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Wireless Bild 2: Die Konnektivität zu Smartphones und Tablets, auf denen eine „App“ als lokales HMI sowie als Access Point oder Gateway dienen kann, wird immer wichtiger. mehrere Möglichkeiten für die Versorgung mit Energie. Zu den möglichen Energiequellen durch Energy Harvesting gehören: Sonnenenergie, Temperaturunterschiede und Bewegung (z.B. Rotation oder Vibration). Zusätzlich zur Konnektivität mit der Cloud werden für die lokale Überwachung und Steuerung immer häufiger Smartphones oder Tablets eingesetzt, wodurch der Bedarf an Wireless-Technologie in persönlichen HMI (Human Machine Interface) steigt. Ein derartiges mobiles Gerät kann auch als Gateway für die Cloud fungieren. Die Betriebssysteme (Apple iOS, Android oder Windows) benötigen Low Power Wireless-Technologien und integrierte Konnektivität zu diesen Gerätetypen. Was ist Bluetooth Low Energy? Bluetooth Low Energy Technologie ist, dank des extrem niedrigen Stromverbrauchs und der Konnektivitätsmöglichkeiten mit Smartphones und Tablets, besonders interessant als Option für Wireless-Technologie. Bluetooth Low Energy unterscheidet sich erheblich von der Classic Bluetooth Technologie, die ideal geeignet ist für Anwendungen, welche fortlaufend Daten streamen, einschließlich Sprachanwendungen. Classic Bluetooth hat dafür gesorgt, dass viele Anwendungen in den Bereichen Consumer, Industrie und Medizintechnik kabellos betrieben werden können. Bluetooth Low Energy Technologie ist die perfekte Wahl für Anwendungen, die phasenweise oder regelmäßig kleine Datenmengen übertragen müssen. Bluetooth Low Energy verfügt über einzigartige Eigenschaften und neue Features, die mit Classic Bluetooth nicht praktikabel sind. Beispielsweise ist es möglich, mit Knopfzellenbatterien betriebene Sensoren und Antriebe mit Bluetooth Low Energy fähigen Smartphones, Tablets oder Gateways zu verbinden. Der Stromverbrauch wird auf ein Minimum beschränkt, da sich ein Gerät mit Bluetooth Low Energy die meiste Zeit im Ruhezustand befindet und nur „aufwacht“, wenn tatsächlich eine Verbindung aufgebaut wird. Die eigentlichen Verbindungszeiten belaufen sich auf nur wenige Millisekunden, der maximale Stromverbrauch beträgt weniger als 15 mA und lediglich 1 µA sind als durchschnittlicher Stromverbrauch möglich. Ein kleines Gerät kann mehrere Jahre lang mit einer Knopfzellenbatterie, wie einer CR2032-Batterie, betrieben werden. Auch alternative Energiequellen sind denkbar. Um einen extrem geringen Stromverbrauch zu erreichen, verwendet Bluetooth Low Energy eine kleinere Datenrate. Theoretisch beträgt die Datenrate 1 Mbit/s, in der Praxis belaufen sich die Übertragungsraten für Bluetooth Low Energy jedoch auf weniger als 100 kbit/s. Software und Struktur Classic Low Energy Daten-Payload-Durchsatz (netto) 2 Mbit/s ~100 kbit/s Robustheit Überzeugend gut Überzeugend gut Reichweite Bis zu 1000 m Bis zu 250 m Dichte des lokalen Systems Überzeugend gut Überzeugend gut Großflächiges Netzwerk Schwach Gut Niedrige Latenz Überzeugend gut Überzeugend gut Geschwindigkeit des Verbindungsaufbaus Schwach Überzeugend gut Stromverbrauch Gut Sehr gut Kosten Gut Überzeugend gut B l u e t o o t h u m f a s s t e i n e bestimmte Menge an „Profilen“, in denen im Wesentlichen anwendungsdefiniertes Verhalten abgesteckt wird, das Bluetooth-Geräte für die Kommunikation untereinander verwenden. Beispiele für Classic Bluetooth Profile sind Headset Profile (HSP) für die Sprachausgabe per Headset, Object Exchange (OBEX) für die generische Datenübertragung zwischen zwei Geräten, Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) für die Übermittlung von Audiodaten, Video Distribution Profile (VDP) für die Übertragung von Videodaten, File Transfer Profile (FTP) für die Dateiübertragung, Serial Port Profile (SPP) für die serielle Datenübertragung und Personal Area Networking Profile (PAN) für Netzwerkverbindungen. Die Profile von Bluetooth Low Energy unterscheiden sich von den Profilen von Classic Bluetooth und basieren auf dem Generic Attribute Profile (GATT). GATT enthält Service- Gruppen, Attribute, Deklarationen und Beschreibungen. Im Generic Access Profile (GAP) werden Geräteerkennung, Verbindungen und Bonding beschrieben. Auf diese Weise werden eine Reihe von grundlegenden Services und Profilen eingerichtet, wie z.B. die Zeit, der Batteriezustand, E/A für Automatisierung, Gebäudeautomatisierung (z.B. Temperatur, Thermostate, Feuchtigkeit, Beleuchtung, Ein-/ Ausschalter, Dimmer) Fernsteuerung, Fitness (z.B. Schrittzähler oder Herzfrequenzmesser), medizinische Geräte (z.B. Blutzuckermessgeräte) usw. Im Gegensatz zu Classic Bluetooth sind Produktentwickler mit Bluetooth Low Energy in der Lage, ihre eigenen Profile und Services zu entwickeln und zu den von Bluetooth SIG entwickelten hinzuzufügen. Beispielsweise hat connectBlue den Low Energy Serial Port Service entwickelt. Es handelt sich um einen GATT-basierten Service, der transparente serielle Kommunikation bietet und daher eine ideale Lösung für Geräte mit niedrigeren Datenraten ist, die phasenweise Daten übertragen müssen. 12 hf-praxis 7/2013
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