Zutritt per Bluetooth Low Energy (BLE) Türen per Smartphone öffnen

Engeriesparender Betrieb

Grundsätzlich lässt sich auch mit anderen Breitband-Techniken eine hohe Genauigkeit erzielen, jedoch muss bei der Auswahl geeigneter Techniken auch die Stromaufnahme berücksichtigt werden. Der Energiebedarf eines PEPS-Systems ist schließlich ein wichtiges Kriterium für den Systementwurf – insbesondere bei ausgeschalteter Zündung. Da PEPS-Systeme zudem mit mehreren Satellitenknoten arbeiten, kommt die Stromaufnahme eines Knotens im System gleich mehrfach zum Tragen.

Bluetooth Low Energy eignet sich wegen seiner stromsparenden Eigenschaften besonders zum Bewältigen dieser Herausforderung. Das Protokoll ist insofern flexibel, als zwei Geräte einerseits den Großteil der verfügbaren Bandbreite nutzen können, wenn ein hoher Durchsatz erforderlich ist, und andererseits die Verbindung bei geringerem Durchsatzbedarf auch längere Ruhephasen verwenden kann, wodurch sich die effektive Stromaufnahme reduziert.

Transceiverfunktionen für Low Energy (LE), die mit Bluetooth v5.0 eingeführt wurden, ermöglichen eine Kommunikation über größere Distanzen, ohne die Gesamtstromaufnahme nennenswert zu erhöhen. Dadurch lassen sich Bluetooth-Low-Energy-Geräte flexibler einsetzen. Im Vergleich zu RTLS-fähigen Funkprotokollen wie Wi-Fi und UWB bietet Bluetooth Low Energy deshalb die niedrigste Stromaufnahme.

Reichweite

Die Erkennung eines als Schlüssel dienenden Smartphones in einem Umkreis von 20 bis 30 m veranlasst, dass das übrige PEPS-System aus dem Stromsparmodus herausgeholt wird, um die Authentizität des Smartphones zu überprüfen und den Prozess zur Positions­bestimmung mithilfe der Satellitenknoten anzustoßen. Diese Detektierung erfordert normalerweise keinen durchsatzstarken Datentransfer zwischen Smartphone und PEPS-System.

Die Sender in Bluetooth-Low-Energy-Transceivern erreichen eine Ausgangsleistung bis zu +20 dBm und für die Empfänger sind Empfindlichkeiten von etwa –97 dBm typisch. Da Bluetooth Low Energy im 2,4-GHz-Band arbeitet, ist die Ausgangsleistung weniger eingeschränkt als bei anderen Breitbandtechniken. Damit erreicht Bluetooth Low Energy eine höhere Leistungsübertragungsbilanz (Link Budget) und ermöglicht Smart-Key-Modulen den Aufbau und die Aufrechterhaltung von Verbindungen über kurze und lange Distanzen.

Interoperabilität

Eine weitere Herausforderung bei der Entwicklung ist die Sicherstellung der Interoperabilität der Phone-as-a-Key-Anwendung mit dem großen Angebot an verfügbaren Smartphones. Mit seiner allgegenwärtigen Verbreitung in Smartphones ist Bluetooth Low Energy ein hervorragender Kandidat für Phone-as-a-Key-Implementierungen, zumal Bluetooth-Komponenten einer Konformitätsprüfung auf der Protokollebene unterzogen werden. Bluetooth Low Energy ist jedoch nicht nur in jedem neuen Smartphone verfügbar, sondern wurde auch von Regulierungsbehörden auf der ganzen Welt als Teil des 2,4-GHz-ISM-Bands (Industrial, Scientific, Medical) übernommen. Hierdurch lässt sich leichter sicherstellen, dass ein auf Bluetooth Low Energy beruhendes PEPS-System mit Phone-as-a-Key-Technik in höchstem Maße interoperabel mit der Vielzahl der angebotenen Smartphones ist.

 

Literatur

[1] Bluetooth Market Update 2019. Bluetooth Special Interest Group (SIG), 2019, www.bluetooth.com/bluetooth-resources/2019-bluetooth-market-update.

 

Der Autor

 

Vihang Parmar

ist ein Applikationsingenieur bei Texas Ins­truments und arbeitet an Bluetooth- und Bluetooth-Low-Energy-Anwendungen. Vor seiner Tätigkeit bei TI hat er in der Spieleindustrie Embedded Systeme entwickelt. Parmar hat einen Bachelor of Science in Elektrotechnik von der University of Texas in Arlington erworben.