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Technik zum Anziehen

Welche Funkprotokolle eignen sich für Wearables?

13. Juni 2014, 10:25 Uhr | Karin Zühlke

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Alternative ANT und ANT+

Eine Alternative zu Bluetooth sind der Industriestandard ANT bzw. ANT+ von Dynastream. Das nur rund 15 kB große Protokoll wurde entwickelt, um Sensoren kostengünstig über kurze Entfernung bis ca. 50 m mit Auswertegeräten zu verbinden. So findet sich ANT häufig in Applikationen der Telemedizin und Patientenüberwachung sowie im Sport- und Fitnessbereich. Das macht das Protokoll auch für Wearables interessant. Wie BLE arbeitet das Protokoll im lizenzfreien 2,4-GHz-Frequenzband. Der Frequenzkanal ist mit 1 MHz jedoch nur halb so breit wie bei BLE, so dass die Datenmodulation weniger Energie benötigt und ANT ein noch niedrigeres Energieniveau erzielt als BLE. »Weil sich die Sensoren die meiste Zeit im Sleep-Mode befinden, ist die Gesamt-Stromaufnahme prinzipiell sehr gering«, so Lan Hong. ANT splittet einen Frequenzkanal in viele zeitlich unterteilte Kommunikationskanäle, so dass sich bis zu 64.000 Teilnehmer in ein ANT-Netzwerk integrieren lassen. Hierbei wird – im Gegensatz zu ZigBee – nicht zwischen verschiedenen Infrastrukturfunktionen unterschieden, d.h. jeder ANT-Sensor kann auch als Repeater und Router fungieren, einen zentralen Coordinator gibt es nicht. »So bieten ANT-Netze, anders als Bluetooth, praktisch unendliche Netzwerkmöglichkeiten«, unterstreicht Hong.
Interessant für Wearable-Anwendungen ist die Dynastream-ANT-Modul-Serie N5. Mit Abmessungen von 9,8 x 14 x 2 mm gehört es zu den kleinsten nRF51422- bzw. BLE-Modulen auf dem Markt. Die N5-Familie basiert auf dem Nordic nRF51422. Er ist im Prinzip baugleich zum nRF51822, unterstützt jedoch neben BLE auch das ANT-Protokoll. Die ANT-Lizenzgebühren sind beim Erwerb des Chips oder Moduls enthalten, d.h. die Nutzung des Protokolls ist für Gerätehersteller praktisch kostenlos. Hong: »Um auch ältere Laptops in ein ANT-Netzwerk einbinden zu können, bieten wir fertige USB-Sticks. In den allermeisten modernen Smartphones und Tablets ist ANT jedoch bereits integriert. Ausnahme ist nur das Apple iPhone - hier müssen Anwender im Moment noch einen ANT-Dongle anstecken. Die ANT-Infrastruktur ist in der Computerwelt also ähnlich verbreitet wie BLE. Damit ist sie, vor allem für kleine und mittelgroße Anbieter, eine echte Alternative.«

Wird das ANT-Protokoll um standardisierte Nutzungsprofile ANT+ ergänzt, können sich Wearable-Anwendungen mit anderen ANT+-Geräten in ihrer Nähe vernetzen und Sensordaten austauschen. So ergeben z.B. GPS-Daten, Schrittzähler, Pulsmesser und Körpergewicht ein umfassendes Fitness-Profil des Nutzers. Auch ANT+ ist bereits in verschiedenen Geräten im Einsatz.

»Doch Entwickler müssen sich gar nicht zwischen BLE und ANT entscheiden – sie können auch beide Funkprotokolle kombinieren, ohne dass sich das nachteilig auf die Applikation auswirkt«, erläutert Hong. Hierfür beinhaltet der S310-Stack von Nordic sowohl ANT als auch BLE-Peripheral, außerdem lässt sich das Open-Source Protokoll Gazell einsetzen. Der Stack funktioniert, wie alle Stackvarianten von Nordic, sowohl mit dem nRF51422 als auch mit den Dynastream N5-Modulen.