Entwickler-Interview Industrieller Bluetooth-Stick mit 300 Metern Reichweite

Peter Foraita und Johannes Lange von der SE Spezial-Electronic.
Peter Foraita und Johannes Lange von der SE Spezial-Electronic.

Peter Foraita und Johannes Lange beantworten Fragen zu ihrer Produktneuheit.

Im Vorfeld der embedded world 2017 überraschte die SE Spezial-Electronic mit einer unmittelbar einsichtigen Produktinnovation: Ein international zertifizierter Bluetooth-Stick, der direkt mit der individuellen Konfiguration beschrieben wird. Unter anderem werden so serielle Verbindung mit bis zu 300 Metern Reichweite unterstützt.

Peter Foraita, Field Application Engineer und Johannes Lange, Director Embedded Division, bei SE Spezial-Electronic beantworteten auf der Messe einige Fragen zu Produktentwicklung und -support, sowie Einsatz- und Marktpotenzialen. 

Beim SE Skipper 21-1 ist der Mehrwert für Industrieanwendungen unmittelbar ersichtlich. Der Entwicklungsaufwand scheint gering, wie aufwendig gestaltete sich denn die Produktentwicklung tatsächlich?

Peter Foraita: Als SE Spezial-Electronic grünes Licht für das Projekt gab, war die Entwicklung für mich wie ein Geschenk. Die notwendigen Kenntnisse und Tools waren ja vorhanden, und das Entwicklungsziel stellte eine relevante Nische da. Beide Faktoren kommen so ja nicht sehr häufig zusammen. 

Theoretisch ist der Entwicklungsaufwand für so einen Bluetooth-Stick gar nicht sehr groß. Ein erfahrener HF-Ingenieur sollte ein entsprechendes Prototyp-Design eigentlich mit ca. einer Woche Nettoarbeitszeit aufsetzen können, sofern er sich mit den dafür in Frage kommenden Komponenten gut auskennt.

Die eigentliche Herausforderung besteht darin, bei kleiner Stickfläche die Verbindungsreichweite zu maximieren. Fehlende Antennenfläche muss mit ausgefeilter Bauteilplatzierung kompensiert werden. Das zieht im Anschluss an das Grunddesign mehrere Wochen Prototypentests nach sich. Die Simulation und das Prototyping waren trotzdem schon nach ca. zwölf Wochen abgehakt.

Was in solchen Fällen erfahrungsgemäß immer sehr zeitintensiv ist, sind die jeweiligen regions- bzw. länderspezifischen Zertifizierungen. Für den Geltungsbereich der CE haben diese etwa ein weiteres Quartal in Anspruch genommen, der gleiche Zeitrahmen gilt für Länder wie Brasilien, die Zertifizierungen nur auf ihrem Landesgebiet zulassen. In Summe kann sich das zeitlich also ganz schön ziehen. Gerade im Bereich kompakter HF-Layouts haben wir uns in den vergangenen Jahren eine umfangreiche Expertise angeeignet, die wir gerne auch für Designreviews unserer Kunden zur Verfügung stellen.

Vor allem die globale Zertifizierung ist ja ein Highlight beim SE Skipper UBT21-1. Ist der Prozess prinzipiell schwierig?

Johannes Lange: Ja, die globale Zertifizierung ist definitiv ein sehr diffiziles Thema. Die Messung muss nicht selten im jeweiligen Land erfolgen, und oft dürfen dabei nur Unterlagen in Landessprache und lokale Dienstleister einbezogen werden. Unser Partner Phoenix Testlab half deshalb dabei, die Messungen unter Begleitung lokaler Repräsentanten durchzuführen. Bei der SE Spezial-Electronic wurden dazu ausführliche Unterlagen, Testmuster und Skripte erstellt.

Wodurch wurde die SE überhaupt auf diese Marktnische aufmerksam? 

Johannes Lange: Auf die Idee mit dem SE Skipper haben uns einige Kunden gebracht: Wir wurden immer wieder nach einem Evaluationsadapter mit hoher Verbindungsqualität gefragt, der wenig Installationsaufwand erfordert. Gleichzeitig sollte dieses Produkt aber auch eine Kontrolle über die Konfiguration erlauben. Nur Marktprodukten mit diesem Feature fehlte es meist an Reichweite und/oder den nötigen Zertifizierungen. Die Entscheidung der SE Spezial-Electronic, ein entsprechendes Produkt zu entwickeln, folgte also den Anforderungen und Wünschen des Marktes. An so einem Prozess hat ein Entwickler sehr viel Freude.

Die Lösung des »Flashens« einer individuellen Konfiguration lag der Spezial-Electronic auch sofort auf der Hand? Welche anderen Möglichkeiten hätte es gegeben? Was sind die Vorteile Ihres Lösungsansatzes?

Peter Foraita: Ja, das direkte Flashen lag als Lösung auf der Hand. Mit externen Stacks wäre man eben wieder auf Drittanbietersoftware angewiesen. Setups können gespeichert werden, die Einstellungen sind damit reproduzierbar. Die Sticks bieten wir auch vorkonfiguriert an. Wir denken weiterhin eine FAQ an, die den Kunden bei der individuellen Konfiguration hilft, je nachdem ob diese auf Datendurchsatz, Sicherheit, Reichweite oder Latenzzeit optimieren möchten.

Zur Konfiguration des Sticks mit einem proprietären oder Linux-Betriebssystem müsste man vermutlich den Weg über die API gehen?

Peter Foraita: Eine API ist dabei eigentlich nicht notwendig. Der Stick kann auch direkt via AT-Kommandos über die serielle Schnittstelle konfiguriert werden. Das geht mit jedem Betriebssystem.

Bis zu sieben simultane Verbindungen mit einem USB-Stick sind schon recht viel, liegt da noch Entwicklungspotenzial?

Peter Foraita: Leider gibt es da kein weiteres Optimierungspotenzial, da ein Bluetooth Piko-Netz auf maximal acht Teilnehmer begrenzt ist. Ein Trick wäre allerdings, weitere Geräte zyklisch einzeln direkt anzusteuern. Wenn man max. 0,5 s Anmeldezeit im Prozess tolerieren kann, geht das gut. Im Übrigen erlaubt der Skipper ja auch noch bis zu drei simultane BLE-Verbindungen. Da der Skipper ein proprietäres serielles Datenprotokoll und das allgemeine GATT-Profil unterstützt, wird jedes BLE-Gerät verbunden, sofern es eine Verbindung auf dem GATT-Layer unterstützt.

Was wird der Skipper kosten?

Johannes Lange: Das Einzelexemplar liegt aktuell bei 95 €, bei einer Abnahme von mindestens 1000 Sticks sinkt der Preis auf 41 € pro Stück, jeweils zzgl. 19% MwSt. Über ein Spin-Off-Produkt für den Privatbereich denken wir nach.

Bietet SE Spezial-Electronic auch kundenspezifische Gehäuse-Versionen an? 

Johannes Lange: Ja, das ist Teil unseres Serviceangebotes. Wir beraten unsere Anwender gern bei der Auswahl des passenden Gehäuses und bieten auch den Designprozess und etwaige Prüf- wie Zertifizierung durch unsere Partner an.