Bluetooth (INFORMATIONEN): Versionen, Reichweite, Frequenzen und Protokolle

Bluetooth – INHALTSVERZEICHNIS

1. Was ist Bluetooth?
2. Herkunft des Namens Bluetooth
3. Bluetooth-Versionen
4. Bluetooth-Rechweite
5. Bluetooth-Frequenz
6. Bluetooth und Übertragungssicherheit
7. Bluetooth-Protokolle
8. Bluetooth-Profile
9. Bluetooth Smart und Smart ready
10. Ältere Bluetooth-Versionen
11. Was bringt das neueste Bluetooth 6.2?

Was ist Bluetooth?

Bluetooth ist ein Standard für die drahtlose Kommunikation zwischen zwei oder mehreren elektronischen Geräten wie Tablet, Mobiltelefon, Kopfhörer, Sporttester und mehr. Der Eingang in den PC für das Bluetooth-Signal kann der Bluetooth-USB- Adapter sein. Es wird verwendet, um Audio, Video und andere Dateien zu übertragen. Das Signal wird auch als Sicherheitslokator verwendet. Bluetooth wurde 1994 von Ericsson erfunden, um eine Alternative zu Kabelverbindungen für mobile Geräte zu schaffen.

Herkunft des Namens Bluetooth

Der Name jedoch stammt aus Dänemark. Es war König Blauzahn, dem es im 10. Jahrhundert aufgrund seiner diplomatischen Fähigkeiten gelang, die Spaltung einiger verfeindeter Stämme zu beenden. Die Bezeichnung soll also an die Bemühungen zur Erleichterung der Kommunikation und des wechselseitigen Dialogs erinnern. Das Bluetooth-Symbol ist eine Kombination der Runen-Initialen von Harald Blauzahn.

Bluetooth-Versionen

An der Entwicklung von neuen Versionen arbeitet das Unternehmen Bluetooth Special Interest Group , ein privat geführtes Unternehmen, das manchmal fälschlicherweise als gemeinnützige Organisation bezeichnet wird. Das Unternehmen besitzt geschützte Marken, verwaltet Lizenzen und entwickelt neue Bluetooth-Versionen. Allerdings befasst es sich nicht primär mit Handel oder Produktion. Gegründet wurde es 1998 von Ericsson, IBM, Intel, Toshiba und Nokia. Heute ist das Konsortium in Kirkland ansässig und zählt über 10.000 Unternehmen. Werfen Sie einen Blick auf unsere Tabelle unten, die die unterschiedlichen Bluetooth-Version vorstellt:

Bluetooth Reichweite

• Der Aktionsradius von Bluetooth hängt von der Version der Technologie ab.
• Die neueste Version Bluetooth 6.0 und höher erreicht bis zu 300 m im Freien und 50 m in Innenräumen – abhängig von der Übertragungsgeschwindigkeit.
• Die Upgrades der sechsten Version (Bluetooth 6.1, 6.2 und 6.3) behalten diese Reichweite bei.
• Die am weitesten verbreitete Version Bluetooth 5.x erreicht im Durchschnitt 240 m im Freien und 40 m in Innenräumen.
• Datenübertragung basiert auf Radiowellenübertragung.
• Die einzige Voraussetzung für das Funktionieren von Bluetooth ist die passende Entfernung.
• Die Signalbarrieren vermindern die Bluetooth-Reichweite.
• Neben der Herstellung einer Verbindung ist eine Datenübertragung erforderlich, damit alle Geräte jederzeit erreichbar sind.

Bluetooth-Frequenz

• Der Radioteil von Bluetooth arbeitet im selben Frequenzband wie WLAN, sog. ISM mit 2,4 GHz
• In Europa kann die Bandbreite bis zu 2483,5 MHz erreichen.
• Es gibt 79 Funkkanäle von 1 MHz im ISM-Frequenzband.
• Bluetooth überbrückt zwischen ihnen bis zu 1600x pro Sekunde, um die Signalstabilität aufrechtzuerhalten.

Bluetooth und Übertragungssicherheit

Die Sicherheit der übertragenen Daten und der Geräte selbst wird bei der Bluetooth-Übertragung mit der Notw Autorisierung garantiert, da der Benutzer beim Pairing des Geräts die Verbindung bestätigen muss. Die verbundenen Geräte generieren dann einen Schlüssel, mit dem sie die übertragenen Daten verschlüsseln. Zwar gibt es immer mehr Verfahren, wie man sich das Gerät mit einem Virus über das Signal anfallen lässt, die Bedrohung reduziert jedoch die relativ kurze Signalreichweite und die ständige Verbesserung des Bluetooth-Standards.

Bluetooth Protokolle

Bluetooth kann mit dem Wort Standard oder auch Protokoll bezeichnet werden. Protokolle sind sog. Dateien der Regel für die gemeinsame Kommunikation zwischen Geräten. Das Bluetooth-Protokoll selbst enthält eine Anzahl solcher Dateien. Unter der Abkürzung LMP verbirgt Bluetooth ein Radio-Link-Management-Protokoll, L2CAP bietet Datenübertragung und Streaming. ACD TP oder AVD TP-Protokolle gewährleisten die Video-und Audio-Steuerung.

Bluetooth-Profile

Damit Bluetooth in den so vielen verschiedenen Bereichen, in denen es erfolgreich eingesetzt wird, funktioniert, gibt es die so genannten Bluetooth-Profile. Das Profil ist für jede Tätigkeit unterschiedlich. Im Grunde handelt es sich um eine Reihe von Anweisungen, auf deren Grundlage ein Paar verbundener Geräte kommuniziert. Es gibt eine große Anzahl von Profilen - derzeit 36, und dies ist keineswegs eine endgültige Liste - und nicht jedes Profil muss in jedem Gerät vorhanden sein. Lassen Sie uns zumindest einige von ihnen vorstellen.

• A2DP (Advanced Audio Distribution Profile) - ermöglicht die Übertragung von Musik/Ton in Stereoqualität.
• AVRCP (Audio/Video Remote Control Profile) - bietet Möglichkeiten, die Sie zum Beispiel mit drahtlosen Kopfhörern verwenden können. Mit diesem Profil können Sie die Audiowiedergabe auf dem angeschlossenen Gerät steuern - Lautstärke, Blättern zwischen den Titeln usw.
• BPP (Basic Printing Profile) - dieses Profil wird für die Kommunikation mit dem Drucker verwendet.
• DID (Device ID Profile) - dient zur Identifizierung des angeschlossenen Geräts.
• HFP (Hands-Free Profile) - der Name sagt alles. Mit diesem Profil können Sie Ihr Mobiltelefon mit einer Freisprecheinrichtung verbinden. Es enthält auch Optionen für die Fernsteuerung des Handys, z. B. einen Anruf annehmen oder auflegen.
• SYNCH (Synchronisation Profile) - ermöglicht die Synchronisation von Geräten in Bezug auf Zeit, Datum, Kontakte, usw.
• VDP (Video Distribution Profile) - Video-Streaming-Übertragung.

Bluetooth Smart und Smart Ready

• Um zwei Bluetooth-Geräte zu verbinden, müssen sie in kompatiblen Profilen gepaart werden.
• Wir empfehlen, vor dem Kauf des Geräts, die Verbindung auszuprobieren.
• Bluetooth-Versionen 4.0 und höher wurden als Smart Ready gekennzeichnet und unterstützen die Kopplung mit intelligenten Geräten.
• Siehe das Kommunikationsdiagramm für jedes Bluetooth-Profil:

Ältere Bluetooth-Versionen

Bluetooth Version 5.1 ermöglicht zentimetergenaue Suche

Die meisten neueren Geräte verwenden heute die aktuelle Version Bluetooth 5. Die Nachfolgerin der klassischen Version 5 erschien zwei Jahre nach ihrer Vorgängering und wird 5.1 genannt. Diese Version brachte einige kleinere Verbesserungen. Und obwohl es sich (mit einer Ausnahme) um eher kosmetische Änderungen handelt, betreffen sie sowohl Software als auch Hardware - was bedeutet, dass noch nicht alle Hersteller diese Version verwenden.

Die größte Neuerung der Version 5.1 ist die verbesserte Navigation. Endlich gibt es klare Konturen der so genannten Innenraumnavigation, über die schon seit einiger Zeit gesprochen wird. Die Position des Objekts wird mit Hilfe von Bluetooth-Baken bestimmt, bei Verwendung von drei oder mehr Baken ist sie auf den Meter genau. Die Version 5.1 ist sogar noch genauer und geht bis auf den Zentimeter genau. Dies geschieht durch das Hinzufügen von zwei Funktionen, die Angle of Arrival (AoA) und Angle of Departure (AoD) genannt werden und die den Winkel des ausgehenden Signals überwachen. Der praktische Nutzen liegt auf der Hand - dank dieser Technologie kann man verlorene Schlüssel oder ein bestimmtes Regal im Geschäft finden.

Bluetooth Version 5.2: verbesserte Sicherheit und Energieeffizienz

Anfang Januar 2020 wurden die Spezifikationen für die nächste Stufe von Bluetooth Version 5 - Bluetooth 5.2 - vorgestellt. Auch hier handelt es sich um eher geringfügige Verbesserungen im Bereich der Sicherheit und insbesondere bei der Verringerung des Energieverbrauchs der Geräte. Der Bluetooth-Hersteller Silicon Labs schätzt, dass der Absatz von Bluetooth-fähigen Geräten bis 2023 um 26 % steigen wird, wobei neunzig Prozent davon die stromsparende Lösung nutzen werden.

Bluetooth Version 5.3: kleinere Verbesserungen für eine längere Ausdauer und stabile Verbindung

Mitte 2021 gab es ein kleines Update auf Bluetooth 5.3, das sich aber bis heute nicht durchgesetzt hat. Für die Hersteller von Kopfhörern und anderen drahtlosen Geräten lohnt sich die Implementierung der neuen Version einfach nicht, da sie nicht viel Neues bringt. Eine der Verbesserungen ist die automatische Kanalklassifizierung, dank derer das Gerät den besten Kanal auswählt und die daraus resultierende Verbindung stabiler ist. Außerdem haben die Entwickler mehr Kontrolle über die übertragenen Daten erhalten, so dass unnötige Daten ganz aus der Übertragung herausgenommen werden können. Dies kann zu einem etwas geringeren Akkuverbrauch führen.

Bluetooth Version 5.4: Kommunikation zwischen mehreren Geräten und standardisiertes Verschlüsselungssystem

Die neue Version 5.4 wurde bereits im letzten Jahr vorgestellt, aber erst in diesem Jahr kommt sie in den ersten Geräten zum Einsatz. Die wichtigste Neuerung der neuesten Generation ist die Kommunikation zwischen mehreren Geräten, die die PAwR-Technologie nutzt, um Strom zu sparen, ohne dass die Geräte verbunden sein müssen.

Die meisten Nutzer werden diese Änderung jedoch gar nicht bemerken, da bei dieser Methode hauptsächlich kleine Datenpakete in einem bestimmten Zeitintervall übertragen werden und sie daher nicht für die Übertragung von z. B. Musik verwendet werden kann. Es wird hauptsächlich im Einzelhandel oder in der Industrie verwendet, wo die Etiketten mehrerer Produkte gleichzeitig geändert werden können.

Eine weitere kleine Verbesserung wird durch ein neues standardisiertes Verschlüsselungssystem erreicht, das die private Sitzung zwischen dem sendenden und dem empfangenden Gerät sichert.

Erwähnenswert ist auch die Auracast-Technologie, die bereits ab Bluetooth 5.2 unterstützt werden soll. Dank dieser Technologie können mehrere Geräte gleichzeitig an eine Quelle angeschlossen werden. In der Praxis kann dies beispielsweise zum Teilen von Musik mit Freunden oder zum Anhören von Erläuterungen und Nachrichten an Flughäfen, in Museen usw. genutzt werden.

Bluetooth-Version 6.0: Energieeinsparung, geringere Latenz und sogar präzise Entfernungsmessung

Schon der Sprung in der Nummerierung deutet darauf hin, dass der Standard Bluetooth 6.0 eine spürbare Veränderung mit sich bringt. Im Gegensatz zu früheren Aktualisierungen geht es dabei nicht um eine Verbesserung der bestehenden Datenübertragung, sondern um eine neue Funktion, die das Potenzial hat, die Nutzung der Bluetooth-Technologie auf ein neues Anwendungsfeld auszuweiten.

Die bedeutendste Verbesserung, die Bluetooth eine neue Dimension verleiht, ist die Funktion „Channel Sounding“. Sie ermöglicht es zwei Geräten, die mit dieser Technologie ausgestattet sind, eine verschlüsselte Verbindung herzustellen. Vereinfacht gesagt, wird durch die Messung der Verzögerung der Antwort auf ein gesendetes Signal der Abstand zwischen den Geräten berechnet. Diese Funktion dürfte vor allem bei Ortungsgeräten wie dem Apple AirTag oder dem Galaxy SmartTag zum Einsatz kommen, die sich künftig nicht mehr auf ungenaue GPS-Daten oder UWB-Technologie verlassen müssen – denn auch das neue Bluetooth kann Entfernungen zentimetergenau messen.

Eine weitere, weniger bahnbrechende Verbesserung ist das energieeffizientere Scannen nach neuen Geräten in der Umgebung – und das sogar ohne aktive Verbindung. Auch die Latenzzeit wurde verbessert und soll dank der optimierten ISOAL-Technologie kürzer ausfallen, was sowohl das herkömmliche Audio-Streaming als auch das relativ neue Multistream-Audio betrifft. Ein Detail, das vor allem Entwickler zu schätzen wissen werden, ist die Möglichkeit, flexible Zeitabstände zwischen den Datenübertragungen festzulegen. Dies kann entweder den Energieverbrauch optimieren (durch längere Intervalle) oder die Effizienz und „Leistung“ steigern.  

Bluetooth-Version 6.1: Energieoptimierung, verbessertes Datenschutzkonzept und neuer Aktualisierungsrhythmus

Kaum hatten wir uns an den neuen Standard Bluetooth 6.0 gewöhnt, wurde still und leise die nächste Generation 6.1 vorgestellt. Es handelt sich erneut um eines der weniger auffälligen, aber dennoch wichtigen Updates, denn die für die Bluetooth-Technologie zuständige Organisation Bluetooth SIG hat angekündigt, künftig zweimal jährlich kleinere Updates zu veröffentlichen. Dadurch sollen neue Standards schneller integriert und früher für Endnutzer verfügbar gemacht werden.

Eine wichtige Neuerung in Bluetooth 6.1 ist die Funktion des „zufälligen Änderns der privaten Adresse“, bei der sich diese in unterschiedlichen Zeitintervallen ändern soll (und nicht wie bisher alle 15 Minuten). Das erhöht die Privatsphäre, da das Gerät dadurch schwerer zu verfolgen ist. Eine zweite Neuerung hängt eng damit zusammen: Diese Änderung wird künftig direkt vom Bluetooth-Chip und nicht mehr vom Prozessor (CPU) gesteuert, was dem Gerät Energie spart. 

Bluetooth 6.2: drastische Verringerung der Latenz und verbesserte Sicherheit

Die wohl größte Neuerung, die Endnutzer in der neuen Version Bluetooth 6.2 bemerken werden, ist die drastische Verringerung der Latenz. Während ältere Bluetooth-Versionen normalerweise mit einer Latenz (d. h. einer Verzögerung) von 7,5 ms arbeiteten, ermöglicht der neueste Standard eine Übertragung mit einer 20-mal geringeren Latenz, also nur 375 µs. Diese Verbesserung wird sich wahrscheinlich am deutlichsten bei allen möglichen Geräten bemerkbar machen, mit denen man mit dem Computer kommuniziert. Dies können beispielsweise verschiedene VR- oder AR-Headsets, professionelle Geräte wie Grafiktabletts oder bestimmte Sensoren sein.

Eine weitere, weniger aufregende Neuerung sind Verbesserungen im Bereich der Sicherheit. Bluetooth 6.2 soll laut den Entwicklern besser mit Angriffen umgehen können, die auf der Wiederholung oder Weiterleitung von Signalen basieren und die Schlösser von Autos oder Smart-Home-Geräten (einschließlich beispielsweise Smart Locks) gefährden. Bluetooth 6.2 erschwert es Angreifern, die physische Nähe eines Geräts zu imitieren, wodurch es sicherer wird.

Die letzte Verbesserung ist die Unterstützung des Standards für die Übertragung isochroner (d. h. regelmäßiger) Daten über USB und Bluetooth. Dieser Schritt soll Kompatibilitäts- und Sicherheitsprobleme bei Geräten minimieren, die für ihre Verbindung einen Dongle benötigen, wie beispielsweise einige kabellose Mäuse oder Tastaturen.

Bluetooth ist ein wichtiger und oft untrennbarer Bestandteil der heutigen Elektronik mit großem Potenzial für die Zukunft. Dank des niedrigen Verbrauchs und der besseren Funktionen ist diese Technologie eine Möglichkeit, die umfassendsten Ökosysteme von miteinander verbundenen Geräten zu entwickeln.