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Netzwerkprotokolle für die Hausautomation - Qual der Wahl

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Bluetooth LE, direkter Gerätezugriff via Smartphone

Bluetooth Low Energy (BLE) hatte im Jahr 2010 seinen großen Durchbruch als Teil der Bluetooth 4.0 Spezifikation. Bluetooth ist bereits in Android- und iOS-Betriebssysteme integriert. Das heißt, die Smartphones sind bereits BLE-fähig. Vor allem für Verbraucherzubehör, einschließlich Heimautomation, ist es deshalb ein extrem attraktives Protokoll. Während der Zugriff auf Geräte mit anderen IoT-Protokollen (selbst Thread) nur über ein Gateway funktioniert, ist der Zugriff auf BLE-Geräte direkt über ein Smartphone oder Tablet möglich.

Im Gegensatz zum gängigen, für Datenstreaming ausgelegten Blue-tooth, ist Bluetooth Low Energy auf die unregelmäßige, stoßweise Kommunikation in geringen Bandbreiten optimiert und daher bestens für die Übertragung von Mess- und Kontrollinformationen geeignet. BLE kann außerdem sehr energieeffizient sein: auf Effizienz optimierte BLE-Funksensoren können Batterielaufzeiten von Wochen, Monaten oder sogar Jahren erzielen.

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Master-Slave-Verbindungen kommen in der BLE-Topologie am häufigsten vor. In einer Master-Slave-Topologie kann sich ein BLE-Master mit mehreren Slave-Geräten vernetzen, ein Slave wird sich jedoch mit nur einem Master verbinden. Diese Topologie ist sehr gut für kleine, asymmetrische Netzwerke geeignet, zum Beispiel ein Smartphone und seine Peripheriegeräte, ein Auto und seine elektronischen Bauteile oder ein Industriecomputer und die Sensoren im Equipment. Weniger geeignet ist die Master-Slave-Topologie für die Vernetzung vieler Geräte in einem lokalen Netzwerk.

Neben den Master-Slave-Verbindungen sind Bluetooth-Low-Energy-Geräte durch Datenübertragung in der Lage, mit nahegelegenen Komponenten zu kommunizieren. In diesem Modus überträgt ein BLE-Sender ein Signal an eine unbegrenzte Zahl von Empfängern. Ein Thermostat könnte zum Beispiel diesen Modus nutzen, um regelmäßig Temperaturwerte zu übermitteln.

Es ist ein sehr beliebtes Protokoll und BLE-Chips sind inzwischen sehr viel günstiger und erschwinglich. Viele BLE-Chips sind als SoC mit integriertem Applikationsprozessor erhältlich, was die einfache und kostengünstige Entwicklung energieeffizienter IoT-Geräte und Sensoren ermöglicht.

Das in Smartphones allgegenwärte Bluetooth Low Energy ist perfekt für das Smart-Home-Equipment. Durch seine Energieeffizienz ist es auch für die M2M-Kommunikation attaktiv. Um Störungen zu vermeiden, verwendet es ein Frequenzsprungverfahren und kann gleichzeitig mit anderen Drahtlosprotokollen wie WLAN betrieben werden. Es sollte jedoch berücksichtigt werden, dass BLE kein Mesh-Netzwerkprotokoll ist. Die Reichweite hängt also von der Funkleistung und von Hindernissen in der Umgebung ab.

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