Bluetooth

Bluetooth

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Was ist Bluetooth?

Bei Bluetooth handelt es sich um einen Industriestandard f√ľr Daten√ľbertragung zwischen kompatiblen Ger√§ten √ľber eine kurze Distanz. Der Standard wurde in den 1990er-Jahren durch die Bluetooth Special Interest Group entwickelt. Der auf der Funktechnik WPAN basierende √úbertragungsstandard erm√∂glicht eine verbindungsbehaftete sowie verbindungslose √úbertragung zwischen Ger√§ten √ľber Point-To-Point-, Pico- oder Ad-hoc-Netzwerke.

Entwicklungsgeschichte

Bereits seit Anfang der 1990er Jahre gab es verschiedene Bestrebungen, das Kabelgewirr rund um den Computer durch Peripherieger√§te auf Funkbasis (Tastatur, Maus) zu vermeiden. Der Durchbruch dieser Anf√§nge wurde in erster Linie durch einen fehlenden einheitlichen Standard verhindert. In den 1990er Jahren war neben der Funktechnologie die Infrarottechnik sehr beliebt und es sah lange Zeit so aus, als ob sich diese als die bessere technische Basis durchsetzen w√ľrde.

Um ein standardisiertes √úbertragungsprotokoll zu entwickeln, schlossen sich Ende 1993 rund 30 international agierende Unternehmen zusammen, darunter auch Industriegr√∂√üen wie HP und IBM, und legten mit der Gr√ľndung der Infrared Data Association den Grundstein f√ľr den heutigen drahtlosen Daten√ľbertragungsstandard.

Die Infrarottechnik hatte jedoch einen nicht √ľberwindbaren Nachteil: den erforderlichen Sichtkontakt zwischen den Ger√§ten. Aus diesem Grund wurde im Jahr 1994 die Firma Ericsson beauftragt, einen Ersatz f√ľr Kabelverbindungen zu entwickeln. Die ersten Bem√ľhungen waren vielversprechend, sodass 1998 die Bluetooth Special Interest Group von Ericsson, IBM, Nokia, Intel und Toshiba ins Leben gerufen wurde. Die ersten Spezifikationen zum neuen drahtlosen Daten√ľbertragungsstandard wurden im Juli 1999 vorgelegt. Diese wiesen jedoch einige Fehler und Ungenauigkeiten auf, sodass im Februar 2001 die Version 1.1 des Bluetooth-Standards vorgelegt wurde, die eine solide Basis f√ľr die ersten marktreifen Produkte bot.

Technische Basis

Ger√§te, die den Bluetooth-Standard zur drahtlosen Kommunikation mit anderen Ger√§ten nutzen, senden in einem lizenzfreiem ISM-Band, sodass sie weltweit zulassungsfrei genutzt werden k√∂nnen. Da diese Ger√§te in einem Frequenzbereich zwischen 2,402 GHz und 2,480 GHz senden, k√∂nnen St√∂rungen durch leistungsstarke WLANs oder Mikrowellen verursacht werden. Um einen gewissen Schutz gegen√ľber St√∂rungen zu bieten, wird ein sogenanntes “Frequenzsprungverfahren” eingesetzt. Hierbei wird der gesamte zur Verf√ľgung stehende Frequenzband in 79 Kan√§le im 1-MHz-Abstand unterteilt, wobei die einzelnen Frequenzen bis zu 1600-mal pro Sekunde gewechselt werden. Der Bluetooth-Standard bietet Unterst√ľtzung f√ľr die √úbertragung von Daten und Sprache.
Die Reichweite der einzelnen Bluetooth-Ger√§te h√§ngt neben der Sendeleistung auch von vielen anderen Faktoren ab. Wichtige Parameter, welche einen beachtlichen Einfluss auf die Sende- bzw. Empfangsleitung haben, sind beispielsweise die Empfindlichkeit des Empf√§ngers und die Bauform der eingesetzten Empfangs- und Sendeantennen. Dar√ľber hinaus k√∂nnen auch die Eigenschaften der Umgebung die Reichweite negativ beeinflussen, wie beispielsweise Mauern oder B√§ume innerhalb der Funkstrecke.
Da die unterschiedlichen Datenpakete verschiedene L√§ngen und Sicherungsmechanismen aufweisen, k√∂nnen auch diese Parameter die tats√§chlich erzielbare Reichweite beeinflussen. Um h√∂here Datentransferraten und Reichweiten zu erm√∂glichen, plant die Bluetooth SIG eine Erweiterung des drahtlosen Daten√ľbertragungsstandards, in dessen Rahmen Bluetooth um die beiden MAC- und PHY-Schichten erweitert werden soll, die beim WLAN-Standard zum Einsatz kommen.

Abhörsicherheit und Architektur

Um drahtlose Verbindungen gegen unbefugtes Eindringen zu sichern, werden diese mit mehrstufiger dynamischer Schl√ľsselvergabe versehen. Manche Verbindungen werden mit statischer Schl√ľsselvergabe betrieben, wobei die Sicherheit in diesem Fall eingeschr√§nkt ist. Eine Bluetooth-Verbindung gilt nur dann als unsicher, wenn der PIN-Code zu kurz ist (weniger als vier Dezimalziffern).

Ein drahtloses Bluetooth-Netzwerk wird mit dem Namen “Piconet” bezeichnet. In einem Piconet k√∂nnen¬†bis zu acht Teilnehmern¬†teilnehmen. Um miteinander Kommunizieren zu k√∂nnen, werden die einzelnen Teilnehmer mit einer 3-Bit-Adresse versehen. Dabei werden alle inaktiven Ger√§te in einen sogenannten “Parkmodus” geschaltet. In diesem k√∂nnen sie die Synchronisation halten und auf Anfrage eines anderen im Netzwerk teilnehmenden Ger√§ts automatisch aktiviert werden.

Der Bluetooth-Standard verf√ľgt √ľber drei unterschiedliche Sicherheitsstufen:

  • Modus 1: Dieser Modus bietet keine Sicherheitsmechanismen. Um das Abh√∂ren einigerma√üen zu erschweren, wird bei den Ger√§ten kontinuierlich die Sendefrequenz gewechselt.
  • Modus 2: Bei diesem Modus werden Sicherheitsmechanismen auf dem Application Layer implementiert. Dabei liegt es bei den benutzen Dienste, die zur Verf√ľgung stehenden Sicherheitsprotokolle umzusetzen.
  • Modus 3: Dieser Modus bietet die sicherste Verbindung. Dabei wird bereits bei dem Verbindungsaufbau eine Authentifizierung vollzogen.

Einsatzbereiche

Der Bluetooth-Standard wird heutzutage in unterschiedlichen Bereichen eingesetzt. Computer, Freisprechanlagen und Headsets, Spielger√§te, Industrie und Haustechnik sind nur einige der Einsatzbereiche des drahtlosen √úbertragungsstandards. Dar√ľber hinaus hat sich Bluetooth in den letzten Jahren als ein integraler Bestandteil moderner Smart Home-Systeme etabliert. Immer mehr Hersteller bringen unterschiedliche Bluetooth-Produkte f√ľr das intelligente Zuhause auf den Markt, wie beispielsweise Wetterstationen, √úberwachungskameras oder Kontrollinstrumente f√ľr Fenster und T√ľren, die auf dem drahtlosen Daten√ľbertragungsstandard basieren.


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