Bluetooth ist ein idealer, bewährter und globaler Standard für das „Connected Everything“: vom Smartphone über das Smarthome bis hin zum Metaverse. In diesem Blog-Post gehen wir der Frage nach, was Bluetooth im Vergleich zu anderen Technologien so interessant und einzigartig macht.
Einführung in Bluetooth
Auch technisch weniger versierte Menschen wissen, dass ihr Smartphone, ihr iPad und ihr PC über eine Funktion namens „Bluetooth“ verfügen. Genauer gesagt: Alle Smartphones haben diese Technologie standardmäßig integriert. Heutzutage ist es da facto unmöglich, ein Smartphone ohne Bluetooth zu finden. Der Grund dafür ist folgender: Vor einiger Zeit verpflichtete Google alle Hersteller von Smartphones, die Google-Apps auf ihren Geräten verwenden wollten, die Android-Kompatibilitätsdefinition zu erfüllen. Das bedeutete, dass alle Hersteller sowohl 3G, GPS und Bluetooth unterstützen mussten (dies wurde übrigens im Rahmen eines Rechtsstreits zwischen Oracle und Google publik). Auch das iPhone unterstützt Bluetooth bereits seit der ersten Generation.
Heutzutage ist es undenkbar, dass ein Smartphone kein Bluetooth unterstützt. AirPods oder andere kabellose Kopfhörer verwenden Bluetooth-Technologie, um Musik von unseren Smartphones an die Kopfhörer zu übertragen. Sobald man ins Auto steigt, verbindet sich das Telefon automatisch per Bluetooth mit dem Fahrzeug. Auch Smartwatches synchronisieren sich mittels Bluetooth LE mit dem Smartphone.
Egal, ob Apple Watch, Bose-Kopfhörer, Fitbit oder MESHLE flex: „Mit Bluetooth ist alles besser“.
“100% aller Smartphones unterstützen heute Bluetooth-Technologie”
Bluetooth SIG
Bluetooth wurde im Mai 1998 eingeführt – also vor mehr als 23 Jahren. Damit ist Bluetooth gerade einmal acht Monate jünger als das ebenfalls beliebte Wi-Fi, welches im September 1997 eingeführt wurde.
In den Jahren 2019 und 2020 wurden jeweils 5 Milliarden Geräte mit Bluetooth-Technologie ausgeliefert. Dazu gehören Plattformgeräte wie Smartphones, Tablets und PCs, aber auch Peripheriegeräte wie beispielsweise Kopfhörer, Wearables oder Smart Home-Geräte.
Nach Angaben von Bluetooth SIG und ABI Research werden im Jahr 2025 jährlich mehr als sechs Milliarden Bluetooth-Geräte ausgeliefert. Dieses erwartete Wachstum stammt von Peripheriegeräten wie kabellosen Kopfhörern, Smart-Home-Geräten und Sensoren. Bis 2025 werden 70 % aller ausgelieferten Bluetooth-fähigen Geräte Peripheriegeräte sein.
„[Im Jahr] 2025 werden mehr als sechs Milliarden Bluetooth-fähige Geräte ausgeliefert werden“
ABI Research
Anwendungsbereiche
Das Besondere an Bluetooth ist, dass es sich nicht um eine Technologie handelt, die nur für einen Anwendungsfall geeignet ist. Andere drahtlose Kommunikationsprotokolle sind oft nur für einen oder zwei Anwendungsfälle nützlich: Zigbee zum Beispiel wird hauptsächlich in der Gebäudeautomatisierung und in drahtlosen Sensornetzen eingesetzt. Mit der kürzlichen Einführung von Mesh hat sich Bluetooth zu einer idealen Technologie für die Gebäudeautomatisierung entwickelt, findet aber darüber hinaus auch in vielen weiteren Anwendungsfällen ihren Einsatz. Die Anwendungen von Bluetooth reichen von IoT bis hin zu Wearables, Medizintechnik, Unterhaltungselektronik, Smartphones, Indoor-Positionierung und mehr. Die Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG) – die Organisation, die die Bluetooth-Technologie überblickt und lizenziert – unterteilt die Anwendungsbereiche in vier spezifische Lösungsbereiche:
- Audio-Streaming
- Datenübertragung
- Standort-Dienste
- Geräte-Netzwerke
Schauen wir uns jeden dieser Punkte genauer an und prüfen wir, wie sich Bluetooth heute und in Zukunft auf unser Leben auswirkt.
Audio-Streaming
Wie bereits erwähnt, nutzen die AirPods oder auch die kabellosen Bose-Kopfhörer Bluetooth, um Musik in hoher Auflösung von Ihrem Smartphone zu streamen. Das Audiostreaming war eines der ersten Bluetooth-Anwendungen und ist im Jahr 2020 der größte Anwendungsbereich von Bluetooth. 2020 wurden insgesamt 1,1 Milliarden Audiostreaming-Geräte ausgeliefert. Auch wenn das Audiostreaming einer der ersten realen Anwendungsfälle von Bluetooth war, entwickelt sich der Standard für das Audiostreaming immer kontinuierlich weiter. Hier einige Innovationen, die Bluetooth in letzter Zeit vorgestellt hat:
- LE Audio ist eine Bluetooth-Technologie welche mit reduziertem Stromverbrauch hochwertige Codecs und Multi-Stream-Audio unterstützt.
- Multi-Stream ist ein Feature, mit dem man Musik mit Freunden teilen kann, indem man Musik von einem Gerät auf mehrere Headphones oder Lautsprecher streamt.
- Audio Sharing wird es ermöglichen, an öffentlichen Orten wie Flughäfen Lautsprecherdurchsagen direkt auf Bluetooth-Hörgeräte oder Bluetooth-Kopfhörer zu übertragen. Eine innovative Anwendung für beispielsweise hörgeschädigte Menschen.
Datenübertragung
Bluetooth eignet sich perfekt für Audio-Streaming, aber das ist noch nicht alles. Auch Smartwatches, ob Apple Watch oder Fitbit, nutzen Bluetooth, um Daten zwischen Smartphone und Smartwatch zu übertragen und zu synchronisieren. Im Jahr 2021 sind über 13 Milliarden IoT-Geräte mit Bluetooth im Einsatz, was es zu der führenden Technologie für IoT macht. Dies umfasst Wearables wie eine Smartwatch, aber auch Fernbedienungen, PC-Zubehör und eine breite Palette von Unterhaltungselektronik wie etwa eine intelligente Zahnbürste. Bluetooth wird in der Zukunft von „Connected Everything“ eine wichtige Rolle spielen, mit geschätzten 1,46 Milliarden ausgelieferten IoT-Geräten im Jahr 2025 (ABI Research, 2021).
Die wichtigste Technologie für Fitness-Tracker und Telemedizin-Wearables ist Bluetooth. Sie ermöglicht es immer mehr Menschen, ihre Vitalparameter und ihr Aktivitätsniveau kontinuierlich zu erfassen. In der Zukunft werden Wearables mehr als nur Smartwatches oder Fitnesstracker sein. Erst vor wenigen Wochen haben Facebook und Microsoft angekündigt, dass sie sich auf das Metaverse konzentrieren werden. Das Metaverse benötigt intelligente AR-Brillen und VR-Headsets, welche wiederum Bluetooth nutzen werden, um mit der Umgebung zu kommunizieren und sich dem Smartphone zu verbinden. Bluetooth wird auch eine entscheidende Technologie für die intelligente industrielle Fertigung, die Lagerhaltung und die Verfolgung von Anlagen sein.
Standort-Dienste
Auch für die Lokalisierung sowie für das Messen von Entfernungen ist Bluetooth eine geeignete Technologie. Apple hat Anfang 2021 den AirTag vorgestellt. Der AirTag ist ein mit Bluetooth LE betriebenes Gerät, mit dem sich verlorene Gegenstände, wie z. B. Schlüssel, leicht orten lassen. Die meisten Anwendungsfälle liegen jedoch außerhalb des Verbrauchermarktes. Bluetooth SIG rechnet mit einem großen Wachstum in der Nische der Indoor-Navigation, so können etwa Produkte im Ladengeschäft schneller aufgefunden werden. Die Ortungsdienste von Bluetooth ermöglichen auch, das Smartphone als einen sicheren digitalen Türschlüssel zu verwenden, um das Smarthome, ein Carsharing-Fahrzeug oder die Tür Ihres Bürogebäudes aufzuschließen.
Geräte-Netzwerke
Die Anwendungsfälle Smarthome und kommerzielle Beleuchtung sorgen für ein außergewöhnliches Wachstum von Bluetooth Device Networks Geräten. Von 2021 bis 2025 wird die jährliche Auslieferung dieser Geräte schätzungsweise um das 4,4-fache pro Jahr wachsen. Im Jahre 2021 umfasst diese Kategorie intelligente Elektrogeräte (35 %), smarte Beleuchtung (27 %), Sensoren (19 %), intelligente Jalousien (4 %), Thermostate (3 %) und auch Türschlösser (2 %) (ABI Research, 2020)
Die vernetzte Beleuchtung im gewerblichen Bereich ist außerdem ein großer Wachstumsmarkt, dem sich die Bluetooth SIG verschrieben hat. Dazu arbeitet die Bluetooth SIG unter anderem mit der DALI Allianz zusammen, um eine Interoperabilität zwischen allen Bluetooth vernetzten und kabelgebundenen Beleuchtungskomponenten zu ermöglichen.
Bluetooth bleibt innovativ
Seit mehr als 23 Jahren ist Bluetooth nun schon eine erprobte und bewährte Technologie. Bluetooth wächst weiterhin in einem beachtlichen Tempo mit einer Vielzahl von verschiedenen Produktklassen und Branchen, welche auf Bluetooth als Funktechnologie setzen. Was macht Bluetooth so beliebt? Seitdem Bluetooth erstmals im Jahr 1997 eingeführt wurde, hat sich Bluetooth kontinuierlich zu einem globalen Industriestandard entwickelt, der von 36.645 Unternehmen weltweit unterstützt wird. Die letzten großen Weiterentwicklungen waren dabei Bluetooth Low Energy (oder kurz: BLE), Bluetooth Mesh und Bluetooth 5.
Bluetooth Low Energy
Die Technologie von Bluetooth Low Energy (Bluetooth LE oder BLE) wurde ursprünglich von Nokia unter dem Namen Wibree entwickelt und dann als Bluetooth Low Energy in die Version Bluetooth 4.0 integriert. Wie der Name schon verrät, verbraucht Bluetooth LE deutlich weniger Energie als das klassische Bluetooth und hat dennoch eine ähnliche Reichweite. Mit der Einführung von BLE wurde Bluetooth schlagartig zu einer relevanten und interessanten Technologie für batteriebetriebene Geräte sowie kleine und kostengünstige Geräte wie Wearables oder IoT-Sensoren. Diese Produkte waren, dank des Bluetooth-Ökosystems, sofort mit Smartphones, Tablets und PCs kompatibel. Bluetooth Low Energy unterstützt heute verschiedene Profile für die unterschiedlichsten Anwendungsfälle. Diese reichen von Gesundheitsprofilen, Sport- und Fitnessprofilen, Sensorprofilen, neuerdings auch Mesh-Spezifikationen und einem LE-Audio-Profil.
Bluetooth 5
Bluetooth 5 war ein wichtiges Update, um Bluetooth für das Internet der Dinge nutzbar zu machen. Es führte einen Highspeed- und einen Long-Range-Modus ein, um die Datenrate auf bis zu 2Mbps zu erhöhen oder die Reichweite zu vergrößern, mit Datenraten von 125kbs oder 500kbs. Bluetooth 5 wird ausschließlich unter der Marke „Bluetooth 5“ vermarktet. Dennoch gab es bereits weitere Optimierungen und Aktualisierungen: Bluetooth 5.1 für Ortungsdienste wie Indoor-Positionierung, Bluetooth 5.2 für Audio-Streaming und Bluetooth 5.3 für verbesserte Latenzzeiten, Interferenzen, Batterieleistung und Sicherheit.
Bluetooth Mesh
Bluetooth Mesh ist eine weitere entscheidende Weiterentwicklung von Bluetooth. In der Vergangenheit war die eingeschränkte Reichweite ein großer Nachteil. Theoretisch hat Bluetooth 4.0 LE eine maximale Reichweite von 100 Metern. (gemessen im Freifeld und im Freien). In der Realität weist Bluetooth 4 jedoch nur eine Reichweite von 10 bis 25 Metern (realistische Nutzung in Innenräumen) auf. Ebendarum war Bluetooth bisher nicht die ideale Technologie für das IoT. Mit der Einführung von Bluetooth Mesh hat sich dies jedoch wieder einmal schlagartig geändert.
Mesh-Netzwerke sind Netzwerke, in denen jedes Gerät mit jedem anderen Gerät in Reichweite kommuniziert. Jedes Gerät gibt Daten an jedes andere Gerät in Reichweite weiter und fungiert somit gleichzeitig als Repeater.
Ohne ein Mesh-Netzwerk kommunizieren die Geräte nur direkt miteinander. Ein Beispiel: Ein Smartphone streamt Musik direkt an einen Bluetooth-Kopfhörer (Punkt-zu-Punkt). Ein anderes Beispiel ist ein herkömmliches Wi-Fi. Das Smartphone stellt eine direkte Verbindung zum Wi-Fi-Router her. Wenn verschiedene Geräte miteinander kommunizieren, dient der Router als „Vermittlungsstelle“ oder Gateway.
Bei Bluetooth Mesh gibt es keinen zentralen Router oder Gateway. Jedes Gerät (auch Knoten genannt) kommuniziert miteinander und leitet den gesamten Datenverkehr weiter, den es empfängt. Jedes Bluetooth-Mesh-Gerät fungiert gleichzeitig als Endpunkt und als Router/Repeater. Dadurch verbessert sich die Reichweite eines Bluetooth-Mesh-Netzes mit jedem neuen Bluetooth-Mesh-Gerät, das dem Netz hinzugefügt wird.
Bluetooth ist zukunftssicher
Das Zusammenspiel aller zuvor genannten Aspekte macht Bluetooth zu einer zukunftssicheren und spannenden Technologie für aktuelle und zukünftige Anwendungen:
- Energieoptimiertes Bluetooth LE
- Leistungsstarkes Bluetooth 5
- Bluetooth Mesh ohne Gateways
- Bewährtes Bluetooth-Ökosystem mit einer Kompatibilität von 100 % der Smartphones
Durch die Kombination von Bluetooth 5 und Bluetooth Mesh wurde der wichtigste verbleibende Faktor gelöst: die Reichweite. Bluetooth 5 ermöglicht Verbindungen von Gerät zu Gerät zwischen 40 und 400 Metern. Durch den Aufbau eines Bluetooth-Mesh-Netzwerks verbessern und vervielfachen sich diese Reichweiten entsprechend. Das macht Bluetooth 5 Mesh zu einer idealen Technologie auch für große Gebäudeautomatisierungen oder sogar Smart-City-Installationen.
Connected Everything
In Zukunft werden Wearables mehr sein als nur Smartwatches oder intelligente Ringe. Es werden leistungsstarke intelligente Gesundheitsgeräte entstehen, die allesamt auf Bluetooth zur Synchronisierung und Weitergabe von Daten setzen werden. Bauunternehmer werden in Zukunft Gebäude und intelligente Häuser mit einer Vielzahl von standardisierten preiswerten Sensoren und intelligenten Aktoren ausstatten. Bluetooth Mesh macht diese Geräte ohne zusätzliche Gateways oder Router vollständig interoperabel und baut dabei auf dem ausgereiften und bewährten Bluetooth-Ökosystem mit mehr als 36.000 Herstellern und mehreren Milliarden Geräten auf.
Zudem ist Bluetooth Mesh die einzige Mesh-Technologie, die eine Interoperabilität mit 100 % aller Smartphones, Tablets, Macs und den meisten PCs mit sich bringt. In Zukunft werden wir unsere Umwelt nicht nur mit einer Smartphone-App steuern, sondern auch über intelligente AR-Brillen oder VR-Headsets. Diese AR- und VR-Geräte werden über Bluetooth mit dem Smartphone und auch direkt mit anderen Geräten in der Umgebung kommunizieren. (Übrigens: Das aktuelle Oculus Quest 2 VR-Headset ist mit Bluetooth ausgestattet). Wenn man noch einen Schritt weiter denkt, sind sogar kommende Gehirn-Computer-Schnittstellen wie Elon Musks Neuralink mit Bluetooth ausgestattet.
Ein Beispiel: Wenn ein Feueralarm ausgelöst wird, sendet die nächstgelegene Feuermelder einen Alarm über Bluetooth direkt an das VR-Headset (oder Neuralink). Das Gleiche gilt für die Alarmanlage, die Türklingel und vieles mehr.
In der Zukunft wird alles miteinander vernetzt sein. Die einzige Technologie, die dazu in der Lage ist – ohne alle Daten über ein zusätzliches Gateway, einen Router oder eine fremde Cloud zu leiten – ist Bluetooth.
