Bluetooth-Standard

Bluetooth ist ein Standard für die In-House-Kommunikation mittels Funk. Der Bluetooth-Standard wurde 1998 von Ericsson, IBM, Intel, Nokia und Toshiba entwickelt und hat das Ziel, die Kurzstrecken-Kommunikation zwischen Endgeräten wie Notebooks, Smartphones, Tablets, PDAs und Handys zu unterstützen.


Der Bluetooth-Standard spezifiziert eine Sendeleistung von 1 mW (0 dBm), wodurch die Entfernung für die Kommunikation auf wenige Meter begrenzt ist. Die Empfindlichkeit der Funkempfänger liegt bei -70 dBm. Neben dieser als Sendeklasse 3 bezeichneten Sendeleistung gibt es alternativ noch die Sendeklasse 1 mit 100 mW (20 dBm) mit einer Entfernung bis 100 m und die Sendeklasse 2 mit 2,5 mW (4 dBm) mit einer Reichweite von 10 m.

Dem Verfahren nach arbeitet Bluetooth in Anlehnung an 802.11 im Mikrowellenbereich zwischen 2,402 GHz und 2,480 GHz, dem ISM-Band mit Frequenzsprungverfahren (FHSS). Das Frequenzband wird bei 2,402 MHz durch ein 2 MHz breites Sicherheits-Frequenzband abgeschlossen, bei 2,48 GHz ist das Guardband 3,5 MHz breit. Die Kanalbreite der 79 Kanäle beträgt 1 MHz, wobei die Frequenz bis zu 1.600-mal in der Sekunde zwischen 79 Frequenzen springt (FHSS). Die Luftschnittstelle von Bluetooth arbeitet mit GFSK-Modulation.

Die 79 Bluetooth-Kanäle mit Sicherheitsbändern

Die 79 Bluetooth-Kanäle mit Sicherheitsbändern

Bluetooth stellt einen breitbandigen Verbindungskanal für die Übertragung von Sprache und Daten zur Verfügung. Es lassen sich gleichzeitig bis zu drei Sprachkanäle mit 64 kbit/s betreiben, wobei die Konvertierung über Continuous Variable Slope Delta Modulation (CVSD) oder nach dem A-Law-Verfahren erfolgt. Die Kanalverteilung für das Up- und Downstream kann symmetrisch sein mit einer maximalen Datenübertragungsrate von 432,6 kbit/s oder asymmetrisch mit einer Übertragungsrate von 723,2 kbit/s für den Downstream- und 57,6 kbit/s für den Upstream-Kanal. Diese Datenrate entspricht der Betriebsart Basic Rate (BR). Mit Enhanced Data Rate (EDR) und Differential Quaternary Phase Shift Keying (DQPSK) ist die Datenrate mit 2,167 Mbit/s dreimal so hoch.

Bluetooth-Kenndaten

Bluetooth-Kenndaten

Um die Nachrichten empfangen zu können, müssen die Empfänger auf die Sprungfolge des Senders synchronisiert sein. Zu diesem Zweck werden vom Master Synchronisationssignale gesendet. Die Identifizierung der einzelnen Bluetooth-Komponenten erfolgt durch eine eindeutige 48 Bit lange Bluetooth-Adresse. Dadurch werden Rechte, Funktionen und Sicherheit der miteinander kommunizierenden Teilnehmer geregelt.

Die verschiedenen Bluetooth-Versionen

Die verschiedenen Bluetooth-Versionen

Die verschiedenen Bluetooth-Versionen

Bei Bluetooth 1.0 erfolgte der Datenaustausch ohne besonderen Sicherheitsschutz; dieser war ausschließlich durch das FHSS-Verfahren gegeben, dessen Algorithmus eine hohe Abhörsicherheit gewährleistet. Da Funknetze im Vergleich zu drahtgebundenen Netzen einen geringeren Schutz aufweisen, hat die Bluetooth-Sicherheit eine besondere Bedeutung. Bei Bluetooth werden drei Sicherheitsstufen unterschieden: die erste Stufe kennt keine Sicherheitsmechanismen, die zweite kennt flexible Zugriffe für unterschiedliche Sicherheitsanforderungen und in der dritten Stufe werden die Sicherungsprozeduren bereits beim Verbindungsaufbau initialisiert. Bluetooth 1.1 unterstützt Adaptive Frequency Hopping (AFH) und hat eine Anzeige für die empfangene Signalstärke, den Received Signal Strenght Indicator (RSSI). Bluetooth 2.0 unterstützt Quality of Services (QoS).

Im Rahmen der Bluetooth-Entwicklung wurde bei Bluetooth 3.0 Bluetooth High Speed (BHS) mit Datenraten von 3 Mbit/s implementiert, und Bluetooth 4.0 wurde als Energie-effizienter Bluetooth-Standard konzipiert: Bluetooth Low Energy (BLE).

Die BLE-Spezifikation eignet für das Internet of Things (IoT), die Gebäudeautomation und die Übertragung von Sensorwerten, beispielsweise in der Telemedizin, im Sport- und Fitnessbereich. Bluetooth 4.0 unterscheidet zwischen zwei unterschiedlichen Gerätetypen: den Smart Devices und den Smart Ready Devices. Smart Devices sind kleine Sensoren, wie sie in einem Body Area Network (BAN) zur Aufnahme bestimmter Körperfunktionen eingesetzt und über Bluetooth Low Energy (BLE) übertragen werden, wohingegen Smart Ready Devices in Smartphones, Tablets oder Geräten der Unterhaltungselektronik eingebaut sind. Smart Ready Devices verfügen in der Regel über ein Dual-Mode-HF-Teil und können auch mit Enhanced Data Rate (EDR) arbeiten.

Mit Bluetooth 5, das für das Internet of Things (IoT) konzipiert wurde, werden die Kennwerte von Bluetooth Low Energy (BLE) erweitert. So wurde die Datenrate von Bluetooth 5 auf 2 Mbit/s erhöht, der Ausdehnungsbereich auf 40 m erweitert und die Übertragungskapazität verachtfacht. Bluetooth 5 unterstützt zudem bis zu fünf Beacon und erhöht dadurch die Ortungsgenauigkeit von Personen und Produkten.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Bluetooth-Standard
Englisch: Bluetooth standard
Veröffentlicht: 23.08.2017
Wörter: 638
Tags: #Bluetooth
Links: Abhörsicherheit, AFH (adaptive frequency hopping), A-Law-Verfahren, Algorithmus, BAN (body area network)