Internet of Things Wearables mit BLE entwickeln

Wearables sind ein sich schnell entwickelnder Markt. Wie sich mit Bluetooth Low Energy (BLE) und stromsparenden ARM-Cortex-basierten Mikrocontrollern innovative und vernetzte Wearable-Anwendungen schneller entwickeln und auf den Markt bringen lassen, wird hier gezeigt.

Der schnell wachsende Markt für Wearable-Produkte soll in den nächsten fünf Jahren zahlreiche neue Anwendungsfelder erobern. Die Marktforscher von IHS prognostizieren hier für das Jahr 2018 einen Umsatz von 30 Mrd. Dollar und 210 Mio. Einheiten. Geräte, die am Handgelenk getragen werden, z.B. Fitness-/Aktivitäts-Armbänder wie Misfit oder Misfit Shine, Smartwatches wie die Pebble Mobile Smartwatch, die kürzlich vorgestellte Omate X Smartwatch oder Produkte, die eine völlig neue Kategorie bilden, z.B. Armbänder zur Identifizierung des Nutzers durch ihr EKG, machen einen Großteil dieses Umsatzes aus. Es gibt aber noch weitere Anwendungsmöglichkeiten, z.B. T-Shirts mit integrierten, über das Smart­phone gesteuerten Displays, zusammen mit zahlreichen anderen Neuerungen, die alle Möglichkeiten der Wearable-Technik als Teil des Internet der Dinge (IoT) nutzen und Anwendungen über das Cloud Computing verknüpfen.

BLE als Datenanbindung

Ein wesentlicher Bestandteil in der Wearable-Entwicklung ist die stromsparende Datenanbindung bzw. Vernetzung per Funk. Dies trifft sowohl auf einfache, mit einem einzigen Sensor ausgestattete Wearable-Produkte zu als auch auf einen Aktivitäts-Tracker oder auf ein High-End-Produkt, das Daten aus vielen Umgebungssensoren sammelt, z.B. eine Skibrille mit integriertem Head-up-Display für die GPS/Landkarten- und Entfernungs-/Geschwindigkeitsanzeige. Bluetooth Low Energy (BLE) – oder Bluetooth Smart, wie es nun von der Bluetooth SIG (Special Interest Group) vermarktet wird – ist einer der wesentlichen Bestandteile von Wearable-Produkten.

Bluetooth LE ist nicht der einzige Funkstandard, aber sehr gut positioniert, um im Wearable-Bereich die bevorzugte Art der Datenanbindung zu werden. Als stromsparende Technik trägt BLE dazu bei, Wearable-Produkte zu entwickeln, die Wochen, Monate oder sogar Jahre mit einer kleinen Knopfzellenbatterie betrieben werden können. Hinzu kommt, dass BLE bereits in neueste Smart­phones und Tablets integriert ist. Alle heutigen Wearable-Produkte sind ein „Appcessory“ (Application Accessory), das über Bluetooth mit einer Applikation verbunden ist, die auf einem Smart­phone oder Tablet läuft und die Benutzerschnittstelle (Display) des Geräts nutzt. Diese App ist mit dem Internet verbunden; damit kann das Wearable-Produkt als IoT-taugliches Gerät kategorisiert werden.

Geräte mit BLE basieren auf der Bluetooth-Core-Spezifikation Version 4.0 (oder höher). Dabei werden kleine Datenmengen als Burst ausgesendet – in einem einzigartigen Paketformat mit geringer Latenz. Der Verbindungsaufbau und Datentransfer erfolgt innerhalb von 3 ms. Die Stromaufnahme lässt sich dabei in Ultra-Low-Peak-, Average- und Idle-Modus unterteilen.

Ein Produkt, das nur die LE-Funktion enthält, wird als Single-Mode-Gerät bezeichnet. Ein Produkt mit LE-Funktion und dem Original-Bluetooth-Classic-Modus mit Enhanced Data Rate (EDR) wird als Dual-Mode-Produkt oder „Smart Ready“ bezeichnet. Laut der Bluetooth SIG sollen im Jahr 2018 mehr als 90 % der Bluetooth-fähigen Smart­phones, inklusive aller iOS-, Android- und Windows-Modelle, als „Smart Ready“ ausgeliefert werden.