Wie funktioniert Bluetooth Low Energy (BLE)?

Es gibt eine Menge Gerüchte über Bluetooth Low Energy (BLE) und das aus gutem Grund. Seine Fähigkeit, Geräte effizienter miteinander kommunizieren zu lassen, macht es perfekt für das Lieferkettenmanagement.

In diesem Artikel erfahren wir, was BLE genau ist, wie BLE im Lieferkettenmanagement eingesetzt wird und welche Vorteile es bieten kann. Wir werden auch einen Blick auf einige der wichtigsten Vorteile und Herausforderungen werfen, die mit der Verwendung von BLE in diesem Umfeld verbunden sind.

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Was ist Bluetooth und BLE?

Bluetooth ist eine drahtlose Kurzstrecken-Kommunikationstechnologie, die hauptsächlich für die Kommunikation über kurze Entfernungen entwickelt wurde. Die Geräte müssen sich in einem Umkreis von etwa hundert Metern befinden. Ein Hauptgrund für den unglaublichen Erfolg der Bluetooth-Technologie ist die enorme Flexibilität, die sie Entwicklern bietet. Mit zwei Funkoptionen bietet die Bluetooth-Technologie Entwicklern ein vielseitiges Angebot an zweckmäßigen Komplettlösungen, um die Anforderungen an drahtlose Verbindungen zu erfüllen.

Bluetooth gibt es zwar schon seit zwei Jahrzehnten, aber seine neueste Version, Bluetooth Low Energy (BLE), verändert die Geolokalisierung. BLE ist mit ähnlichen Funktionen wie Bluetooth ausgestattet, aber mit dem Schwerpunkt auf niedrigem Stromverbrauch. Daher ist es nicht so schnell wie Bluetooth und eignet sich nicht für die Übertragung großer Dateien, aber es ist ideal, um kleine Datenmengen mit minimalem Stromverbrauch zu übertragen.

BLE hat es ermöglicht, dass eine Vielzahl kleiner IoT-Geräte wie Sensoren und Tags trotz begrenzter Batterien kommunizieren können. Die meisten Smartphones und Geräte sind heute mit einer Bluetooth-Funktion ausgestattet.

Die Vorteile der Verwendung von BLE für die Geolokalisierung

BLE verbraucht im Vergleich zu anderen Funktechnologien sehr wenig Energie und kann mit einer einzigen Batterieladung über einen längeren Zeitraum betrieben werden.

Die stromsparenden Fähigkeiten von BLE machen es zu einem idealen Kandidaten für Anwendungsfälle im Lieferkettenmanagement und in der Logistik. Zum Beispiel können BLE-Tracking-Tags an Inventargegenständen angebracht werden, um deren Standort in der gesamten Lieferkette zu verfolgen. Diese Informationen können dann genutzt werden, um die Lieferkette zu optimieren und die logistische Effizienz zu verbessern.

Außerdem kann BLE genutzt werden, um den Zustand von Waren zu tracken, z. B. die Temperatur oder die Luftfeuchtigkeit. Mit diesen Informationen kann sichergestellt werden, dass die Waren unter den richtigen Bedingungen aufbewahrt werden und Verderb oder Beschädigung verhindert werden.

Die Einsatzmöglichkeiten von Bluetooth Low Energy im Lieferkettenmanagement sind zahlreich und vielfältig. Mit seinem geringen Stromverbrauch und seinen robusten Funktionen ist BLE für eine Vielzahl von Anwendungsfällen in diesem Bereich gut geeignet. Mit der weiteren Entwicklung der Technologie werden wir noch mehr innovative Anwendungen von BLE im Lieferkettenmanagement und in der Logistik sehen.

Unterschiede zwischen Bluetooth Classic und BLE:

• BLE verbraucht etwa 1/10 der Energie, die Bluetooth-Geräte verbrauchen. BLE erreicht dies, indem es sich ständig im „Schlafmodus“ befindet, bis eine Verbindung hergestellt wird.
• Wenn Geräte eine größere Reichweite benötigen, sollten sie mit Bluetooth betrieben werden, aber BLE sollte verwendet werden, wenn sie für längere Zeit über kürzere Entfernungen laufen müssen.
• BLE zeichnet sich dadurch aus, dass es kleine und seltene Datenpakete mit geringem Stromverbrauch und niedriger Latenzzeit überträgt, während Bluetooth sich durch die kontinuierliche Übertragung großer Datenmengen auszeichnet.
• Die Bluetooth-Verbindungszeit beträgt ~100 ms, während die BLE-Verbindungszeit nur wenige mS beträgt – damit ist die Verbindung mit BLE viel schneller als mit normalen Bluetooth-Geräten.
• BLE-Geräte können sich im Vergleich zu Standard-Bluetooth mit einer größeren Anzahl von anderen Geräten verbinden.

Wie funktioniert BLE?

Die Vorteile von Bluetooth Low Energy und BLE Beacons sind, dass für die Kommunikation keine Interaktion mit der bestehenden IT-Infrastruktur erforderlich ist. Diese Geolokalisierungstechnologie funktioniert sowohl im Freien als auch in Innenräumen genau.

BLE-Beacons ermöglichen das Tracking von Assets im Freien und in Gebäuden. Je mehr BLE-Beacons du in Gebäuden installierst, desto genauer wird die Position deines Objekts sein.

Es gibt zwei Möglichkeiten, ein Tracking-Gerät über BLE zu lokalisieren:

• Geobeacon (ortsfeste BLE-Bake): Ein BLE-Standortmarker an einem festen Standort gibt seine Position über BLE bekannt. Das Tracking-Gerät empfängt diese Daten und meldet die Position an den Endnutzer
• BLE-Gateway: Das Tracking-Gerät meldet seine Anwesenheit über BLE an ein BLE-Gateway an einem festen Standort. Das BLE-Gateway identifiziert das Tracking-Gerät und meldet seine Position an den Endnutzer

Über ortsgebundene BLE-Beacons (Geobeacons)

Geobeacons dienen als Standortmarker. Diese Geräte senden ein BLE-Signal aus, das Ortungsgeräte nutzen, um ihren Standort zu identifizieren. Wenn du also Beacons an bekannten Orten installierst, sendet das Beacon seine Kennung. Das Ortungsgerät in der Nähe identifiziert den Sender, die Bake, und bestimmt damit seine Position.

Mit Beacons ist keine Interaktion mit der bestehenden IT-Infrastruktur für die Kommunikation erforderlich. Das Leuchtfeuer selbst ist die minimale Infrastruktur, die installiert werden muss. Eine batteriebetriebene Bake ist viel billiger als die Verlegung von Kabeln in Industriegebieten, für die du eventuell Prozesse abschalten und Sicherheitskontrollen durchführen musst.

Die Lebensdauer der Batterie ist für viele Jahre garantiert. Sie benötigen sehr wenig Energie und lassen sich leicht in deine bestehende Logistikinfrastruktur integrieren. Ein Nachteil ist, dass es etwas ungenauer als GPS ist und eine minimale Infrastruktur benötigt, während GPS keine benötigt.

Über BLE-Gateways

Ein alternativer Ansatz zur Ortung eines BLE-Geräts ist die Arbeit mit BLE-Gateways. Gateways werden an festen Standorten installiert und dienen als Standortmarkierung. Diese Geräte werden verwendet, um Tracking-Geräte zu lokalisieren, die nicht (unbedingt) mit dem Internet verbunden sind. Das Tracking-Gerät sendet ein BLE-Signal aus, das vom Gateway empfangen wird. Das Gateway leitet die eindeutige Kennung des sendenden Geräts an die Cloud weiter, damit es lokalisiert werden kann.

Was sind die Einsatzmöglichkeiten von BLE?

Bluetooth Low Energy wird für viele verschiedene Anwendungen eingesetzt, eignet sich aber am besten dort, wo andere Ortungstechnologien nur begrenzt einsetzbar sind, z. B. in Innenräumen, wo GPS-Systeme den Standort von Personen, Gegenständen und anderen Assets nicht genau bestimmen können.

Der wichtigste Anwendungsfall für BLE sind Ortungssysteme für Innenräume. Indoor-Positionierungssysteme werden eingesetzt, um den Standort von Personen und Gütern zu tracken, Produkte zu bewerben, Informationen auszutauschen und die Navigation der Menschen zu erleichtern.

• Asset Tracking: BLE ist nützlich, um den allgemeinen Standort von Personen, Ausrüstung und Waren in Innenräumen zu tracken. Viele Produktions- und Lagereinrichtungen nutzen BLE, um ihre Assets zu tracken.
• Produktionsförderung: Unternehmen nutzen BLE, um Push-Benachrichtigungen an die Mobilgeräte ihrer Nutzer zu senden, wenn sie sich in der Nähe ihrer Geschäfte befinden.
• Informationen teilen: BLE ermöglicht es, Informationen über Points of Interest (POI) in ihrer Umgebung mit Personen an einem bestimmten Ort zu teilen.
• Navigation: BLE wird auch verwendet, um Menschen zu helfen, ihre gewünschten Ziele schneller zu finden. Dies wird in der Regel dadurch ermöglicht, dass die Nutzer eine spezielle mobile Anwendung installieren, die die Kommunikation zwischen ihren Geräten und den BLE-Baken in der Umgebung ermöglicht.

Vor- und Nachteile der BLE-Technologie

Jede Technologie hat ihre Vorteile und Grenzen, und BLE ist da keine Ausnahme. Die Genauigkeit der BLE-Lokalisierung hängt von der Bestimmung der Entfernung zu einer festen Markierung ab. Es gibt verschiedene Ansätze. Das Gerät kann die Position des nächstgelegenen Markers übernehmen, die Entfernungen zu allen erreichbaren Markern schätzen und eine Triangulation durchführen, um eine Position zu bestimmen. Bei Sensolus verwenden wir einen einzigen BLE-Beacon. Es gibt auch verschiedene Techniken, um die Entfernung zwischen zwei Geräten über BLE zu bestimmen. Am einfachsten ist es, die Signalstärke des empfangenen Signals zu nutzen, aber auch die Messung von Winkeln oder die Berechnung der Flugzeit ist möglich. Die Verwendung mehrerer Knotenpunkte auf der Grundlage der empfangenen Signalstärke hat jedoch eine geringe Genauigkeit, und die Verwendung von Winkeln erfordert komplexe Hardware.

BLE erreicht einen optimierten und niedrigen Stromverbrauch, indem das Funkgerät so oft wie möglich ausgeschaltet bleibt und kleine Datenmengen mit niedrigen Übertragungsgeschwindigkeiten gesendet werden. Und das Wichtigste: Es ist bereits in den meisten Smartphones auf dem Markt implementiert.

BLE (und Bluetooth im Allgemeinen) wurde für Anwendungen mit kurzer Reichweite entwickelt und ist daher in seiner Reichweite begrenzt. Es gibt ein paar Faktoren, die die Reichweite von BLE einschränken:

• BLE arbeitet im 2,4-GHz-ISM-Spektrum, das stark von Hindernissen beeinflusst wird, die überall um uns herum vorhanden sind, wie z. B. Metallgegenstände, Wände und Wasser (insbesondere menschliche Körper)
• Leistung und Design der Antenne des BLE-Geräts.
• Das physische Gehäuse des Geräts.
• Geräteausrichtung.

Kurz gesagt: Bluetooth Low Energy:

Profis (+)

• Präzise Indoor/Outdoor (abhängig von der Infrastruktur)
• Geringer Energieverbrauch (1/15 des GPS)
• Die minimal erforderliche drahtlose Infrastruktur

Nachteile (-)

• Obwohl sie minimal ist, erfordert sie dennoch die Installation einer Infrastruktur
• Begrenzte Reichweite

Geobacon-Lokalisierung: Wie nutzen wir sie bei Sensolus?

Der Tracker kann ein Signal von einem Geobeacon empfangen, wenn es in der Nähe ist. Wenn der Standort des Geobeacons bekannt ist, wird eine Position auf der Karte angezeigt. Geobeacons können sowohl im Innen- als auch im Außenbereich platziert werden, aber sie sind ideal für die Anforderungen im Innenbereich.