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Sieben Gründe, warum Bluetooth perfekt für Industrial IoT ist

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Die meisten von uns verwenden täglich Bluetooth in irgendeiner Form, in der Regel, um Dinge wie unsere Telefone, Smartwatches, Headsets, Mäuse und Tastaturen zu verbinden. Tatsächlich ist Bluetooth inzwischen so weit verbreitet, dass die Special Interest Group (SIG), die die Standards überwacht, bis 2022 unglaubliche 5.2 Milliarden Lieferungen von Bluetooth‑Geräten prognostiziert hat.

Bei all der Begeisterung über Bluetooth im Konsumgütersegment erhält die Tatsache weniger Beachtung, dass es auch unglaublich gut für den intelligenten, industriellen Einsatz geeignet ist. Wir wollten dies hervorheben und haben deshalb sieben Gründe zusammengestellt, warum die Designer der Systeme und Netzwerke für IIoT (Industrial Internet of Things), Bluetooth als ihren Kommunikations‑Backbone betrachten sollten.

1. Es ist äusserst unempfindlich gegen Störungen
Bluetooth verfügt über intelligente Möglichkeiten, um sicherzustellen, dass Nachrichten erfolgreich ihr Ziel erreichen, obwohl es das gut frequentierte 2.4 GHz ISM‑Frequenzband verwendet (das es sich mit Wi‑Fi, ZigBee und anderen teilt).

Adaptive Frequency Hopping (AFH) hilft sicherzustellen, dass Daten erfolgreich durch das störende Rauschen geleitet werden. Einzelne Nachrichten werden in kleine Datenpakete zerlegt, die über verschiedene Kanäle in einer vordefinierten Reihenfolge gesendet werden, welche nur den Sende- und Empfangsgeräten bekannt ist. Bis zu 1'600 Kanalumschaltungen können jede Sekunde stattfinden. Datenpakete, die ihr Ziel nicht richtig erreichen, werden erneut gesendet, und wenn das Problem durch den Kanal verursacht wurde, wird dies markiert, damit es in Zukunft vermieden werden kann.

2. Sie können viele drahtlose Geräte im gleichen Bereich betreiben
. Es werden mehrere Bluetooth‑Eigenschaften kombiniert, um sicherzustellen, dass Sie eine grosse Anzahl von Geräten unmittelbar nebeneinander betreiben können. Für die kurzen Datenpakete – ideal für industrielle Mess- und Steuerungsanwendungen – werden lediglich kurze Funkverbindungen benötigt. Ebenso wichtig ist, dass die automatische Leistungssteuerung von Bluetooth sicherstellt, dass die Daten in der erforderlichen Stärke übertragen werden, so dass bei wenig Störungen auch keine übermässig starken Übertragungen stattfinden. Beide Faktoren helfen, die Funkfrequenzen für andere Geräte freizugeben. Schliesslich – und unerlässlich für die Nutzung von IIoT – ist Bluetooth so optimiert, dass es mit Wi‑Fi koexistiert.

3. Es kann Bitfehler erkennen und beheben
In Umgebungen mit Störsignalen oder wenn Daten über grössere Entfernungen übertragen werden (mehr dazu weiter unten), besteht die Gefahr, dass Bitfehler in die Nachrichten gelangen. Bluetooth kann diese erkennen und Massnahmen ergreifen, um unzuverlässige Kanäle zu vermeiden, wenn sie die Ursache dafür sind.

Es kann auch die sogenannte „Forward Error Correction“ (FEC) nutzen, um Fehler zu beheben, sobald Daten beim Empfänger eintreffen.

4. Bluetooth kann in die vorhandenen industriellen Systeme integriert werden
Serielle Schnittstellen sind in industriellen Anwendungen weit verbreitet. Und dank des Serial Port Profile (SPP) lässt sich Bluetooth in Ihre vorhandenen Designs einpassen. SPP emuliert eine vollständige serielle Schnittstelle, komplett mit Hardware‑Handshaking über Bluetooth. Somit können Sie ein serielles Kabel durch eine drahtlose Bluetooth‑Verbindung ersetzen, entweder mit Multi‑Point- oder Point‑to‑Point‑Betrieb.

5. Die Reichweite ist grösser, als Sie vielleicht denken
Möglicherweise beeinflusst durch ihre Erfahrungen mit Bluetooth im Konsumgütersegment, gehen viele davon aus, dass die Technologie nur bei Reichweiten bis zu ein paar Metern funktioniert. Aber Bluetooth kann tatsächlich über viel grössere Entfernungen betrieben werden, selbst unter rauen, industriellen Bedingungen. Und der neueste Bluetooth 5 Standard unterstützt den Langstreckenmodus, mit dem wir bisher Nachrichten bis zu 1,7 km weit übertragen haben. Mesh‑Netzwerke, bei denen Daten von Knoten zu Knoten übertragen werden, bis sie ihr Ziel erreichen, können ebenfalls zur Erhöhung der Reichweite beitragen, insbesondere in Umgebungen mit hoher Dichte.

6. Sie können es überall einsetzen, wo Sie sich gerade aufhalten
Der Bluetooth‑Standard gilt weltweit, d. h. Sie können das gleiche Gerät überall auf der Welt verwenden – ohne dass Sie verschiedene Komponenten für Industrieanlagen in unterschiedlichen Märkten bereitstellen müssen. Und noch ein Vorteil: Da es bei Smartphones und anderen Handheld‑Geräten so verbreitet ist, können Sie mit dem Bluetooth‑fähigen IIoT‑Gerät über Geräte interagieren, die Sie wahrscheinlich bereits besitzen.

7. Die Sicherheit ist bereits integriert
Drei inhärente Eigenschaften von Bluetooth machen es zu einer äusserst sicheren Möglichkeit für den drahtlosen Datenaustausch. Erstens, sieht das bereits genannte adaptive Frequenzsprungverfahren (Adaptive Frequency Hopping), wie der Sender Daten auf einer pseudozufälligen Folge von Kanälen sendet. Nur der Sender und der Empfänger kennen die Kanäle. Wenn also jemand versuchen würde, die Nachricht abzufangen, müsste er alle Kanäle abhören und dann versuchen, die richtigen Datenpakete zusammenzusetzen, um die vollständige Nachricht zu erhalten.

Zweitens verwenden Geräte mit Bluetooth 4.2 oder höher einen Kopplungsmechanismus, der verhindert, dass Daten bei Man‑in‑the‑Middle‑Angriffen während der Übertragung abgefangen werden (LE Secure Connections).

Und drittens können Bluetooth‑Geräte als „unsichtbar“ eingestellt werden. Das bedeutet, dass Hacker nicht wirklich wissen, dass sie vorhanden sind. Verbindungen sind dann nur noch zwischen Geräten möglich, die zuvor gekoppelt wurden.

Eine unglaubliche Entwicklung
Die Tatsache, dass Bluetooth ein derart wichtiger Bestandteil von IoT ist, zeugt von der Entwicklung der Technologie in den letzten 20 Jahren. Was ursprünglich ein Mittel zur Synchronisierung von Daten zwischen Mobiltelefonen war, hat sich kontinuierlich weiterentwickelt, um neuen Anforderungen gerecht zu werden, auch im IIoT. Und deshalb treffen viele heute die Entscheidung für diese Technologie, um ihre intelligenten, industriellen Einrichtungen der nächsten Generation zu unterstützen. Sind Sie auch dabei?

Erfahren Sie mehr über Bluetooth bei u‑blox.