Bluetooth Smart Modul von Panasonic

Bluetooth® Smart

Neben Wi-Fi der vielleicht berühmteste Funkstandard ist Bluetooth®. Classic Bluetooth® ist bereits seit Jahren im Einsatz und wird beinahe nahtlos benutzt. Bluetooth® Smart oder auch Bluetooth® Low Energy ist eine neue Technologie basierend auf dem weltweit verfügbaren 2.4 GHz Bereich. Bluetooth® Smart existiert neben dem bereits bekannten Classic Bluetooth®.

Panasonic bietet mit der PAN17xx Serie ein Bluetooth® Smart-Modul mit besonders kleinen Abmaßen (15,6 x 8,7 x 1,8 mm inklusive SMD-Keramikantenne). Mit dem integrierten Low-Power-Mikrocontroller (256 k Flash und 8 k RAM) bietet es hinreichend freien Speicher für Kundenapplikationen. Das Modul zeichnet sich weiterhin durch eine Betriebstemperatur von -40°C bis +85 °C aus und erlaubt eine Datenübertragung von bis zu 1 Mbit/s (brutto).

 

Warum gewinnt Bluetooth® Smart gerade jetzt an Bedeutung?

Laut diversen Analysten werden bis 2020 20 Millionen Geräte im Internet of Everything kabellos verbunden sein. Erst durch die Integration von Bluetooth® Smart durch Apple in deren iPhones und iPads, erfolgte der Marktpush dieser Technologie. Die Bluetooth SIG hat darüber hinaus auch neue Smart Marks eingeführt – Bluetooth® Smart Ready und Bluetooth® Smart. Hiermit wird dem Endverbraucher einfach dargestellt, welche Bluetooth® Geräte miteinander verbunden werden können.

Was sind die Vorteile für den Nutzer?

Bluetooth® ist den meisten Menschen bekannt und als Funkübertragungsstandard akzeptiert. Bluetooth® Low Energy bietet

• Einfache Verbindung
• Sichere Verbindung
• Schneller Verbindungsauf- und -abbau
• Stromsparende Technologie
• Kein Kabelverhau
• Einfache Verbindung zu Apple iOS Geräten (Apple Authentication Coprocessor nicht von Nöten)

Was sind die Voraussetzungen für eine erfolgreiche Verbreitung der Technologie?

Der wesentliche Erfolgsfaktor für Funkübertragung ist sicherlich das Erstellen und Einhalten von Standards für die Technik. Nur so ist sichergestellt, dass der Nutzer sein Gerät  mit allen zur Verfügung stehenden Geräten sicher, zuverlässig und herstellerunabhängig verbinden kann. Dies wird durch die Bluetooth SIG sichergestellt.

Was sind die Hauptanwendungsgebiete für Bluetooth® Smart?

1. Appcessories
   Im Internet of Everything werden viele Geräte vor allem mit Smartphones und Tabletts verbunden um diese von hier zu steuern oder als Display-Ersatz zu nutzen. Appcessories liegen zum Beispiel im Bereich Fitness, Wellness und Gesundheit, Unterhaltungselektronik, Haushaltswaren und Industrie. Somit ist die PAN17xx Serie eine ideale Ergänzung für Appcessories.  
2. Proprietäre 2,4 GHz System
   Da der Stack-Aufbau im Bluetooth® Smart Bereich deutlich vereinfacht wurde, kann diese Technologie durchaus auch für proprietäre System auf 2.4 GHz genutzt werden.
   BlueRadios emuliert mit dem nBlue Stack das von Classic Bluetooth® bekannte SPP auf Bluetooth® Low Energy. Dieses kann über AT-Commands programmiert werden. Eine Software-Option der Pan17xx Series ist der vorinstallierte nBlue Stack, welcher nicht nur für proprietäre Lösungen genutzt werden kann, sondern durchaus auch mit Appcessories. Dies wird durch die nBlue Term app (iTunes) bewiesen.   

Welche unterschiedlichen Technologien gibt es für Bluetooth®?

1. Classic Bluetooth®
   Seit mehreren Jahren bekannt wird Classic Bluetooth® hauptsächlich für das Übertragen von großen Daten wie Audio oder Video genutzt.
   - Bluetooth® v2.1, 3.0 und andere
   - Topologie: Piconet (1 Master, 7 Slaves)
   - Frequency Hopping
   - Classic Bluetooth® Profile: Jedes Profil repräsentiert einen Bluetooth® Anwendungsgebiet. Zwei Geräte benötigen dasselbe Profil um miteinander kommunizieren zu können. Das Profil sitzt oberhalb des Bluetooth® Stack. 
   - Klassen (Reichweite): 1 (100 m), 2 (10 m), 3 (1 m)
   - Verbindungsaufbau: ~22.5 ms
   - Maximale Datenrate (brutto): 3 MBit/s
2. Bluetooth® Smart Ready
   Die neue Technologie Bluetooth® Low Energy ist das Zentrum der kabellosen Welt.
   Bluetooth® Smart Ready-Geräte empfangen Daten, welche sowohl von Classic Bluetooth® als auch Bluetooth® Smart-Geräten (Bluetooth® Low Energy) gesendet werden. In der Praxis sind dies Hub-/Gateway-Geräte des Bluetooth® Ecosystems.
   - Bluetooth® v4.0
    Technologisch gesehen vereint Bluetooth® Smart Ready die Features von Classic Bluetooth® und Bluetooth® Smart.
3. Bluetooth® Smart
   Bluetooth® Smart-Geräte sind speziell entwickelt um eine spezifische Art von Informationen zu sammeln und an Bluetooth® Smart Ready-Geäte zu übertragen. Diese Technologie wird hauptsächlich für Sensor-Geräte genutzt, welche kleine Datenpakete häufig senden und sehr wenig Energie verbrauchen.
   - Bluetooth® v4.0
   - Topologie: Point-to-Point
   - Frequency Hopping
   - Bluetooth® Low Energy Profile: Jedes Profil repräsentiert einen Bluetooth® Anwendungsfall. Ein Profil besteht aus einem Set von Services. Die App auf dem Smartphone/Tablett interpretiert die Daten des Bluetooth® Low Energy Profils.   
   - Klassen (Reichweite): Bluetooth® Smart hat keine Klassen (50 m)
   - Verbindungsaufbau: ~1.2 ms
   - Maximale Datenrate (brutto): 1 MBit/s

 

Marktsegmente

Der klare Markttreiber ist die hochvolumige Kommunikationstechnik (Smartphones/Tabletts). Dies hat den entscheidenden Vorteil, daß die technologische Lösung preisoptimiert und in hohen Stückzahlen für diesen Markt vorliegt.

Daraus ergibt sich für andere Anwendungen (Medizin, Industrie, Sicherheit,) eine höhere Akzeptanz, die Technologie – angepasst an die eigenen Anforderungen – einsetzen zu wollen.

Welche Marktsegmente können mit Bluetooth® Smart bedient werden?

Generell

Bluetooth® Smart bietet eine Lösung für eine breite Palette von Anwendungen in den verschiedensten Industriebereichen. Wichtig ist hier vor allem der geringere Stromverbrauch und die schnelle Verbindungsauf- und -abbau im Vergleich zu Classic Bluetooth®. Dennoch lassen sich mit Bluetooth® Smart nicht alle Applikationen erfüllen. Es ist nicht ausgelegt für eine hohe Datenübertragung wie zum Beispiel Audio Streaming.

Gesundheitstechnik

Speziell für die Gesundheitstechnik bietet Bluetooth® Smart erhebliche Vorteile. Auf Grund des verringerten Stromverbrauchs bleiben batteriebetriebene Geräte länger funktionstüchtig. Durch eine Vielzahl von Apps und Services kann der Nutzer seine individuellen Daten einfach speichern und bei Bedarf an seinen Arzt übermitteln. So werden Blutzucker, Blutdruck, Temperatur, Gewicht etc. katalogisiert. Dies kann nicht nur zu Kontrollzwecken, sondern auch im Notfall hilfreich sein. Somit wird es der alternden Gesellschaft ermöglicht länger unabhängig zu leben.

Fitness

Ähnlich wie in der Gesundheitstechnik kann Bluetooth® Smart zur Übertragung und Datensammlung der Herzfrequenz, Schrittzahl etc. genutzt werden. Fitnessprofile lassen sich in diversen Apps katalogisieren.

Industrielle Anwendungen

Idee des Internet of Everything ist die Verbindung elektronischer Geräte mit einem „Haupt“-Gerät. Heutzutage hat jeder Service-Installateur mindestens ein Smartphone oder Laptop dabei um die Kundenaufträge zu bearbeiten. Da diese Geräte bereits existieren, bietet Bluetooth® Smart die Möglichkeit das Smartphone als Display-Ersatz für das zu wartende Gerät zu nutzen. Doch nicht nur das Auslesen von Daten über Bluetooth® Smart ist möglich, generell kann mit diesem Ansatz auch das Smartphone/Tablett als Fernbedienung genutzt werden. In Anbetracht dieser Applikation ist es durchaus denkbar, dass Bluetooth® Smart auch im Bereich Smart Home Einzug hält.