Was ist Bluetooth Low Energy (BLE)?

Bluetooth ist eine Funktion, die die meisten von uns täglich nutzen. Kabellose Kopfhörer wie die FreeBuds 5i verbinden sich über Bluetooth. Gleiches gilt für einen Großteil der drahtlosen Computerperipheriegeräte (Tastaturen, Mäuse, Headsets...). Es handelt sich um eine Funktion, ohne die die moderne Konnektivität stark eingeschränkt wäre.

Heutige Smart-Geräte unterstützen einen weiteren Funkstandard, nämlich Bluetooth Low Energy (BLE). Seit seiner Einführung hat sich BLE zur Standardtechnologie für die Verbindung mit intelligenten Geräten wie Lautsprechern, Kopfhörern, Smartwatches und Fitness-Trackern entwickelt.

BLE bietet die gleiche drahtlose Konnektivität, die wir von Standard-Bluetooth gewohnt sind, allerdings mit deutlich geringerem Energieverbrauch. Der Einsatz beschränkt sich nicht nur auf die oben genannten tragbaren Geräte, sondern wir können davon ausgehen, dass Audioprodukte, die den neuesten Low Energy Audio-Standard unterstützen, in Zukunft den Audiomarkt dominieren werden. Letzterer unterstützt den neuen Audio-Codec LC3 (Low Complexity Communication Codec), der eine Übertragung mit sehr niedrigen Bitraten bei gleichzeitig guter Klangqualität verspricht. Dies alles wird durch Bluetooth Low Energy ermöglicht.

Was ist Bluetooth Low Energy (BLE)?

Bluetooth Low Energy (LE) ist eine Abzweigung des ursprünglichen Bluetooth-Standards, der heute oft als Bluetooth Classic bezeichnet wird. Wenn Sie jemals Produktspezifikationen gelesen haben und Versionsnummern wie Bluetooth 5.2 bemerkt haben, kennen Sie bereits die klassische Version. Die meisten Smartphones unterstützen beide Bluetooth-Standards.

BLE erblickte 2010 unter der Führung der Bluetooth Special Interest Group (SIG) das Licht der Welt. Es wurde als Teilmenge des ursprünglichen Bluetooth 4.0 entwickelt. Schon der Name verrät sofort, dass es sich um einen Standard handelt, bei dem die Wirtschaftlichkeit im Vordergrund steht.

Wie erreicht es diese Wirtschaft? BLE sendet weniger Datenpakete in längeren Zeitintervallen. Dies bedeutet, dass Geräte die meiste Zeit in einem Tiefschlafzustand bleiben und sich nur alle paar Minuten verbinden, um neue Datenpakete zu senden. Klassisches Bluetooth für die gleiche Verbindung erfordert eine kontinuierliche Übertragung und damit einen höheren Verbrauch.

Unter diesem Gesichtspunkt ist es völlig verständlich, warum BLE ideal für Smartwatches, Armbänder, Kopfhörer und andere kleinere Geräte ist. Diese Geräte benötigen keine ständige Kommunikation. Neue Informationen, zum Beispiel zurückgelegte Strecke, Herzfrequenz, mögliche Benachrichtigungen, sind für unseren Alltag nicht kritisch, sodass wir sie nicht genau in diesem Moment benötigen. Geräte können sich Zeit nehmen und diese Datenpakete nach einem bestimmten Zeitintervall versenden.

Bluetooth Low Energy ist eine ausgereifte Technologie. Auf Apple-Geräten ist sie seit iOS 5.0 vorhanden, während Android die Technologie mit Android Jellybean (4.3) einführte. Seine Nutzung erstreckt sich auch über die kommerziellen Gewässer hinaus. Es wird in der Logistik, Navigation und im Sport eingesetzt.

Welche Vorteile bietet Bluetooth LE?

Der geringere Verbrauch ist nicht der einzige Vorteil des sparsamen Bluetooth Low Energy-Standards. Es enthält auch einige andere nützliche Funktionen:

• Schnelles und einfaches Pairing: Ist Ihnen schon einmal aufgefallen, dass Sie bei vielen modernen WLAN-Geräten beim Pairing weder ein Passwort noch eine PIN eingeben müssen? Denn Bluetooth LE bietet einen speziellen Kopplungsmodus namens „Just Works“, der die Kopplung zweier Geräte ohne manuelle Benutzereingabe ermöglicht. Dies ist besonders nützlich für Geräte, die keinen Bildschirm oder keine Tastatur haben, Audioprodukte und Wearables.
  • NFC hat die gleiche Funktion, hat aber eine geringere Reichweite, bietet aber besseren Schutz an überfüllten Orten.
• Werbemodus: Ein Bluetooth LE-Gerät kann senden, „werben“ oder öffentlich verfügbar sein. Dadurch können andere Geräte in der Nähe es erkennen und eine Verbindung herstellen.
• Positionierung und Verfolgung: Eine häufige Verwendung von BLE besteht darin, den Standort von Objekten über drahtlose Sender zu verfolgen. Hierbei handelt es sich im Wesentlichen um kleine Geräte mit geringem Stromverbrauch, die ein Signal an Geräte in der Nähe übertragen. Mit BLE-Sendern, die durch ihre eindeutigen ID-Nummern identifiziert werden, können Sie den Standort eines Objekts genau lokalisieren. Ebenso nutzt die Sportbranche BLE in Sportgeräten, um Leistung und andere Kennzahlen zu messen.
  • Auch beim Auffinden von Objekten kommen RFID-Tags und Begleittechnik zum Einsatz, womit sie jüngst bewiesen haben, dass das Röntgensehen ein Konzept mit viel Potenzial ist.
• Hausautomation: Aufgrund seines geringen Stromverbrauchs eignet sich BLE perfekt für batteriebetriebene Sensoren, die Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Licht und menschliche Anwesenheit erfassen.
• Effizientes Audio-Streaming: Bis vor Kurzem mussten alle kabellosen Audio-Streaming-Produkte auf klassisches Bluetooth zurückgreifen. Im Jahr 2022 führte die Bluetooth SIG jedoch einen neuen Standard ein, der endlich Audiounterstützung für kostengünstiges BLE bietet. Kurz gesagt: Bluetooth Low Energy Audio verwendet den neuen LC3-Audiocodec für eine verbesserte Audioqualität bei niedrigeren Bitraten.

Bluetooth und Bluetooth LE. Was ist der Unterschied?

Der ursprüngliche Bluetooth-Standard, der 1999 eingeführt wurde, war für eine schnelle Datenübertragung konzipiert. Da die Infrarot-Technologie damals den Bedürfnissen der Nutzer nicht genügte, wurde Bluetooth mit offenen Armen angenommen. Zehn Jahre später lösten Benutzeranfragen die Entwicklung eines drahtlosen Protokolls mit geringem Stromverbrauch aus.

Bluetooth LE ist dem klassischen Bluetooth in zweierlei Hinsicht unterlegen: Reichweite und Datenübertragungsgeschwindigkeit. Aufgrund des geringen Stromverbrauchs kann nur eine maximale Reichweite von etwa 30 Metern aufrechterhalten werden. Dies ist weniger als ein Drittel des Bluetooth-Standards (die Reichweite hängt natürlich von einer Reihe von Faktoren wie der Art des Geräts und anderen Störungen in der Umgebung ab). Das ist nicht einmal ein Fehler. Wearables und die meisten anderen BLE-Geräte funktionieren nicht über große Entfernungen.

• Bluetooth ermöglicht eine kontinuierliche bidirektionale Kommunikation. BLE kommuniziert in kurzen Abständen und einige Verbindungen sind unidirektional.
• Bluetooth BLE erreicht Geschwindigkeiten zwischen 125 Kbit/s und 2 Mbit/s. Klassisches Bluetooth liegt zwischen 1 und 3 Mbit/s.
• Mit Bluetooth lässt sich Sprache übertragen, mit BLE grundsätzlich nicht. Gleiches gilt für Videosignale.
• Die Latenzzeit für Bluetooth-Verbindungen beträgt etwa 100 Millisekunden. BLE zeichnet sich durch geringere Latenzzeiten aus – etwa 6 Millisekunden.
• BLE verbraucht zwischen 0,01 und 0,5 W, während Bluetooth etwa 1 W Strom verbraucht.

Wie sicher ist Bluetooth LE?

Alle BLE-Verbindungen sind mit der Ende-zu-Ende-Verschlüsselung AES-128 ausgestattet. Dies verhindert, dass die Daten gelesen werden, falls sie jemals abgefangen werden.

Man-in-the-Middle-Angriffe sind möglich, allerdings nur für den Zeitraum, in dem sich zwei BLE-Geräte koppeln. Auch aus Sicherheitsgründen ist die begrenzte Reichweite von BLE von Vorteil. Jeder Versuch, sich in ein BLE-Gerät zu hacken, erfordert, dass der Hacker physisch in die Nähe des Geräts kommt.