BLE vs. Wi-Fi: Was Sie wissen sollten

In einem Umfeld, in dem das Internet der Dinge schnell wächst, nimmt die Zahl der vernetzten Geräte drastisch zu. Bluetooth Low Energy (BLE) und Wi-Fi sind zwei drahtlose Übertragungstechnologien, die für die Verbindung von Geräten verwendet werden, wobei beide sehr unterschiedlich sind.

BLE wird es ermöglichen, Geräte miteinander zu verbinden und Daten mit minimalem Energieverbrauch über UHF-Radiowellen auszutauschen, während Wi-Fi meist verwendet wird, um Internet-Router mit Geräten zu verbinden.

Was ist BLE?

Bluetooth Low Energy, früher unter dem Namen Wibree bekannt und später zum eingetragenen Warenzeichen Bluetooth Smart geworden, wurde entwickelt, um eine energiesparende Datenübertragung über kurze Entfernungen zu ermöglichen. Es handelt sich um eine drahtlose Übertragungstechnik, die 2006 von Nokia als offener Standard auf der Grundlage von Bluetooth entwickelt wurde. BLE ist eine Version des Bluetooth-Standards, die optimiert wurde, um die Lebensdauer von batteriebetriebenen Geräten zu verlängern, weshalb es auch als “Low Energy” bezeichnet wird.

Durch die Verkürzung der Aktivitätszeit der angeschlossenen Objekte wird die Technologie deren Autonomie drastisch verlängern. Aufgrund seiner Funktionsweise scheint Bluetooth Low Energy für industrielle Zwecke geeignet zu sein. Es wird im gesamten Ökosystem des Internets der Dinge (IoT) und in anderen Bereichen, in denen eine zuverlässige drahtlose Verbindung erforderlich ist, weit verbreitet eingesetzt.

Wie funktioniert BLE?

Die Bluetooth Low Energy Technologie ermöglicht den bidirektionalen Datenaustausch mit Hilfe von UHF-Funkwellen und arbeitet im ISM-Frequenzbereich von 2,400 GHz bis 2,483 GHz. BLE werden 40 Kanäle im Abstand von 2 MHz zugewiesen, um die Kommunikation zwischen den Geräten zu ermöglichen.

Werbung (Advertising)

BLE-Geräte kündigen ihr Vorhandensein und ihre Dienste an und ermöglichen so eine schnelle Erkennung. Die Anzeigen können Informationen wie die MAC-Adresse des Geräts, seinen Namen, Dienstkennungen usw. enthalten.

Abtastung (Scanning)

Bluetooth Smart Geräte, die sich mit anderen Geräten verbinden möchten, die als Zentrale bezeichnet werden, führen einen Scanvorgang durch, um die Werbung von Geräten in der Nähe zu erkennen. Die Zentralen hören auf die Werbebotschaften der Geräte.

Verbindungsaufbau (Connection Establishment)

Wenn eine Zentrale ein interessantes Bluetooth-Gerät
identifiziert, kann sie eine Verbindung initiieren, indem sie eine Anfrage für eine
Verbindung an das Gerät sendet. Das Gerät kann dann antworten, um eine Verbindung herzustellen
.

GATT-Profil (Generic Attribute Profile)

Die BLE-Kommunikation basiert auf dem GATT-Profil, das die Struktur der Daten definiert, die zwischen den Geräten und den Zentralen ausgetauscht werden. GATT verwendet Attribute, die als Merkmale (characteristics) und Dienste bezeichnet werden, um die ausgetauschten Daten zu beschreiben.

Dienstleistungen und Merkmale (Services and Characteristics)

Die Dienste beschreiben die Funktionen, die das Gerät anbietet, während die Merkmale die spezifischen Daten enthalten, die die Geräte austauschen können. Die Zentralen können diese Merkmale lesen, schreiben, benachrichtigen oder anfordern.

Energiemanagement

Eine der wichtigsten Eigenschaften von Bluetooth Low Energy ist der geringe Energieverbrauch. BLE-Geräte sind so konzipiert, dass sie mit einem minimalen Energieverbrauch arbeiten, indem sie regelmäßig in den Standby-Modus wechseln. Regelmäßige Werbung und der Standby-Modus tragen zur Energieeinsparung bei, so dass sie für batteriebetriebene Geräte geeignet sind.

Sicherheit

Bluetooth Smart verfügt über Sicherheitsmechanismen, um die ausgetauschten Daten zu schützen. Es unterstützt die Datenverschlüsselung und die Geräteauthentifizierung, um sicherzustellen, dass sensible Informationen nicht von unbefugten Dritten abgefangen werden.

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Was ist Wi-Fi?

Wi-Fi, die Abkürzung für “Wireless Fidelity”, ermöglicht es elektronischen Geräten, sich über drahtlose lokale Netzwerke mit dem Internet zu verbinden und untereinander zu kommunizieren. Es wird in Haushalten, Unternehmen, öffentlichen Einrichtungen und Unterhaltungseinrichtungen weit verbreitet eingesetzt, um einen drahtlosen Internetzugang zu ermöglichen.

Aber wir finden diese Technologie auch im IoT-Sektor, da sie verwendet wird, um es Geräten zu ermöglichen, sich über Router mit dem Internet zu verbinden. Dazu gehören Sensoren, Sicherheitskameras, intelligente Thermostate, Tracking-Geräte und andere Geräte.

Wie funktioniert Wi-Fi?

Wi-Fi arbeitet ebenfalls auf dem 2,4 GHz (und manchmal 5 GHz) Band und verwendet einen Zugangspunkt (Router ), um ein Netzwerk aufzubauen, das eine aufwändigere Konfiguration erfordern kann. Wenn hohe Datenraten und eine Internetverbindung wichtig sind, ist Wi-Fi immer noch eine gute Option, aber insbesondere für IoT-Projekte bietet BLE einzigartige Vorteile in Bezug auf Einfachheit und Kosten.

8 Vorteile von Bluetooth Low Energy im Vergleich zu Wi-Fi

1. Niedriger Energieverbrauch

Wie der Name schon sagt, ist BLE auf einen niedrigen Energieverbrauch ausgelegt. Dies macht es ideal für batteriebetriebene Geräte wie tragbare Geräte, IoT-Sensoren und medizinische Geräte.

2. Interoperabilität

Da Bluetooth Low Energy ein offener Kommunikationsstandard ist, ist es leicht mit vielen Geräten auf dem Markt interoperabel, wie z.B. GPS-Trackern, Routern, Smartphones, PCs, Tablets, Gateways, etc.

3. Unterstützung für mehrere Plattformen

Bluetooth Low Energy ist mit den meisten großen Betriebssystemen (iOS, Android, Windows, etc.) kompatibel, was die Entwicklung von Anwendungen, die auf verschiedenen Plattformen laufen, erleichtert.

4. Schnelle Verbindung

Bluetooth Smart ermöglicht schnelle und effiziente Verbindungen für die Übertragung von kleinen Datenmengen. Dadurch eignet es sich für Anwendungen wie das Pairing von Geräten, leichte Dateiübertragungen und schnelle Interaktionen.

5. Einfache Konfiguration

Die Einrichtung einer BLE-Verbindung ist im Allgemeinen einfacher als die eines Wi-Fi-Netzwerks. Bluetooth Low Energy-Geräte können sich schnell verbinden und Daten austauschen, ohne dass eine komplexe Netzwerkinfrastruktur erforderlich ist.

6. Indoor- und Outdoor-Nutzung

Die Bluetooth-Technologie mit geringem Stromverbrauch erfordert nicht unbedingt eine kabelgebundene Netzwerkinfrastruktur. Sie kann daher sowohl für Innen- als auch für Außenanwendungen genutzt werden.

7. Reduzierte Kosten

BLE-Beacons und -Sensoren sind in der Regel billiger in der Herstellung als Wi-Fi-Chips, was sie zu einer kostengünstigen Wahl für viele Produkte macht. Die Anschaffungskosten für diese Technologie sind gering, da sie nur eine geringe Kabelinfrastruktur erfordert.

8. Weniger Interferenzen mit anderen Geräten

Bluetooth Low Energy wurde entwickelt, um Interferenzen mit anderen Geräten, die auf der gleichen Frequenz arbeiten, zu minimieren. Im Vergleich zu Wi-Fi hat BLE ein kürzeres aktives Intervall, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Signalüberschneidungen und Interferenzen verringert wird. Daher verursacht BLE in Umgebungen, in denen sowohl BLE- als auch Wi-Fi-Geräte vorhanden sind, tendenziell weniger Störungen bei anderen Geräten im gleichen Spektrum.

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass Bluetooth Low Energy keine universelle Lösung ist und seine eigenen Grenzen hat. Es ist zum Beispiel weniger geeignet für Anwendungen, die eine hohe Bandbreite oder eine große Reichweite benötigen. Für diese Art von Anwendungen ist Wi-Fi aufgrund der höheren Datenübertragungsgeschwindigkeit und der größeren Reichweite oft die bevorzugte Wahl.

6 Vorteile von Wi-Fi gegenüber BLE :

1. Hohe Datenrate

Wi-Fi bietet eine viel größere Bandbreite als BLE. Dies bedeutet, dass es schnellere Datenübertragungen unterstützen kann, was es ideal für Anwendungen macht, die hohe Geschwindigkeiten erfordern, wie z.B. Video-Streaming, Online-Spiele, Dateifreigabe usw.

2. Erweiterter Geltungsbereich

Wi-Fi hat eine größere Reichweite als BLE. Es kann größere Entfernungen überbrücken und eignet sich daher für drahtlose lokale Netzwerke in Wohnungen, Büros und manchmal auch in Außenbereichen.

3. Vielseitigkeit

Wi-Fi ist eine vielseitige Kommunikationstechnologie, die viele gleichzeitige Verbindungen verwalten kann. Es kann für Heimnetzwerke, Unternehmensnetzwerke, öffentliche Netzwerke usw. verwendet werden.

4. Etablierte Netzwerkinfrastruktur

Wi-Fi baut auf etablierten Netzwerkinfrastrukturen auf, was bedeutet, dass die meisten Orte (zu Hause, in Unternehmen, an öffentlichen Orten) bereits über eine bestehende Wi-Fi-Infrastruktur verfügen. Dies erleichtert die Integration neuer Geräte und die Konnektivität.

5. Kompatibilität

Die meisten modernen elektronischen Geräte unterstützen Wi-Fi standardmäßig, was bedeutet, dass es mit einer Vielzahl von Geräten weitgehend kompatibel ist.

6. Erweiterte Sicherheit und Verwaltung

Wi-Fi-Netzwerke bieten erweiterte Sicherheitsfunktionen wie WPA2/WPA3-Verschlüsselung und ermöglichen eine komplexere Netzwerkverwaltung, was für Unternehmen und Umgebungen, in denen Sicherheit und Geräteverwaltung von entscheidender Bedeutung sind, von entscheidender Bedeutung ist.

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass Wi-Fi im Vergleich zu BLE auch Nachteile hat, insbesondere einen höheren Energieverbrauch, eine größere Komplexität und einen größeren Hardware-Fußabdruck. Darüber hinaus kann Wi-Fi für einige IoT-Projekte teurer sein.

BLE- und Wi-Fi-Kompatibilität

BLE und Wi-Fi sind kompatibel und können sich in einem integrierten IoT-Netzwerk ergänzen. Wi-Fi-Router wie die von Cisco und Aruba können die Signale von BLE-Beacons und -Sensoren lesen, so dass die vorhandene Wi-Fi-Infrastruktur für BLE-Geräte genutzt werden kann. Dies optimiert die Kosten und die Verwaltung und bietet eine Lösung, die die Vorteile des geringen Energieverbrauchs von BLE und die Reichweite von Wi-Fi in einem IT-Netzwerk kombiniert.

Bluetooth Low Energy vs. Wi-Fi: Welche Konnektivität sollten Sie für Ihre IoT-Entwicklung wählen?

Letztendlich wird die Wahl zwischen BLE und Wi-Fi für Ihr IoT-Projekt von der Balance zwischen Energieverbrauch, Reichweite, einfacher Konfiguration, Kosten, Datenübertragungsgeschwindigkeit und anderen anwendungsspezifischen Anforderungen abhängen.

Wi-Fi eignet sich für viele IoT-Anwendungen aufgrund der hohen Geschwindigkeit, der umfassenden Internetkonnektivität und der vorhandenen Infrastruktur. Es ist ideal für den Einsatz in professionellen Umgebungen wie Büros oder im häuslichen Umfeld. Er ist jedoch möglicherweise nicht die beste Option für Projekte, die einen niedrigen Energieverbrauch, eine kabelgebundene Netzwerkinfrastruktur oder eine einfache Konfiguration erfordern. Je nach Umgebung (z.B. im Freien) kann der Einsatz einer kabelgebundenen Infrastruktur kompliziert oder unmöglich sein.

Bluetooth Smart ist eine ausgezeichnete Wahl für IoT-Projekte, die einen geringen Energieverbrauch, eine einfache Installation oder eine Verbindung mit mobilen Geräten erfordern. Wir finden diese Technologie in Anwendungsfällen wie der automatischen Inventarisierung von Werkzeugen auf Baustellen, der Temperaturüberwachung im Kühltransport oder auch der Identifizierung von Fahrzeugflotten und Fahrern.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Wi-Fi zwar ein effizientes und sehr zuverlässiges Protokoll ist, sein Anwendungsbereich jedoch zu begrenzt ist. Bluetooth Low Energy bleibt die Technologie, die sich am besten für die aktuellen Kommunikationsstandards mit geringem Energieverbrauch und einfacher Nutzung eignet.

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