Know-How 29.01.2015, 12:37 Uhr

Bluetooth: Geschichte und Technik

Bluetooth erleichtert seit Jahren die Verbindung zwischen Handy und Zubehör. Telecom Handel erklärt die Technik und wie es zur Entwicklung des Kurzstreckenfunks kam.
Samsung-Lautsprecher
(Quelle: Samsung)
Genau genommen beginnt die Geschichte von Bluetooth im Jahr 1966. Damals ließ Star-Trek-Erfinder Gene Roddenberry den Kommunikationsoffizier der Enterprise, Lieutenant Uhura, die Nachrichten von anderen Raumschiffen oder Sternenbasen mit einem schmucken silbernen Headset annehmen – und das ganz ohne Kabel.
Allerdings sollte es nicht bis zum 22. Jahrhundert dauern, bis diese Zukunftsvision der drahtlosen Kommunikation für Privatanwender verfügbar sein sollte. 1998 gründeten die ITK-Schwergewichte Intel, IBM, Ericsson, Nokia und Toshiba die Bluetooth Special Interest Group mit dem Ziel, einen einheitlichen Standard für Kurzstreckenfunk zu entwickeln.
Das gewählte Bluetooth-Logo ist nicht nur, wie meist angenommen, ein stilisiertes „B“, sondern vereint die beiden Runen „H“ und „B“, die Initialen des dänischen Königs Harald Blauzahn, der im 10. Jahrhundert als Erster die Dänen unter einer Krone vereinte und aufgrund des großen Engagements der „nordischen“ Unternehmen Nokia und Ericsson als Namensgeber für den Funkstandard diente.

Startschuss für den Massenmarkt 2001

2001 kam schließlich mit dem Ericsson HBH-10 das weltweit erste Headset mit dem Standard Bluetooth 1.1 auf den Markt. Das rund 30 Gramm schwere Gerät war damals mit einigen Ericsson-Handys wie dem T20s oder dem T28s kom­patibel, lieferte aber nur eine recht ­bescheidene Übertragungsqualität. Aufgrund fehlender Signalprozessoren wurden beispielsweise Windgeräusche nahezu ungefiltert an den Gesprächspartner weitergegeben.
Im Jahr 2015 sind wir längst bei Bluetooth-Version 4.2 angekommen, doch noch immer sind viele Geräte auf dem Markt, die mit älteren Standards arbeiten. Vor allem Headsets im Niedrigpreis-Segment beherrschen lediglich Bluetooth 2.0 oder 2.1.
Erstgenannter erreichte bei seiner Einführung im Jahr 2004 eine mit 2,1 MBit/s rund dreimal höhere maximale Datenrate als die erste Version. Das 2007 vorgestellte Update auf Version 2.1 bot ein sichereres Pairing und unterstützte Quality of Service.
Bluetooth 3.0 kam im ­April 2009 und ermöglichte über einen zusätzlichen Kanal theoretisch Datenraten von 24 MBit/s, was aber im Privatkundenbereich praktisch nicht zum Einsatz kam, auch aufgrund von Problemen beim gleichzeitigen Betrieb eines WLAN-Netzwerks in der unmittelbaren Umgebung. So folgte bereits im Oktober 2009 der Standard 4.0, der mit dem Protokollstapel „Low Energy“ ganz neue Anwendungen und Produkte ermöglichte.

Energie einsparen

Um die Energiespar-Features von Bluetooth Low Energy besser zu verstehen, muss zunächst die grundlegende Funktionsweise des Kurzstreckenfunks erklärt werden. Bluetooth funkt im Frequenzbereich von 2,402 bis 2,480 GHz auf 79 Kanälen mit jeweils 1 MHz Bandbreite.
Während einer Übertragung von Daten springen beide Geräte bis zu 1.600 Mal pro Sekunde innerhalb dieser Kanäle, vor allem um Störungen durch WLAN- oder DECT-Geräte zu kompensieren, die ebenfalls in diesen Bereichen aktiv sind. Damit beide Geräte synchron die Frequenzen wechseln, ist eine vorherige Koppelung (über PIN-Code oder per NFC) erforderlich.
Der hier verwendete Code kommt gleichzeitig bei der Verschlüsselung der Daten zum Einsatz, wobei der Hersteller-seitig zumeist auf vier Stellen beschränkte Schlüssel vielfach als nicht wirklich sicher angesehen wird.
Ältere Bluetooth-Geräte überprüfen regelmäßig, ob das andere Gerät noch in Reichweite ist, was nur relativ kurze Akkulaufzeiten erlaubt. Mit Bluetooth Low Energy wurden die Schlafphasen zwischen diesen automatischen Sendezyklen deutlich verlängert, und damit können diese Produkte auch nach tage- oder sogar monatelanger Inaktivität von einem anderen Bluetooth-Gerät „geweckt“ werden.
So halten zum Beispiel Fitness-Armbänder wie das Vivofit 2 von Garmin mit einer kleinen Knopfzelle bis zu acht Monate durch, da der Activity Tracker nur dann Daten sendet, wenn diese von der Smartphone-App angefordert werden. Auch die Zeit, bis eine Verbindung aufgebaut ist, wurde bei Bluetooth Low Energy deutlich verkürzt, was den Akku nochmal entlastet.
Durch diese Einsparmaßnahmen ist allerdings mit Low Energy keine Musikübertragung möglich, dazu wird dann auf das Standard-Bluetooth zurückgegriffen. An dieser Stelle sei nochmals darauf hingewiesen, dass Low Energy kein eigener Standard, sondern Teil der Spezifikation Bluetooth 4.x ist.

HiFi über Funk

Neben der Übertragung von Sprache über Headsets oder Freisprecheinrichtungen ist mittlerweile das Streamen von Musik eines der Key-Features von Bluetooth. Hierbei gibt es jedoch deutliche Qualitätsunterschiede, je nach verwendetem Codec.
Standardmäßig werden Musikdateien vor der Übertragung erst in den lizenzfreien Sub Band Codec (SBC) umgewandelt, was mit hörbaren Einbußen beim Klang einhergeht. Seit einigen Jahren setzen aber immer mehr Hersteller auf das Streamen mit Codecs wie apt-X, die nahezu CD-Qualität erreichen sollen.
Gerade beim Einsatz mit Dockingstations zuhause verliert Bluetooth aber immer mehr an Bedeutung, da die Übertragung von Musik über WLAN und alle darauf basierenden Technologien wie Apples Air Play deutlich mehr Reichweite und Qualität bietet. Auf der anderen Seite dürfte Bluetooth vor allem im mobilen Einsatz auf lange Zeit alternativlos bleiben.   




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