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Augustine Nguyen, Anwendungsingenieur bei Symmetry Electronics, gibt eine kurze Geschichte über die Entwicklung von Bluetooth und BLE. Lesen Sie mehr über die Unterschiede zwischen Bluetooth-Versionen.

Die verschiedenen Versionen von Bluetooth

Seit dem Aufkommen der Version 1.0 im Jahr 1999 hat Bluetooth viele Überarbeitungen in seiner Technologie erfahren. Während sein ursprünglicher Zweck darin bestand, die kabelgebundene serielle Kommunikation zu ersetzen, haben sich die Übertragungsmethoden mit jeder Iteration von Bluetooth weiterentwickelt. Dieser Artikel gibt einen Überblick darüber, wie sich Bluetooth in den letzten 20 Jahren verändert hat.

Version 1.0 – 3.0: Bluetooth Classic

Wenn wir über jede Iteration von Bluetooth sprechen, helfen drei Faktoren bei der Unterscheidung zwischen den verschiedenen Versionen: Reichweite, Datengeschwindigkeit und Stromverbrauch. Diese Faktoren werden durch das Modulationsschema und das verwendete Datenpaket bestimmt. Als die erste Version von Bluetooth herauskam, ebnete sie den Weg für die drahtlosen Kopfhörer, Lautsprecher und Gamecontroller, die wir heute verwenden. Damals war Bluetooth 1.0 jedoch viel langsamer als das, was wir jetzt haben. Die Datengeschwindigkeiten waren auf 1 Mbit / s begrenzt und die Reichweite erreichte nur 10 Meter.

Die erste Version von Bluetooth verwendete ein Modulationsschema namens Gaussian Frequency Shift Keying (GFSK). Bei GFSK verschiebt sich der modulierte Träger zwischen zwei Frequenzen, die 1s und 0s darstellen.

Als Bluetooth 2.0 herauskam, wurde GFSK zugunsten zweier neuerer Schemata herausgenommen: p / 4-DQPSK und 8DPSK, die Änderungen in der Phase der Wellenformen verwendeten, um Informationen zu übertragen, im Gegensatz zur Frequenzmodulation. Diese beiden Systeme führten zu beispiellosen Datengeschwindigkeiten von 2 Mbit / s bzw. 3 Mbit / s. Bluetooth 3.0 verbesserte die Datengeschwindigkeit durch die Hinzufügung von 802.11 für bis zu 24 Mbit / s Datenübertragung weiter, obwohl dies kein obligatorischer Bestandteil der 3.0-Spezifikation war.

Die Ergebnisse waren bahnbrechend. Drahtlose Lösungen mit kurzer Reichweite könnten nun eine zuverlässige Hochgeschwindigkeitsverbindung bieten und die Möglichkeiten eines großen technologischen Fortschritts bei drahtlosen Geräten eröffnen.

Ein Faktor verhinderte jedoch immer noch, dass frühe Versionen von Bluetooth eine weit verbreitete IoT-Integration ermöglichten: der Stromverbrauch. Aufgrund der großen Energiemenge, die von den Bluetooth–Versionen 1.0 – 3.0, auch bekannt als Bluetooth Classic, benötigt wurde, litten kleine Geräte weiterhin unter einer kurzen Akkulaufzeit, was frühe Versionen von Bluetooth für den IoT-Einsatz unpraktisch machte.

Versionen 4.0 – 5.0: Bluetooth Low Energy

Um der steigenden Nachfrage nach drahtloser Konnektivität zwischen kleinen Geräten gerecht zu werden, Bluetooth 4.0 wurde mit einer neuen Kategorie von Bluetooth auf den Markt gebracht: Bluetooth Low Energy (BLE). Ausgerichtet auf Anwendungen, die einen geringen Stromverbrauch erfordern, kehrt BLE mit dem GFSK-Modulationsschema zu einem niedrigeren Datendurchsatz von 1 Mbit / s zurück. Obwohl der maximale Datendurchsatz von 1 Mbit / s von BLE möglicherweise nicht für Produkte geeignet ist, die einen kontinuierlichen Datenstrom wie drahtlose Kopfhörer erfordern, müssen andere IoT-Anwendungen nur kleine Datenbits regelmäßig senden. Ein Beispiel sind Fitness-Wearables, die kleine Mengen von Temperaturdaten nur auf Anfrage (möglicherweise über eine mobile App) an Ihr Smartphone weiterleiten. Mit dem Fokus, den Energiebedarf niedrig zu halten, macht Bluetooth Low Energy viele mit Knopfzellen betriebene IoT-Anwendungen (z. B. Beacons) realisierbar.

Die neueste Version des Bluetooth-Protokolls, Bluetooth 5, ist eine Verbesserung gegenüber den vorherigen BLE-Standards. Es ist immer noch auf Anwendungen mit geringem Stromverbrauch ausgerichtet, verbessert jedoch die Datenrate und Reichweite von BLE. Im Gegensatz zu Version 4.0, Bluetooth 5 bietet vier verschiedene Datenraten für eine Vielzahl von Übertragungsbereichen: 2 Mbit / s, 1 Mbit / s, 500 kbit / s, 125 kbit / s. Da eine Erhöhung der Übertragungsreichweite eine Verringerung der Datenrate erfordert, wurde die niedrigere Datenrate von 125 kbit / s hinzugefügt, um Anwendungen zu unterstützen, die mehr von einer verbesserten Reichweite profitieren. Zum Beispiel sind winzige Sensoren nicht erforderlich, um große Datenmengen zu senden, so dass die Reduzierung der Datenrate es diesen Sensoren ermöglicht, Informationen bis zu 240 Meter zu übertragen. Im Gegensatz dazu ist die Option, Daten mit 2 Mbit / s zu übertragen, auf Anwendungen ausgerichtet, bei denen die Reichweite voraussichtlich kurz ist, aber stark von der Erhöhung der Datengeschwindigkeit profitieren kann. Die Flexibilität bei den Datengeschwindigkeiten, die Bluetooth 5 bietet, ermöglicht es Produkten mit geringem Stromverbrauch, noch anspruchsvollere Daten an den Endbenutzer zu senden.Würde eine Anwendung jemals sowohl Bluetooth Classic ALS AUCH Bluetooth Low Energy benötigen? Lesen Sie unseren Artikel über die Verwendung von beiden in einer einzigen Anwendung.

Fazit

Mit der Expansion des Internets der Dinge wird Bluetooth auf den verschiedenen Geräten, die wir Tag für Tag verwenden, weiter expandieren. Als Apple die Kopfhörerbuchse seiner neueren iPhones zugunsten drahtloser Peripheriegeräte abschaltete, nahmen sie die Bluetooth-Konnektivität als neuen Standard für die Audio-Konnektivität an. Dieser Trend zur drahtlosen Konnektivität wird sich schließlich auf alle anderen Geräte in unserem Leben ausbreiten, und Bluetooth wird dazu beitragen, den Weg zu weisen.

Written by Symmetry Electronics Application Engineer Augustine Nguyen

Why partner with Symmetry Electronics? Das technische Personal von Symmetry wird von unseren Lieferanten speziell geschult, um einen umfassenden technischen Support zu bieten. Unsere internen Anwendungstechniker bieten kostenlose Design-Services, um Kunden frühzeitig im Designzyklus zu unterstützen und Lösungen anzubieten, die ihnen Zeit, Geld und Frustration sparen. Kontaktieren Sie uns für weitere Informationen.

Geschrieben von: Augustine Nguyen