Dank Bluetooth-Technologie können wir uns Kabel zur Datenübertragung in vielen Fällen ersparen. Wie genau sie funktioniert und wie sie sich (weiter-)entwickelt hat, erläutern wir in diesem Artikel.
Harald I. Gormsson hätte wohl niemals gedacht, dass man nach ihm einmal eine Funktechnik benennen würde. Das dürfte hauptsächlich daran liegen, dass jener König von Dänemark und zeitweise auch Norwegen, der den Spitznamen „Blauzahn“ trug, im 10. Jahrhundert gelebt hat, als selbst die Entdeckung elektrischer Energie noch in ferner Zukunft lag. Aber warum wurde der Name der Bluetooth-Technologie von ihm abgeleitet?
Dazu muss man wissen, dass Bluetooth Ende der 1990er von der Bluetooth Special Interest Group (SIG) entwickelt wurde. Die Interessensgemeinschaft, der heute mehr als 34.000 Unternehmen angehören, wurde 1998 von IBM, Toshiba, Intel, Nokia und Ericsson gegründet. Die beiden letzteren Firmen stammen aus Skandinavien. Es ist wahrscheinlich, dass sie sich für den Namen Bluetooth ausgesprochen haben. Harald I. „Blauzahn“ Gormsson galt als ein sehr kommunikationsfähiger Diplomat und da passt es doch wunderbar, einen Funkstandard nach ihm zu benennen. Übrigens: Das Bluetooth-Logo setzt sich aus den Initialen des einstigen Königs in Runenschrift zusammen.
So funktioniert Bluetooth
Bluetooth ist heute eine weit verbreitete Technologie, wenn es um die Verbindung von Geräten und die Datenübertragung ohne Kabel geht. Es wird von jedem modernen Mobiltelefon unterstützt. Zudem gibt es Bluetooth-Kopfhörer, kabellose Mäuse und Tastaturen sowie Controller für Videospielkonsolen, die darüber verbunden werden. Sogar Fernseher und Autoradios verfügen heutzutage über einen Bluetooth-Empfänger. Auch immer mehr Computer sind von Hause mit Bluetooth ausgestattet, so dass man keinen Empfänger nachrüsten muss, wenn man ein Gerät mit dem PC drahtlos verbinden möchte. Theoretisch ist ein USB-Kabel heutzutage nur noch dann notwendig, wenn ein Akku aufgeladen werden oder besonders große Datenmengen übertragen werden müssen.
Bluetooth ist eine Funkverbindung im Frequenzbereich von 2,402 bis 2,480 GHz, der auch für WLAN und Funkfernsteuerungen genutzt wird. Aus diesem Grund kommt Frequenz-Hopping zum Einsatz. Bei diesem Verfahren tauschen Sender und Empfänger nur für den Bruchteil einer Sekunde auf einem Kanal Daten aus. Dann wechseln sie sofort auf einen auf einen anderen Kanal, damit es nicht zu Interferenzen mit anderen Verbindungen kommt. Der besagte Frequenzbereich bietet insgesamt 79 Kanäle. Sollte der verwendete Kanal aufgrund von Störungen von außen blockiert sein, ist nur ein geringer Anteil der übertragenen Informationen davon betroffen. Die Menge ist so minimal, dass sich das Problem einfach beheben lässt, was für eine hohe Verbindungsstabilität sorgt. Das dürfte einer der Hauptgründe sein, warum sich Bluetooth bei Herstellern großer Beliebtheit erfreut und als Standard durchgesetzt hat.
Damit zwei Geräte, beispielsweise ein Smartphone und Bluetooth-Kopfhörer, drahtlos miteinander verbunden werden können, muss bei beiden die entsprechende Funktion aktiviert sein. Dann bildet sich ein Piconet (Personal Area Network) mit einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung. Es sind auch Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindungen mit bis zu acht Geräten möglich. Dann fungiert eines davon als „Primary“ und kontrolliert die Kommunikation innerhalb des Netzwerks, die anderen sind „Secondary“. Die Geräte, die gerade nicht am Datenaustausch beteiligt sind, können trotzdem die Synchronisation halten, indem sie in einen Parkmodus gehen. Während die anderen Teilnehmer eine 3-Bit-AMA (Active Member Address) haben, erhalten sie eine 8-Bit-PMA (Passive Member Adress). Dadurch sind bis zu 256 passive Teilnehmer möglich.
Die Entwicklungsgeschichte von Bluetooth
Während ihrer mehr als 20 Jahre währenden Geschichte hat sich die Bluetooth-Technologie stark weiterentwickelt. Heute aktuell ist Version 5.4, die sich erheblich von der allerersten Fassung unterscheidet. Version 1.0 bot nicht die Möglichkeit, Geräte verschiedener Hersteller miteinander zu verbinden. Dieses Feature folgte erst mit Version 1.1 im Jahr 2001. Eine stetige Veränderung hat es bei der Übertragungsrate gegeben. Ganz zu Beginn lag sie noch bei (für heutige Verhältnisse) mickrigen 723 Kbit/s. Mit Version 1.2 (2003) stieg der Wert auf 1 Mbit/s, mit Version 2.0 (2004) auf 2,1 Mbit/s. Bluetooth 3.0 machte 2009 einen gewaltigen Sprung auf 24 Mbit/s. Bis zur Version 4.2 im Jahr 2014 fielen die Fortschritte wieder kleiner aus (Steigerung auf 26 Mbit/s). 2016 wurde Bluetooth 5.0 veröffentlicht, seither sind Transferraten von bis zu 50 Mbit/s möglich.
Bluetooth hat sich im Laufe seiner Historie noch anderweitig verbessert. Seit Version 1.1 sind verschlüsselte Verbindungen möglich. Das Frequenz-Hopping kam mit Version 1.2 hinzu. Bluetooth 2.0 bot erstmals EDR (Enhanced Data Rate), wodurch Geräteakkus geschont werden. Mit Version 2.1 feierte SSP (Secure Simple Paring) sein Debüt: eine Technik, die den Verbindungsaufbau erleichtert. Seit Bluetooth 4.0 gibt es den Low-Energy-Modus, in dem die Übertragungsrate gesenkt wird, um Strom zu sparen. Zunächst lag das Limit bei 220 Kbit/s, mit Version 4.2 hatte es sich mehr als verdoppelt und seit Version 5.0 sind 2 Mbit/s (mit EDR sogar 3 Mbit/s) möglich.
Auch die maximale Reichweite von Bluetooth ist immer größer geworden. Version 1.0 erlaubte Distanzen von bis zu 10 Metern im Freien und von bis zu 1 Meter in Innenräumen. Bluetooth 3.0 bot eine Steigerung auf 50 Meter draußen und 10 Meter drinnen, seit Version 5.0 sind es 200 respektive 40 Meter. Wie hoch die Reichweite in der Praxis ausfällt, hängt von diversen Faktoren ab. Eine wesentliche Rolle spielt die Sendeleistung eines Geräts. Hier werden drei Klassen unterschieden: Klasse 1 mit 100 mW (Milliwatt) und +20 dBm (Dezibel Milliwatt), Klasse 2 mit 2,5 mW und +4 dBm sowie Klasse 3 mit 1 mW und 0 dBm. Verbindungen über eine Distanz von 100 oder mehr Metern schafft nur Klasse 1. Dabei sind aber unter anderem auch die Empfindlichkeit des Empfängers und die Beschaffenheit der Umgebung relevant.
Bluetooth ist gekommen, um zu bleiben
Bluetooth ist eine Technologie, die wir nicht mehr missen möchten. Kabellose Kopfhörer, Lautsprecher, Mäuse, Tastaturen, Gamepads, die drahtlose Verbindung von Mobilgeräten mit Computern und Fernsehern – all das ist ungemein komfortabel in Beruf und Alltag. Bluetooth wird sich zudem noch weiterentwickeln und verbessern. Harald I. „Blauzahn“ Gormsson mag heute nicht vielen ein Begriff sein, aber Bluetooth wird dank seiner weiten Verbreitung eine Konstante in unser aller Leben bleiben, so dass jedes Kind früher oder später lernt, was für eine tolle Technologie das ist.