BLE, auch bekannt als Bluetooth Low Energy-Technologie, stammt aus Nokias Wibree-Technologie im Jahr 2006. Diese Technologie ähnelt der Bluetooth-Technologie, verbraucht aber nur einen Bruchteil der Batterieleistung, die der Bluetooth-Technologie entspricht. Die Technologie wurde später in Bluetooth integriert und wurde Teil der technischen Spezifikation Bluetooth 4.0, die 2010 von der SIG (Special Interest Group) veröffentlicht wurde.
Der BLE-Protokollstapel ist in der folgenden Abbildung dargestellt. BLE verwendet andere Protokolle als herkömmliches Bluetooth und das entsprechende Gerät ist nicht abwärtskompatibel.
Bluetooth Low Energy (BLE) unterstützt also drei Gerätetypen:
Klassische Bluetooth-Geräte
Klassische Bluetooth-Geräte, genannt Bluetooth Basic Rate/Enhanced Data Rate (BR/EDR) BR/EDR: Geräte, die nur traditionelles Bluetooth unterstützen, wie z. B. einige ältere Geräte und alte Mobiltelefone. Klassisches Bluetooth verwendet SPP (Serial Port Profile) zur Datenübertragung. SPP definiert die Bluetooth-Geräteanforderungen, die zur Emulation einer seriellen Kabelverbindung zwischen zwei Peer-Geräten mithilfe des RFCOMM-Setups erforderlich sind.
Bluetooth Smart Ready-Geräte
Der sogenannte Bluetooth 4.0 Dual-Modus unterstützt sowohl klassische Bluetooth- als auch LE-Modus-Geräte und wird von neuen Mobiltelefonen, Notebooks und Tablet-Computern mit iOS- und Android-Systemen unterstützt. Der Dual-Modus-Controller integriert sowohl den BR/EDR-Controller als auch den LE-Controller und unterstützt somit zwei Bluetooth-Protokolle.
Bluetooth-Smart-Geräte
Wird auch BLE-Singlemode genannt. Es verwendet LE-Controller und unterstützt nur LE-Modus-Geräte. Beacon-Geräte unterstützen nur Niedrigenergieprotokolle (LE-Low-Power-Protokolle), sodass sie lange Zeit mit einer Knopfbatterie betrieben werden können.
Die Bluetooth Low Energy-Technologie arbeitet im gleichen Spektrumbereich (dem 2,400–2,4835 GHz ISM-Band) wie die klassische Bluetooth-Technologie, verwendet jedoch einen anderen Kanalsatz.
Statt der klassischen 79 1-MHz-Kanäle verfügt Bluetooth Low Energy über 40 2-MHz-Kanäle. Die Bitrate beträgt 1 oder 2 Mbit/s. Die Werbe- und Empfangskanäle sind 37, 38 und 39.
Bluetooth BR/EDR vs. Bluetooth LE
| Besonderheit | Bluetooth BR/EDR | Bluetooth LE |
|---|---|---|
| Frequenzband | ISM 2,4000 GHz ~ 2,4835 GHz | ISM 2,4000 GHz ~ 2,4835 GHz |
| Kanäle | 79 Kanäle | 40 Kanäle (37 Daten + 3 Werbung) |
| Kanalbandbreite | 1 MHz | 2 MHz |
| Spread Spectrum | 1600 Hops/Sek. Frequenzsprungverfahren mit Spread Spectrum (FHSS) | FHSS |
| Modulationsschema | GFSK, DQPSK, DPSK | GFSK |
| Stromverbrauch | 1W | ~0,001 W bis 0,1 W (abhängig vom Intervall) |
| Datenrate | – BR PHY (GFSK): 1 Mbit/s – EDR PHY (DQPSK): 2 Mbit/s – EDR PHY (DPSK): 3 Mbit/s | – LE-codierter PHY (S=8): 125 Kb/s – LE-codierter PHY (S=2): 500 Kb/s – LE 1M PHY: 1 Mb/s – LE 2M PHY: 2 Mb/s |
| Geräteerkennung | Anfrage oder Paging | Werbung |
| Datenschutz für Geräteadressen | Keiner | Private Geräteadressierung wird unterstützt |
Bluetooth BR/EDR vs. Bluetooth LE – Anwendungsvergleich
| Anwendungsbereich | Bluetooth BR/EDR | Bluetooth LE |
|---|---|---|
| Netzwerktopologie | Peer-to-Peer | Peer-to-Peer, Broadcast, Mesh |
| Audioanwendungen (Headsets, Uhren, Lautsprecher) | Unterstützt | Unterstützt |
| Positionierung und Richtungsfindung1. Asset- und Personenverfolgung2. Indoor-Navigation3. Beacon-basierte Dienste | Nicht unterstützt | Unterstützt |
| Datenübertragungsanwendungen• Anzeigegeräte: E-Ink• Medizin/Gesundheit: Herzfrequenzmesser• Sport/Fitness: Schrittzähler, Uhren | Nicht unterstützt | Unterstützt |
| Gerätenetzwerkanwendungen• Sensoren: Temperatur, Druck, Flüssigkeitsstand• Überwachungssysteme: Reifendruck• Fernbedienungsgeräte | Nicht unterstützt | Unterstützt |
Hinweis 1: Die Kanäle 37, 38 und 39 werden als primäre Werbekanäle bezeichnet; die anderen 37 Kanäle dienen der sekundären Werbung und der Datenübertragung nach dem Aufbau einer Verbindung.
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