Bluetooth im industriellen Umfeld

Als in den 90er Jahren der Bluetooth-Standard durch die Bluetooth Special Interest Group definiert wurde, lag der Schwerpunkt der Anwendung eindeutig im Konsumbereich.

BluetoothHaupteinsatzgebiete waren Freisprecheinrichtungen für Mobiltelefone und der Ersatz von verdrahteten RS232-Verbindungen. Eine Besonderheit von Bluetooth war von Beginn an, dass ein komplett neuer Protokollstapel definiert wurde.
Während z.B. WLAN (802.11B/G/N) vereinfacht gesagt eine Netzwerkschnittstelle zur Paketübertragung definiert, auf die dann weitere Protokolle wie TCP/IP aufsetzen, definiert Bluetooth von der Funkverbindung über den Kommunikationsaufbau bis zu Anwendungsprofilen alle benötigten Schichten.
Hierdurch wird eine Integrität der Komponenten erreicht, allerdings um den Preis, dass ein mit Bluetooth kompatibles Gerät eine vergleichsweise hohe Softwarekomplexität aufweist, da es diverse miteinander verzahnte Schichten implementieren muss.

Dies stellte zumindest bis von einigen Jahren ein ernstzunehmende Hürde bei kostensensiblen Anwendungen dar. Während eine einfache serielle Verbindung von jedem Mikrocontroller realisiert werden kann, benötigt man für eine entsprechende Verbindung über Bluetooth neben der reinen Funk-Hardware auch einen Prozessor mit einer guten Ausstattung an Hauptspeicher und Leistung.
Auch zeigte die Praxis, dass Bluetooth-Verbindungen trotz klarer Spezifikation aller wesentlichen Aspekte oft instabil waren, was besonders beim Wiederaufbau nach Signalverlust zum Tragen kam, wie er bei Funkanwendungen absolut unvermeidlich ist.

Bluetooth 4.0

Bereits 2009 fand mit der Revision 4.0 eine grundlegende Erweiterung des Bluetooth Standards statt, um zusätzliche Anwendungsmöglichkeiten zu eröffnen.

Bluetooth 4.0 selbst ist zu allen vorigen Versionen abwärtskompatibel, was häufig missverständlich dargestellt wird.  Der neue, zusätzliche eingeführte Bluetooth Low Energy Protokollstack, ist allerdings nicht kompatibel zu älteren Versionen.

Bluetooth LE

Zweck von Bluetooth LE – BLE – ist es, eine energieminimierte Kommunikation zu ermöglichen. Dies geschieht zum einen durch veränderte Leistungsdefinitionen in den unteren Schichten, zum anderen aber auch dadurch, dass die Notwendigkeit zur Aufrechterhaltung von Verbindungen weitestgehend entfällt. Ein Gerät sendet nur dann, wenn dies unumgänglich ist. Eine Information muss explizit angefordert werden und wird dann bei Bedarf ausgeliefert.

Weiterhin wurden diverse neue Low-Power-Modi definiert, um Geräte so lang wie möglich im Ruhezustand halten zu können.

Eine prominente Anwendung von BLE ist es, ein Device nur das sogenannte Advertising durchführen zu lassen, d.h. im Wesentlichen einen eindeutigen Namen zu senden, ohne je eine echte Kommunikation durchzuführen. Dies dient Ortungszwecken und wird beispielsweise von Apple unter dem eingetragenen Warenzeichen iBeacon vermarktet.

Bluetooth in der Industrie

Im industriellen Umfeld spielte Bluetooth bislang nur eine untergeordnete Rolle. Mit dem Preisverfall bei Mikrocontrollern und dem Wunsch nach kabelloser Vernetzung sind jedoch eine Reihe von Szenarien entstanden, die den Einsatz insbesonderen von BLE auch in diesem Segment interessant machen.

Als Beispiel seien autonome Überwachungssensoren genannt, die Größen wie Temperatur, Druck etc. in einer Fertigungshalle erfassen und weitergeben.

Gerne beraten wir Sie in der Konzeption, Einführung und Umsetzung Ihrer Bluetoothprojekte in Hard- und Software.