Bluetooth ist überall in unseren angeschlossenen Geräten zu finden: Smartphones, Kopfhörer, Smartwatches usw. Die neueste Entwicklung, Bluetooth 5, wird oft als echte Revolution bezeichnet. Aber ist das wirklich der Fall? Zwischen Mythos und Realität finden Sie hier eine kleine Entschlüsselung der tatsächlichen Vor- und Nachteile von Bluetooth 5.
Es besteht eine gute Chance, dass Sie täglich ein mit einem Bluetooth 5-Chip ausgestattetes Smartphone verwenden. Vielleicht haben Sie auch etwas Geld investiert. Geld in Kopfhörern mit der gleichen Technologie. Was ist mit deinem Handgelenk? Es ist wahrscheinlich mit einer Smartwatch mit Bluetooth 5 geschmückt.
Aber wussten Sie, dass nur ein Teil dieser Ausrüstung dieses drahtlose Übertragungssystem wirklich nutzt? Wie Sie in diesem Artikel feststellen werden, gibt es viele Mythen über Bluetooth 5, die hauptsächlich durch große Marketingkampagnen der Hersteller verbreitet werden. Ein kleiner Blick auf die tatsächlichen Möglichkeiten ist daher erforderlich.
Geschichte von Bluetooth
Bluetooth ist ein drahtloser Kommunikationsstandard, der Funkwellen mit kurzer Reichweite verwendet. Es arbeitet mit Frequenzen zwischen 2,4 GHz und 2,483 GHz. Ziel ist es, die Kommunikation zwischen elektronischen Geräten zu vereinfachen, indem Kabel wegfallen.Die Ursprünge dieser Norm reichen bis ins Jahr 1994 zurück. Es war der schwedische Telekommunikationsspezialist Ericsson, der den ersten Entwurf dieser Norm erstellte, der sich heute in allen Geräten unseres täglichen Lebens befindet.
1998 kamen andere Hersteller wie Intel, IBM und Nokia zu Ericsson. Sie bilden dann die Special Interest Group oder SIG. Diese Gruppe wird daher über die Spezifikationen der Norm für ihre Zukunft entscheiden.
Erst 1999 wurde das erste Telefon mit Bluetooth-Chip auf den Markt gebracht, das T39 des Herstellers Ericsson. Gleichzeitig wächst GIS mit großen Namen wie Microsoft und Motorola.
Im Jahr 2010 erlebte Bluetooth mit dem Erscheinen einer Low Energy-Variante in Version 4.0 eine bedeutende Entwicklung. Dieser neue Standard richtet sich vor allem an verbundene Objekte, die boomten.
Bluetooth 5 erschien im Jahr 2016. Es wird von vielen Herstellern als Revolution bezeichnet, insbesondere auf der Audioseite. Leider ist dies in der Praxis bei weitem nicht der Fall, obwohl diese Version eindeutig einige nette Vorteile hat.
Das Wort Bluetooth - was „blauer Zahn“ bedeutet - ist vom Spitznamen des dänischen Königs Harald Blatand inspiriert, der als Harald Bluetooth ins Englische übersetzt wurde. Letzterer hatte die dänischen Stämme unter seiner Herrschaft vereinheitlicht, genau wie Bluetooth die Kommunikation zwischen elektronischen Geräten vereinheitlichen will.
Bluetooth Classic und Bluetooth LE
Seit Bluetooth 4.0 gibt es zwei Betriebsarten für Bluetooth. Es ist wichtig, zwischen ihnen zu unterscheiden, um die Vorteile von Bluetooth 5 besser zu verstehen.Zum einen gibt es das Bluetooth Classic, auch bekannt als BR / EDR. So kennen wir diesen Kommunikationsstandard von Anfang an. Der klassische Modus eignet sich für das kontinuierliche Senden von Daten. Drahtlose Kopfhörer, Joysticks, Tastaturen und Mäuse verwenden diesen Übertragungsmodus.
Mit Bluetooth Revision 4.0 wurde der neue Betriebsmodus Low Energy eingeführt. Dies zielt hauptsächlich auf verbundene Objekte ab, die kleine Datenpakete senden und wenig Energie verbrauchen müssen.
Im Gegensatz zu Bluetooth Classic erfordert Low Energy für den Betrieb keine obligatorische Master / Slave-Kopplung. Dieses Verhalten hat somit die Erstellung von Mesh-Netzwerken dank Bluetooth Mesh ermöglicht, bei denen die Geräte auch im Falle eines Schnittes in einem eigenen Netzwerk miteinander kommunizieren.
Bluetooth Classic und Low Energy sind daher völlig unterschiedlich. Unsere aktuellen Smartphones arbeiten jedoch im Dual-Modus. Dies ist ein klassischer Chip, der einen zweiten Chip enthält, der dem Niedrigenergiemodus gewidmet ist.
Um es klarer zu sehen, ein kleines Beispiel: Die Sony WH-1000XM3-Kopfhörer stellen über Bluetooth Classic eine Verbindung zum Smartphone her. Solange Sie die Musik nicht verwenden, werden die Einstellungen in der Anwendung mit dem Low Energy-Teil vorgenommen. Der Wechsel von einem Modus in einen anderen ist für den Benutzer völlig transparent.
Was ist mit der Kompatibilität mit anderen Bluetooth-Versionen? Darüber brauchen Sie sich keine Sorgen zu machen. Bluetooth 5 ist abwärtskompatibel mit seinen Vorfahren. So können Sie problemlos ein Audio-Headset mit einem Bluetooth 4.0-Chip auf Ihrem Smartphone in Bluetooth 5 verwenden. Kein Problem, einen alten PC mit Bluetooth 3.0 und eine Maus in Bluetooth 5 zu verwenden. Das Gerät verwendet die neueste Version wird nur auf die Einschränkungen des älteren Protokolls beschränkt sein, aber die Übertragung wird nahtlos zwischen Ihren beiden elektronischen Geräten sein.
Bluetooth 5: eine schöne Entwicklung, aber nicht für Audio
Möglicherweise haben Sie in der Audioeinstellung von Bluetooth 5 gehört. Viele Hersteller befürworten die Verwendung eines solchen Chips in ihren drahtlosen Kopfhörern, was eine bessere Signalstabilität und eine bis zu viermal größere Reichweite ermöglicht.Nur dass es nicht so ist.
In der Tat verlassen sich Audiogeräte auf Bluetooth Classic. Leider hat sich dieser Modus mit der Einführung von Bluetooth 5 nicht geändert. Tatsächlich hat sich das auf drahtlosen Headsets verwendete A2DP-Audioprofil seit Jahren nicht geändert. Die letzte Version stammt aus dem Jahr 2015. Unabhängig davon, ob Sie sie verwenden Geräte in Bluetooth 3.0, 4.0, 4.1 oder 5 ändern die Hörqualität nicht.
Die einzige geringfügige Weiterentwicklung des Bluetooth 5 Classic ist das SAM-System - für Slot Availability Mask -, das einen Teil der Interferenzen aufgrund von 2,4-GHz-WLAN-Netzwerken, LTE-Telefonie und anderen Bluetooth-Signalen in der Nähe reduziert.
Warum also nicht Bluetooth Low Energy nutzen? Ganz einfach, weil es kein Audioprofil für diesen Modus gibt. Wie wir bereits gesehen haben, erfordert Audio einen konstanten Datenfluss, der im LE-Modus nicht möglich ist, der auf einem sehr kurzen Senden kleiner Pakete beruht.
Der Kampf um drahtloses Audio ist also im Voraus verloren? Überhaupt nicht. Es wird nur ein wenig Geduld brauchen. Die SIG-Gruppe hat auf der CES 2020 tatsächlich die zukünftige Entwicklung von Bluetooth vorgestellt, genannt Bluetooth Audio LE. Dieser zukünftige Standard wird mit Version 5.2 von Bluetooth bis 2021 erscheinen.
Ein Protokoll, das sich an verbundenen Objekten orientiert
Bluetooth 5 bringt viele Änderungen. Diese werden jedoch im Niedrigenergieteil durchgeführt, der verbundenen Objekten gewidmet ist. Hier kommen die berühmten Reichweitengeschichten ins Spiel, die um vier erhöht und der Fluss verdoppelt wurden. Aber wie Sie sehen werden, gibt es hier auch einige urbane Legenden, die entmystifiziert werden müssen.Lassen Sie uns ein wenig auf die Details des Bluetooth-Stacks eingehen. Ein „Stapel“ in der Informatik ist ein Stapel von Software- und Hardwareschichten, die beschreiben, wie ein System funktioniert. Das bekannteste Modell ist OSI. Das Bluetooth-Modell ist davon abgeleitet, behält jedoch dieselben Grundlagen bei: eine physische Schicht, eine Verbindungsschicht, eine Anwendungsschicht usw. Das folgende Diagramm zeigt den Bluetooth-Stapel.
Jeder Durchgang durch eine Schicht fügt Informationen zu den Paketen hinzu, die sie durchlaufen. Bei Bluetooth 5 wird die physische Schicht - PHY genannt - grundlegend geändert. Diese neue Version des Standards fügt somit der bereits in Bluetooth 4.0 vorhandenen PHY-Grundschicht zwei Varianten hinzu. Diese Schichten heißen LE 1M, LE 2M und LE Coded. Die LE 1M PHY-Schicht ist die einzige, die von Herstellern in ihren Bluetooth 5-Chips implementiert werden muss. LE 2M und LE Coded sind optional. Es sind jedoch diese beiden neuen Varianten, die Bluetooth 5 am meisten interessieren.
Standardmäßig ist die PHY LE 1M-Schicht seit Bluetooth 4.0 vorhanden. Es ermöglicht theoretische Datenraten von bis zu 1 Mbit / s auf der niedrigsten Ebene des Stapels. Am Ausgang Ihres Geräts ist der Fluss geringer, und jede Ebene fügt der vorherigen Ebene Informationen hinzu.
Die neue LE 2M-Schicht verdoppelt die Übertragungsrate, sodass mehr Pakete über denselben Zeitraum gesendet werden können. In der Realität wird der Fluss nicht mit 2 multipliziert, sondern mit 1,7. Der Grund liegt im Zeitintervall zwischen den einzelnen Paketen, das das gleiche bleibt wie in Bluetooth 4.0. Ein weiterer Nachteil: Die Verwendung der LE 2M-Schicht verringert die Übertragungsreichweite. Wenn die LE 1M-Schicht ein Signal in 10 Metern Entfernung senden würde, sendet die LE 2M-Variante dasselbe Signal nur in 8 Metern Entfernung. Der Zweck der Schicht - optional - LE 2M besteht darin, die immer wichtigeren Daten zu verwalten, die von verbundenen Objekten wie beispielsweise Smartwatches mit EKG gesendet werden.
Schauen wir uns nun die zweite optionale Schicht an, die von Bluetooth 5 bereitgestellt wird. Diese als LE 2M-codierte Schicht zielt darauf ab, die Übertragungsentfernung auf das Vierfache der LE 1M-Schicht zu verlängern. Achtung, wie in der offiziellen Dokumentation von Bluetooth 5 angegeben, bedeutet die "Reichweite" des Signals hier die maximal nutzbare Reichweite. Technisch gesehen haben Blutooth 4.0 und 5 die gleiche Sendeleistung. Dank der LE 2M-codierten Schicht wird das verwendbare Signal jedoch weiter übertragen als das von der LE 1M-Schicht gesendete.
Das Geheimnis dieses vergrößerten Bereichs liegt in der Verwendung eines neuen Fehlerkorrekturmodus namens FEC. Dieses Steuersystem in Verbindung mit der klassischen CRC - einer Fehlererkennungsmethode - ermöglicht es somit, die Verluste in einem Signal drastisch zu reduzieren oder zumindest korrekt zu korrigieren, wenn es am Empfänger ankommt. Die andere Seite der Medaille ist jedoch eine Übertragungsgeschwindigkeit, die zwei- bis achtmal niedriger ist als die der LE 1M-Schicht.
Um sich ein Bild von den Änderungen zu machen, die diese neuen Varianten der PHY-Schicht in Bluetooth 5 mit sich bringen, finden Sie hier eine Tabelle aus der offiziellen Dokumentation. Es ist ersichtlich, dass die beiden Varianten optional sind. Es wird auch deutlich angezeigt, dass für einen höheren effektiven Bereich die Übertragungsgeschwindigkeit verloren geht. Umgekehrt verringert eine höhere Geschwindigkeit die Reichweite.
Werbeerweiterungen: Bluetooth im Dienste des Marketings?
Bluetooth 5 kann 8-mal mehr Paketdaten verarbeiten als Bluetooth 4.0. Ein großer Schritt nach vorne, der jedoch nur einen ganz bestimmten Vorgang namens Werbung betrifft. Dies funktioniert nur mit Bluetooth Low Energy.Werbung ist in Revision 5 nicht neu, sie war bereits in Version 4.0 auf dem Standard vorhanden. Es funktioniert im Rundfunk, dh der Sender sendet Daten, ohne auf einen bestimmten Empfänger abzuzielen: Jeder Empfänger kann das gesendete Signal empfangen. Dies ist besonders nützlich für Beacons, die ständig Informationen ausgeben, z. B. in Geschäften oder auf Flughäfen. Sie befinden sich in Reichweite und solange Sie zugestimmt haben, Informationen über eine spezielle Anwendung zu erhalten, zeigt Ihr Smartphone die vom Beacon über Werbung gesendete Kommunikation an. Android-Handys verwenden beispielsweise Google Nearby, während Apple seinen iBeacon hat, aber Frankreich ist bei dieser Art der Verwendung weiterhin recht vorsichtig.
In diesem speziellen Modus werden drei der vierzig Funkkanäle verwendet, die Bluetooth LE zugewiesen sind, nämlich die Nummern 37, 38 und 39. Jeder Kanal hat eine Breite von 2 MHz. Wenn Bluetooth 4.0 jedoch mit Paketen mit 37 Bytes zufrieden war, von denen nur 31 Nutzdaten enthalten, umfasst der Werbeerweiterungsmodus von Bluetooth 5 bis zu 255 Byte Daten.
Dieser Sprung nach vorne wird durch eine überarbeitete Operation der zuvor gesehenen Kanäle ermöglicht. Somit werden die Header-Pakete - die die Informationen enthalten, die für die Übertragung von Daten von einer Schicht zu einer anderen erforderlich sind - von den Kanälen 37, 38 und 39 verwaltet. Der gegebene Teil eines Rahmens wird ausgehandelt. von einem der verbleibenden 37 Kanäle von 0 bis 36.
Wir werden nicht näher darauf eingehen. Sie haben verstanden, dass Werbung eine sehr präzise Verwendung von Bluetooth 5 bleibt. Wir wissen jedoch, dass die Experten bis 2021 den Einsatz von mehr als 500 Millionen Beacons in der Welt vorsehen versteht die Notwendigkeit, dass GIS diesen Punkt unterstützt. Proximity-Werbung wird wahrscheinlich diejenige sein, die am meisten von Bluetooth 5 mit Werbemodus profitiert.
Fazit
Wie wir in diesem Bericht gesehen haben, spiegeln die Mythen und Legenden über Bluetooth 5 keineswegs die Realität wider. Dieser Standard tut daher nichts mehr für das kabellose Musikhören, da er seit Jahren mit einem archaischen Audioprofil versehen ist. Wir müssen auf das berühmte Bluetooth Audio LE warten, das in Version 5.2 integriert wird, um die großen Entwicklungen im Audioteil wirklich nutzen zu können.Das Bluetooth 5 ist jedoch nicht weit wegzuwerfen. Es bringt echte Änderungen im Bereich der verbundenen Objekte mit sich, obwohl die meisten davon optional sind. Infolgedessen können Bauherren, die das Spiel spielen, dank FEC einen verbesserten Durchsatz von fast der doppelten oder sogar höheren effektiven Reichweite erzielen. So viele Entwicklungen, die die Effizienz unserer vernetzten Uhren, Hausautomationssensoren und anderer alltäglicher vernetzter Objekte erheblich verbessern.
Dank des für Tags vorgesehenen Werbemodus könnte auch die Welt des Proximity-Marketings durch diesen Standard verärgert werden. Obwohl diese Geräte in unserem täglichen Leben noch nicht weit verbreitet sind, werden sie sich in den kommenden Jahren weiter vermehren. Bluetooth 5 hat also eine glänzende Zukunft vor sich!
Quelle 1:Offizielle GIS-Dokumentation
Quelle 2: Village Audio
Quelle 3: Headphone Review
Quelle 4: Wikipedia
