Im Vergleich zu den Vorgängerversionen bietet Bluetooth 5
Datenübertragungsrate x 2 Advertising / Broadcasting Kapazität x 8 Reichweite x 4 Doppelte Datenübertragungsrate
Zur Standard-Modulationsrate von 1Mbps kommt bei Bluetooth 5 eine weitere Modulationsrate von 2Mbps . Dadurch wird die maximale Übertragungsgeschwindigkeit fast verdoppelt. Das bedeutet nicht nur, dass größere Datenmengen in kürzerer Zeit gesendet werden können, sondern auch einen niedrigeren Stromverbrauch für die Übertragung einer bestimmten Datenmenge.
2Mbps ist der theoretische Wert, in der Praxis liegt er durch den Protokolloverhead eher bei 1,6Mbps. Für eine Richtung stehen also höchstens ca. 700-800kbps zur Verfügung.Advertising Extensions für höhere Broadcast Kapazität
Neu bei Bluetooth 5 sind auch die "Advertising Extensions". Sie erlauben die Fortsetzung eines Advertisings außerhalb der spezifischen Kanäle. Dadurch erhöht sich die Broadcast-Kapazität und kann mehr Informationen enthalten - interessant v.a. für Anwendungen, die auf Broadcast Fähigkeiten basieren, wie Beacons und Smart Mesh.
Weiteres Plus: Beim Broadcast wird keine explizite Verbindung zwischen den beteiligten Geräten aufgebaut, d.h. gesendete Daten können mit jedem beliebigen Bluetooth-Gerät empfangen und gelesen werden. Mit Bluetooth 5 lassen sich Daten auch bei einem Broadcast verschlüsseln, so dass nicht notwendigerweise jeder Teilnehmer sie lesen kann. Dadurch eignet sich Bluetooth 5 auch für Anwendungen wie Tracking, Indoor Navigation und Smart Lighting, die sich jetzt noch einfacher und mit größerem Funktionsumfang realisieren lassen.
Größere Reichweite
Bluetooth Long Range hat eine weitere Verbesserung von Bluetooth 5 bereits vorweggenommen: die deutlich höhere Reichweite. Hierfür kommt eine aufwändigere Signalkodierung zum Einsatz. Diese nutzt zwar eine unveränderte 1-Megasamples/s-Modulation, jedoch entweder zwei oder acht Samples für die Darstellung eines einzelnen Bits (125kbps bzw. 500 kbps), und ermöglicht so die Vorwärtsfehlerkorrektur (Forward Error Correction, FEC). Dadurch empfiehlt sich Bluetooth jetzt auch für Anwendungen, bei denen mehrere Wände zwischen Kommunikationspartner zu überwinden sind, wie z.B. Home Automation und Smart City Anwendungen.
Bluetooth 5 Module
In den Modulen ISP1507 von Insight SIP und BlueMod+S50 von Telit ist dies bereits umgesetzt. Beide basieren auf dem SoC nRF52832 von Nordic Semiconductor und bieten damit zusätzliche Features, wie NFC (Near Field Communication) Fähigkeit und einen geringeren Stromverbrauch.
Das ISP1507 hat einen Cortex M4F MCU mit 64kB RAM und 512kB Flash. Trotz enorm kleinem Formfaktor von nur 8x8mm kommt es mit zwei integrierten Quarzen (32MHz+32KHz) und Antenne.
Das BlueMod+S50 von Telit hat den Familien-Formfaktor von 10x17mm, d.h. die Vorgänger-Module BlueMod+SR (Dual Mode Modul), BlueMod+S und BlueMod+S42 lassen sich technisch komfortabel auswechseln. Zudem wartet Telit mit selbst entwickelten Profilen auf, wie z.B. dem Terminal I/O Profil, das vergleichbar ist mit dem SPP Profil bei klassischem Bluetooth. Das extrem stromsparende Modul eignet sich für viele IoT Anwendungen, von Home Automation und Healthcare bis zu batteriebetriebenen Applikationen mit langen Produktlebenszyklen.
Erstes vollständig Bluetooth 5 kompatibles SoC
Das nRF52840 System-on-Chip von Nordic ist der erste vollständig Bluetooth 5 kompatible Bluetooth Low Energy Chip und beherrscht damit sowohl die Erhöhung der Datenübertragungsrate, die Verachtfachung der Advertising Kapazität als auch die Vervierfachung der Reichweite. Mit hochleistungsfähigem Multiprotokoll-Funk unterstützt er außerdem ANT, 802.15.4 (Thread) und 2,4GHz Anwendungen. Das SoC integriert einen 64MHz, 32bit ARM Cortex-M4F Prozessor, 1MB Flash Speicher und 256kB RAM, einen NFC Tag, USB 2.0 Support und zahlreiche Peripheriegeräte, wie QSPI, NFC-A und ein ARM CryptoCell 310 Kryptografiebeschleuniger. Der nRF52840 unterstützt eine große Spannungsbandbreite von 1,7V bis 5,5V und bietet in einem 7x7mm AQFN-Format bis zu 48 GPIO. Er wird von der S140 SoftDevice unterstützt, eine Bluetooth 5 vor-qualifizierte Bluetooth Low Energy simultane Multirole (Central / Peripheral / Broadcaster / Observer) Protokoll-Stack. Der Chip ist mit Produkten der Serien nRF52, nRF51 und nRF24 kompatibel.
Fazit
Mit schnelleren, zuverlässigeren und belastbareren Verbindungen wird Bluetooth 5 dem erhöhten Datenverkehr und den Sicherheitsanforderungen des IoT gerecht - für die Bluetooth Special Interest Group ein wichtiger Schritt, um mit Bluetooth 5 auch Haus- und Gebäude-Anwendungen zu ermöglichen und Standort-bezogene Dienste weiter voranzutreiben.
Komponenten gibt es auf www.rutronik24.de .
