit/s (netto) mit dem u-blox Serial Port Service
• Stromaufnahme (u-blox NINA-B1):
  • Sleep: ca. 300 nA
  • Idle: ca. 2 µA
  • Transmit (@ 0dBm): <7mA
• Hohe Systemdichte im gleichen Funkbereich
• Robust duch Adaptive Frequency Hopping (AFH)
• schneller Verbindungsaufbau (innerhalb weniger ms)

Übersicht u-blox Bluetooth Module