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Funkübertragung per Bluetooth als Basis fürs IoT

27. August 2021, 13:17 Uhr   |  Martin Woolley

Funkübertragung per Bluetooth als Basis fürs IoT
© Bluetooth SIG

Martin Woolley, Bluetooth SIG

IoT-Anwendungen stellen besonders hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Datenübertragung: Die gesendeten Daten sollten möglichst zu 100 Prozent den empfangenen entsprechen. Um diese Verlässlichkeit bei geringem Energieaufwand sicherstellen, nutzt die Bluetooth-Technologie mehrere Methoden.

Drahtlose Kommunikationssysteme beruhen auf Funk für die Übertragung von Daten von einem Gerät zum anderen und sind per Definition unzuverlässig. Denn es gibt zahlreiche Faktoren, die dazu führen, dass die gesendeten Daten nicht immer zu 100 Prozent den empfangenen entsprechen. Die Bluetooth-Technologie vermeidet Störungen mit verschiedenen Methoden, um dem Ideal der Zuverlässigkeit möglichst nahe zu kommen. Indem Bluetooth vier typische Herausforderungen von Funk löst, ermöglicht es reibungslose Kommunikation im IoT.

Herausforderung 1: Reflexionen - Funksignale erzeugen Reflexionen oder können gebrochen werden. So könnte bei Kommunikationssystemen ein Signal mehrfach und aus verschiedenen Richtungen empfangen werden. Haben Kopien eines Signals eine andere Route zurückgelegt, gelangen sie dann zu verschiedenen Zeitpunkten zum Empfänger. Dieses Phänomen heißt auch Laufzeitdispersion und kann zu einer Intersymbolinterferenz (ISI) führen.

Herausforderung 2: Kollisionen - Kollisionen kommen vor, wenn sich zwei Übertragungen auf dem gleichen Kanal innerhalb der Reichweite und in sich überlappenden Zeiträumen begegnen. Daten setzen sich aus digitalen Bits zusammen. Übertragen werden sie als analoge Symbole, die auf dem jeweiligen Funkkanal gesendet werden. Die Symbolrate legt die Zeitspanne für das Umschalten von einem Symbol zum nächsten fest. Es dauert also, bis eine bestimmte Anzahl von Bits übertragen wird. Je länger das dauert, desto eher kann es zu Kollisionen kommen.

Herausforderung 3: Verschiedene Funktechnologien - Außerdem arbeiten verschiedene Funktechnologien mit dem gleichen Teil des Funkfrequenzspektrums. So laufen Bluetooth, WLAN oder Technologien auf Basis des IEEE-802.15.4-Standards alle über das 2,4-GHz-ISM-Band. Wird hier nicht gegengesteuert, könnte es zu Störungen kommen.

Herausforderung 4: Signalstärke - Die Signalstärke spielt ebenfalls eine wichtige Rolle. Das Signal kann sowohl zu schwach als auch zu stark sein: Im zweiten Fall überlastet es einen Funkempfänger. Entsprechend entsteht ein Fehler beim Dekodieren des empfangenen Signals. Je schwächer ein Signal ausfällt, desto ähnlicher wird es dem Hintergrundrauschen – und es können ebenfalls Fehler bei der Dekodierung entstehen.

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1. Funkübertragung per Bluetooth als Basis fürs IoT
2. So meistert Bluetooth diese Herausforderungen
3. Schnellste Mesh-Netzwerktechnologie

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