Was ist Bluetooth Low Energy?

1999 wurde Bluetooth als Standard für die drahtlose Kommunikation über Funkwellen eingeführt. Seitdem hat sich die Technologie weiterentwickelt und wurde schnell in viele Geräte unseres täglichen Lebens integriert. Mit der Veröffentlichung der Version 4.0 der Bluetooth Core Specification im Jahr 2010 wurde Bluetooth Low Energy (BLE) eingeführt.

Ende 2024 kündigte die Bluetooth SIG ein weiteres Wachstum des Marktes für Bluetooth-Geräte an. Laut ihrer Studie wird erwartet, dass bis 2028 jährlich 5,5 Milliarden Geräte auf den Markt kommen werden.

In diesem Artikel erfahren Sie mehr über die technische Funktionsweise von Bluetoot Low Energy, seine Vorteile und einige konkrete Anwendungsfälle in der Industrie.

Eigenschaften von Bluetooth Low Energy

Bluetooth Low Energy, oft als BLE abgekürzt, ist auch unter dem Namen Bluetooth Smart bekannt. Ursprünglich wurde diese Technologie von Nokia unter dem Namen Wibree entwickelt, bevor sie von der Bluetooth Special Interest Group (SIG) übernommen wurde. Ihr Hauptziel ist es, eine drahtlose Kommunikationslösung mit minimalem Energieverbrauch zu bieten, was sie zu einer bevorzugten Wahl für dasInternet der Dinge (IoT) macht.

Die wichtigsten Vorteile von BLE

• Niedriger Energieverbrauch: BLE verbraucht bis zu zweimal weniger Energie als herkömmliches Bluetooth, was zu einer längeren Lebensdauer der Batterie führt.
• Übertragung kleiner Datenmengen: BLE wurde für den periodischen Austausch kleiner Datenmengen entwickelt und ist ideal für Anwendungen, die einen leichten Austausch über kurze Entfernungen erfordern.
• Geringe Kosten: Neben dem geringen Verbrauch ist BLE relativ kostengünstig zu implementieren, was es zu einer erschwinglichen Lösung für viele Geräte macht.

Funktionsweise und Architektur von Bluetooth Low Energy

BLE verfügt über verschiedene Arten von Verbindungen. Ein mit BLE verbundenes Objekt kann bis zu 4 verschiedene Funktionen haben:

• Der “Broadcaster”: Er kann als Server fungieren. Er hat die Aufgabe, regelmäßig Daten an ein Gerät zu übertragen, akzeptiert aber keine eingehenden Verbindungen.
• Der “Beobachter”: In der zweiten Phase kann das Objekt nur zuhören und die von einem “Broadcaster” gesendeten Daten interpretieren. In dieser Situation kann das Objekt keine Verbindungen zum Server senden.
• Die “Zentrale”: oft ein Smartphone oder ein Tablet. Sie ist ein Element, das auf zwei verschiedene Arten interagiert: entweder im Advertising-Modus oder im Connected-Modus. In diesem Fall ist er der Leiter und der Datenaustausch geht von ihm aus.
• Das “Peripheral”: Es akzeptiert Verbindungen von der Zentrale und sendet periodisch Daten an diese. Dieses System zielt darauf ab, die Daten über das Protokoll universell zu verpacken, damit sie von anderen Geräten verstanden werden.

Advertising und Connected Fashion

Bluetooth-Geräte senden Pakete, um die Daten zu verbreiten: dies wird als Advertising bezeichnet. Pakete sind Blöcke von 31 Bytes, die Informationen über den Sender enthalten können. Sie werden auch verwendet, um anderen Geräten (in der Regel Scanner) zu ermöglichen, eine Verbindung zu ihnen herzustellen. Zur Information: Es gibt verschiedene Arten von Advertising-Paketen, die jeweils unterschiedliche Funktionen erfüllen können (für direkte oder indirekte Werbung mit oder ohne Verbindungsmöglichkeit).

In BLE können zwei Geräte eine Verbindung nach dem Master/Slave-Prinzip herstellen. Dies ist der verbundene Modus. In diesem Fall wird häufig das GATT-Protokoll (Akronym für “Generic ATTribute”) verwendet, um Daten zu übertragen. Dieses Protokoll definiert die Art und Weise, wie zwei BLE-Geräte Daten austauschen können. Es verwendet Konzepte von “Diensten und Merkmalen”, die zur Beschreibung der ausgetauschten Informationen verwendet werden:

• Ein Dienst kann eine Sammlung von Merkmalen enthalten
• Ein Merkmal enthält eine Beschreibung, einen Wert und Informationen, um den Wert zu definieren.

Klassisches Bluetooth vs. Bluetooth Low Energy (BLE)

In Wirklichkeit werden diese beiden Technologien für sehr unterschiedliche Zwecke verwendet. Klassisches Bluetooth wird verwendet, um eine große Anzahl von Daten ohne Unterbrechung zu verarbeiten, zu übertragen und auszutauschen (z.B. Audio). Es verbraucht jedoch schnell die Lebensdauer der Batterie und ist viel teurer.

Bluetooth nutzt den gleichen Frequenzbereich wie Wi-Fi, aber die Ähnlichkeit endet hier. Bluetooth und insbesondere BLE verbraucht weniger Energie. Die Reichweite und die Geschwindigkeit sind jedoch viel geringer als bei Wi-Fi.

BLE wird für Anwendungen verwendet, bei denen keine großen Datenmengen ausgetauscht werden müssen, und sammelt daher relativ leichte Informationen (wie z.B. Uhrzeit oder Temperatur). BLE bietet eine nicht-kontinuierliche Verbindung und kann mehrere Jahre lang mit Batterien betrieben werden, wobei die Kosten niedriger sind als die von Bluetooth. -Erfahren Sie mehr über den Unterschied zwischen Bluetooth und Bluetooth Low Energy-.

Entdecken Sie eine große Auswahl an BLE Tags

die für ihre Robustheit und lange Lebensdauer bekannt sind

Weitere Informationen

Frequenz und Kanäle von BLE

BLE nutzt UHF-Funkwellen, die im 2,4-GHz-Band arbeiten, ähnlich wie Wi-Fi. Diese Frequenz ist in 40 Kanäle unterteilt, die jeweils im Abstand von 2 MHz liegen. Einige Kanäle sind fürWerbung vorgesehen, während andere für Verbindungen reserviert sind.

Sicherheit und Zuverlässigkeit von BLE

BLE verfügt über mehrere Sicherheitsstufen und ist daher für Umgebungen geeignet, die eine sichere Kommunikation erfordern. Die Robustheit von BLE und die Tatsache, dass es von den wichtigsten Technologieträgern übernommen wurde, garantieren eine universelle Kompatibilität und eine langfristige Akzeptanz.

Bluetooth 6.0

Die Version Bluetooth 6.0, die 2024 eingeführt wird, stellt einen bedeutenden Fortschritt im Bereich der drahtlosen Kommunikation dar. Sie führt Verbesserungen bei Geschwindigkeit und Reichweite ein und ermöglicht bis zu zweimal schnellere Datenübertragungen im Vergleich zu Bluetooth 5.0, während der Energieverbrauch niedrig bleibt. Diese Version wurde entwickelt, um den wachsenden Anforderungen von IoT-Anwendungen gerecht zu werden, insbesondere in dichten Umgebungen, in denen viele Geräte gleichzeitig verbunden sind. Bluetooth 6.0 verbessert auch den Umgang mit Interferenzen und bietet so eine stabilere und zuverlässigere Verbindung.

Warum Bluetooth Low Energy für das IoT?

Bluetooth Low Energy eignet sich hervorragend für Anwendungen in der Industrie und im Internet der Dinge. Es ermöglicht den Austausch von wichtigen Informationen wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder Bewegungsdaten bei gleichzeitiger Optimierung der Batterielebensdauer. Es ist ein kostengünstiges und energiesparendes Protokoll, das auf die Bedürfnisse der heutigen vernetzten Geräte zugeschnitten ist.

Kompatibilität zwischen BLE und anderen Technologien für eine einfachere Integration

Die BLE-Technologie ist ein so genanntes “offenes” Protokoll (open source), was ihre Integration in viele IoT-Lösungen erleichtert. Aber was die Einführung von Bluetooth-Sensoren und -Beacons in Organisationen vereinfacht, ist ihre Kompatibilität mit anderen Technologien, die oft bereits von den Unternehmen genutzt werden, wie GPS im Transportwesen oder Wi-Fi für Indoor-Anwendungen.

Diese technische Kompatibilität wird es Unternehmen ermöglichen, die Kosten für die Einführung zu begrenzen, die manchmal ein Hindernis für die Digitalisierung darstellen können.

4 konkrete Anwendungsbeispiele für die Nutzung von Bluetooth Low Energy

1. Inventarisierung und Tracking von Werkzeugen auf Baustellen in Bluetooth LE

Viele Unternehmen im Bausektor haben ihre industrielle und wirtschaftliche Leistung durch den Einsatz von IoT-Lösungen in Bluetooth Low Energy drastisch verbessert:

✅Reduzierung von Materialverlust und -diebstahl

✅Verbesserung der Konformitätsrate von Ausrüstungen

✅Reduzierung von Verzögerungen bei der Fertigstellung von Bauprojekten

✅Erleichterte Kommunikation zwischen den Operatoren

Dies ist z.B. bei Eiffage Rail der Fall, das 2024 mehr als 400 Bluetooth-Beacons auf seinen Baustellen einsetzte, um den Status seines Werkzeugparks in Echtzeit zu verfolgen.

Edris P., Materialmanager bei Eiffage Rail, berichtet: “Ich logge mich auf dem Dashboard ein, gehe auf meine Materialliste und verorte sie. So weiß ich, wo es sich befindet und welches Team es hat. Zusammen mit unseren Technikern haben wir das Alarmsystem eingerichtet, um Benachrichtigungen zu erhalten, die je nach Art des Materials in programmierten Abständen erfolgen. Dies ermöglicht uns, unsere Wartungsverfolgung und die gesetzlichen Kontrollen unserer Ausrüstung zu optimieren. – Lesen Sie den Erfahrungsbericht

2. Temperaturüberwachung von pharmazeutischen Produkten mit BLE-Sensoren

Die Rückverfolgbarkeit der Kühlkette ist eine gesetzliche Verpflichtung, insbesondere für die Pharma- und Lebensmittelindustrie. Durch den Einsatz von Bluetooth Low Energy Sensoren wird die Verfolgung, Kontrolle und Historisierung von Daten einfacher und effizienter.

✅Temperaturverfolgung über die gesamte Kette gemäß EN 12930 und ISO 27001.

✅Echtzeit-Alarm für schnelle Maßnahmen zur Vermeidung von Produktverlusten.

✅Korrelation von Verkehrsbetrieben und Fahrzeugen mit Standortdetails und Fahrtzeiten.

Diese Art von Bluetooth-Lösung ist besonders für Transportunternehmen geeignet, die die Temperatur sowohl im Lager als auch in ihren Fahrzeugflotten überwachen müssen.

3. Die Überwachung von Krankenhausausrüstungen über Bluetooth

Die Verwaltung von Geräten ist eine echte Herausforderung für Krankenhäuser. Wenn man die Anzahl der zu inventarisierenden Geräte multipliziert mit der Anzahl der Quadratmeter und Stockwerke addiert, kann man sich schnell vorstellen, wie komplex diese Aufgabe ist. Im Durchschnitt sind 20% der Geräte nicht auffindbar, da sie verloren gegangen sind, was zu zusätzlichen Kosten für den Rückkauf dieser Geräte führt. Viele Krankenhäuser entscheiden sich für Bluetooth-Lösungen für die automatische Inventarisierung, da diese einfach zu implementieren und in bestehende IT-Netzwerke zu integrieren sind.

✅Zeitersparnis für Pflege- und Wartungsteams bei der Suche nach Geräten.

✅Bessere Kenntnis der Nutzungsrate jedes Geräts für eine vorausschauende Wartung.

✅Optimierung des Geräteparks, der von mehreren Abteilungen gemeinsam genutzt wird.

✅Reduzierung der Kosten für den Rückkauf von Material.

4. Schutz von Waren vor Diebstahl mit BLE-Sensoren für die Öffnung von LKW-Türen

Mit Waren im Wert von über 8 Milliarden Euro, die jedes Jahr in Europa gestohlen werden, steht der Transportsektor unter Spannung. Die Sicherheit und Unversehrtheit der Waren zu gewährleisten ist eine große Herausforderung für die Akteure des Sektors, die sich um moderne Lösungen bemühen. Die Verwendung von magnetischen Bluetooth-Sensoren ist ein Weg, um drahtlos zu erkennen, wenn die Hintertüren von LKWs in nicht autorisierten Bereichen geöffnet werden.

✅Echtzeit-Alarmierung der Fahrer bei offenen Türen.

✅Bessere Historisierung von Türöffnungen und -schließungen.

✅Reduzierung der Versicherungskosten im Zusammenhang mit Warendiebstahl.