Smarter Funkstandard Bluetooth 5: schneller, weiter, sparsamer

Rund Fünf Jahre nachdem das erste Smartphone mit Bluetooth Low Energy, der vierten Generation des Nahfunkstandards erschien geht die Bluetooth Special Interest Group in die nächste Runde. Bei einigen Neuerungen, die Bluetooth 5 im Gepäck hat, werden speziell Smart Home und IoT Anwender aufhorchen. Das ist kein Zufall, sondern klares Ziel des Spezifikations-Updates. Welche Verbesserungen bringt die Bluetooth Generation Fünf?

Der Funkstandard Bluetooth 5 bietet ganz neue Möglichkeiten

Bluetooth 5 im Überblick

Nach der fast babylonisch anmutenden Sprachverwirrung um die Bluetooth Version 4, die neben der Versionsnummer auch unter den Namen Bluetooth Low Energy, LE, Smart und dem Kürzel BLE bekannt ist, soll die fünfte Generation schlicht Bluetooth 5 genannt werden. Darauf hatte Mark Powell, der Geschäftsführer der Bluetooth SIG, bereits im Juni dieses Jahres bei der Ankündigung des überarbeiteten Standards mit Nachdruck hingewiesen. Die offizielle FAQ zur fünften Bluetooth Generation schreibt trotzdem Bluetooth 5.0 und erklärt diese Diskrepanz so, dass in Dokumenten, die sich auf technische Eigenschaften der Spezifikation beziehen, die Angabe der exakten Versionsnummer erlaubt ist. Für die Vermarktung Bluetooth-fähiger Geräte sollten Sie jedoch immer die Schreibweise "Bluetooth 5" verwenden.

Was ist neu bei Bluetooth 5?

Wesentliche Erweiterungen bringt Bluetooth 5 in Form einer auf gut das achtfache gesteigerten Kapazität der Datenpakete, einer bis viermal größeren Reichweite und doppelten Geschwindigkeit im Stromsparmodus, aber auch neuer Features. Im Fokus der Änderungen liegt die Funktionalität für das IoT. Das heißt konkret, die Anwendung von Bluetooth Funkverbindungen in einem Umfeld vieler, kleiner Geräte mit limitierten Ressourcen, insbesondere auch bezüglich der Stromversorgung, die über weitere Strecken, vorzugsweise in Gebäuden miteinander kommunizieren. Also in einer Umgebung, in der Wände und Einrichtungsgegenstände den Funkverkehr behindern und die Reichweite einschränken.

Bluetooth 5 mit doppelter Geschwindigkeit

Bluetooth 5 erlaubt eine Verdoppelung der Bandbreite, sodass eine Datenübertragung mit bis zu 2 Mbit pro Sekunde möglich wird. Das ist ein unmittelbarer Vorteil, kann sich gerade im IoT aber auch vorteilhaft auf den Energieverbrauch auswirken. Je schneller eine Datenübertragung beendet ist, umso eher kann ein Gerät wieder in den Strom sparenden Schlafmodus wechseln. Die höhere Datengeschwindigkeit müssen Sie aber nicht unbedingt nutzen, um Bluetooth 5 kompatibel zu sein. Die Beschleunigung des Datenverkehrs ist nur eine Option, die Bluetooth Geräte einsetzen können, die große Datenmengen zu übertragen haben. Bei IoT-Devices kann das zum Beispiel bei einem OTA Firmwareupdate der Fall sein oder wenn ein Sensor offline gesammelte Daten übermittelt.

Bluetooth 5 für das Smart Home

Vierfache Reichweite dank Bluetooth 5

Die mit Bluetooth auch in der Version 4.0 bis 4.2 erzielbare Reichweite wird oft unterschätzt. Der Grund ist, dass viele Geräte die Grenzen der Spezifikation gar nicht ausnutzen, um den Energiebedarf zu beschränken. Auch Bluetooth 5 bietet nicht zwangsläufig eine größere Reichweite, Sie können sie aber bei vergleichbarem Stromverbrauch auf das Vierfache einer Bluetooth 4.2 Anwendung erweitern. Damit unterstützt Bluetooth 5 insbesondere Smart Home Szenarien, mit Geräten, die in verschiedenen Räumen eines Gebäudes installiert sind. Ebenfalls ein spezieller Vorteil von Bluetooth 5 ist in dieser Hinsicht, dass die Spezifikation eine flexible Anpassung der konkreten Leistungsdaten an die jeweilige Anwendung erlaubt. Als Entwickler von IoT und Smart Home Lösungen bietet Ihnen Bluetooth 5 somit genügend Freiheitsgrade, um einen optimalen Kompromiss zwischen Reichweite, Datengeschwindigkeit und Energiebedarf Ihrer Geräte zu finden.

Achtfache Datenkapazität bei Bluetooth 5

Einen besonders großen Schritt nimmt Bluetooth 5 in Bezug auf die Erweiterung der Kapazität der Datenpakete. Statt 31 Byte, wie bei Bluetooth 4.2, kann die neue Version bis zu 255 Byte in einem Paket übermitteln. Das erlaubt eine effizientere Nutzung der verfügbaren Funkkanäle und ist gerade im vielgenutzten 2,4 GHz Band ein deutlicher Vorteil. Die vergrößerte Datenkapazität der Pakete erweitert unter anderem das Spektrum der Aufgaben, die sich mit dem Versenden eines einzelnen Datenpakets abwickeln lassen und somit besonders schnell abgeschlossen sind. Besonders vorteilhaft ist das bei verbindungslosen Bluetooth 5 Diensten, den sogenannten Beacons.

Reichhaltigere Beacon Anwendungen in Bluetooth 5

Die Datenübertragung erfolgt bei Bluetooth normalerweise so, dass zwei Stationen sich zunächst gegenseitig authentifizieren und dadurch eine Verbindung aufbauen, über die sie dann den Datentransport abwickeln. Das ist nicht in allen Anwendungsfällen notwendig und führt zu überflüssigem Datenverkehr, wenn zum Beispiel eine Station ausschließlich Daten sendet, die interessierte Empfänger in der Umgebung nach Belieben nutzen können. Vergleichbar ist das mit einem klassischen Radiosender, der auch keine Rückmeldung von den Rundfunkgeräten erhält, die seine Sendungen empfangen. Bluetooth Beacons können zum Beispiel lokal touristische Informationen bereitstellen, die Sie auf einem Smartphone anzeigen können, oder Hinweise für die Orientierung in großen Gebäuden. Mit der vergrößerten Datenkapazität von Bluetooth 5 kann gut die achtfache Datenmenge in einem einzelnen Paket gesendet werden. Das ermöglicht einen wesentlich reicheren Informationsgehalt der verbindungslosen Dienste mit Bluetooth 5.

Bluetooth 5 expansive

Weniger Störungen aus angrenzenden Frequenzbändern

Sender in den gleichen, aber auch in angrenzenden Frequenzbändern beeinflussen die Zuverlässigkeit und die Geschwindigkeit von Datenübertragungen per Funk. Das ist ein Problem speziell im 2,4 GHz Bereich, der neben Bluetooth ebenfalls häufig für WLAN genutzt wird, zusätzlich aber auch in der Nähe von LTE Frequenzen liegt. Die Bluetooth 5 Spezifikation enthält ein neues Feature, das Interferenzen mit Sendern in benachbarten Frequenzbändern erkennen und verhindern kann, die sogenannten Slot Availability Masks.

Ist Bluetooth 5 zu den älteren Standards kompatibel?

Existierende Bluetooth Anwendungen nutzen insbesondere die 2er- und 4er-Versionen des Standards. Das sind die klassische Variante und die Versionen mit verringertem Energiebedarf. Die Kompatibilität von Bluetooth 5 Applikationen zu den Versionen 4.0 bis 4.2 (Bluetooth Smart oder LE) ist gewährleistet, wenn sie die Low Energy Eigenschaften von Bluetooth 5 implementieren. Geräte die zusätzlich die Basic Rate oder Enhanced Data Rate Features implementieren, sind auch zu klassischen Bluetooth Anwendungen ab Version 1.1 kompatibel, die BR respektive EDR unterstützen.

Wird Bluetooth 5 der Standard für das Smart Home?

Eine fast unüberschaubare Zahl von Protokollen bietet sich für die Smart Home Vernetzung an. Für Bluetooth 5 spricht zunächst die breite Verfügbarkeit von Bluetooth Hardware, insbesondere bei Smartphones und anderen Mobilgeräten, die vorzugsweise für die Interaktion mit Smart Home Anwendungen eingesetzt werden. Durch den Fokus auf IoT Anwendungen, mit ihren typisch knappen Ressourcen, baut Bluetooth 5 den Vorsprung im Smart Home weiter aus. Aber selbst wenn Bluetooth 5 nicht in absehbarer Zeit alle anderen Funkstandards aus dem Smart Home verdrängt, können Sie sich bei der Entwicklung von IoT Anwendungen auf die Verfügbarkeit dieser Netzwerklösung in besonderem Maß verlassen.

homeandsmart Redaktion Alina Günder

Ausgebildete Veranstaltungskauffrau bei der FUNKE Mediengruppe, Studium der Literatur- und Kulturwissenschaften in Dortmund. Längere Auslandsaufenthalte, um Perspektiven zu wechseln. Praktika in Radio- und Printredaktionen sowie im Online-Marketing. Selbständige Autorentätigkeit bei verschiedenen Onlineformaten. Heute Redakteurin bei homeandsmart.de mit einem kritischen Blick auf neue Technologien. Dabei immer im Fokus: Wie kann smarte Technik unseren Alltag erleichtern?

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