Bluetooth Mesh – Endlich wird Bluetooth erwachsen!

• Was ist Bluetooth Mesh?
• Welche Lösungsszenarien ergeben sich daraus?
• Was sollten die Akteure in der Industrie jetzt unternehmen?

Bluetooth Mesh – Endlich wird Bluetooth erwachsen!

Heute hat die Bluetooth Special Interest Group (SIG), die Standard Organisation hinter Bluetooth, einen neuen Meilenstein in der Entwicklung des Standard veröffentlicht. Ab jetzt sind die Bluetooth-Spezifikationen für Mesh-Vernetzung sowie die Werkzeuge, die zum Testen und Qualifizieren von Bluetooth-Produkten für Mesh-Netzwerklösungen benötigt werden, verfügbar. Crisp Research hat sich im Vorfeld mit Ken Kolderup, dem VP Marketing von Bluetooth aus San Francisco, unterhalten.

Was bedeutet Bluetooth Mesh? Wie auf der Abbildung zu sehen ist, hat sich Bluetooth seit seiner ersten Standardisierung im Jahr 1999 deutlich weiter entwickelt. Dabei ist die schrittweise Steigerung der Übertragungsgeschwindigkeiten nur ein Aspekt. Entscheidend ist die Evolution der unterstützten Topologien:

Quelle: Bluetooth Special Interest Group (SIG)

Während bis Bluetooth 3.0 die Qualität der Point-to-Point Verbindung, wie zum Beispiel zwischen einem Smartphone und einem Headset, im Vordergrund stand, wurde mit Bluetooth 4 das “Low-Energy-Profile” spezifiziert. Das war der Schlüssel zu vielen broadcast-basierten Use-Cases. Die Beacon-Technologien, also kleine batteriebetriebenen Bluetooth-Sender, die zum Beispiel auf Produkte im Retail aufmerksam machen oder das Lokalisieren von beweglichen Assets ermöglichen, sind durch Bluetooth Low-Energy erst möglich geworden. Nach den Point-to-Point- und den Broadcast-Topologien sind seit heute auch Mesh-Netzwerke möglich.

Bei einem Mesh-Netzwerk kann jeder Teilnehmer mit jedem anderen reden und über ihn eine weitere Route etablieren. Gleichzeitig kann jeder Teilnehmer selbst Traffic von anderen weitervermitteln und damit gewissermaßen zu einem Repeater werden. Die Bluetooth-Mesh-Spezifikation verspricht weiterhin eine bisher nicht dagewesene Qualität für industrielle Anwendungen:

• Zuverlässigkeit: Die Mesh-Vernetzung über Bluetooth ermöglicht inhärent selbstheilende Netze und vermeidet damit Störungen durch einzelne Fehlerpunkte.
• Skalierbarkeit: Sie unterstützt Tausende von Knoten mit industrieller Leistungsfähigkeit.
• Sicherheit: Sie bietet industrielle Sicherheit für den Schutz vor allen bekannten Angriffen.

Damit werden erstmals mit einem einzigen Standard Lösungen aus dem Consumer und dem Industriellen Umfeld möglich. Um auch für Nicht-Techniker das Potential von Bluetooth Mesh verständlich zu machen, betrachten wir einfach ein paar mögliche Anwendungsfälle, die bis heute mit Bluetooth nicht möglich waren.

Consumer Szenarien

• Fußballmannschaft in Echtzeit: Möchte ein Trainer zum Beispiel die gelaufenen Schritte, Zahl der Ballkontakte, Entfernungen der Pässe und andere wichtige Daten erfassen, die er braucht um das Team optimal zu trainieren, ist er heute noch auf Videoaufnahmen, sein Augenmaß und Erfahrung angewiesen. Jedoch könnte schon bald ein Fußballschuh Sensoren und einen Bluetooth-Sender enthalten, der mit einer Batterie eine ganze Saison hält. Natürlich ist die Sendeleistung begrenzt und ein Schuh vom entferntesten Ende des Platzes kann unter umständen nicht das Smartphone des Trainers erreichen. Mit der Bluetooth-Mesh-Technologie sendet ein Schuh nur bis zum nächsten, der vielleicht helfen kann mit kleiner Leistung die Strecke zum Trainer, ggf. über weiter Zwischenstopps, zu überwinden.
• Audio Mesh-Networks: Wer kennt sie nicht, die drahtlos vernetzten kleinen Lautsprecher, die man in jedem Raum seiner Wohnung platzieren kann. Wie zum Beispiel einer der Marktführer, Sonos, auf seiner Webseite erklärt, ist Wifi hierfür bis heute ganz klar die bessere Technologie. Mit Bluetooth Mesh werden genau diese Schwächen adressiert und sogar Wifi in einigen Aspekten überholt. Besonders die Kombination mit bisherigen Bluetooth-Stärken, wie niedriger Energieverbrauch, macht es möglich auch tragbare Lautsprecher oder Headsets in dem gleichen Audio-Mesh zu integrieren.

Industrie Szenerien

• Professionelle Gebäudeautomatisierung: Hier ist der Markt massiv in Bewegung. Zigbee oder andere proprietäre RF Formate, wie Homematic (in Europa meist im 868Mhz Band), teilen sich zur Zeit den Smart-Home-Wireless-Markt, während im professionellen Bereich immer noch viel Aufwand für wired-KNX betrieben wird. Gründe dafür sind vor allem Zuverlässigkeit und garantiert kleine Latenzen auch bei hoher Komponenten Dichte, bei der Zigbee schnell Routing-Probleme bekommen kann. Die Bluetooth-Mesh-Spezifikation adressiert nun genau diese Szenarien und es ist kein Zufall, dass seit letzter Woche Philips und Google im Bluetooth Board of Directors eingezogen sind. Beide, Philipps und Google, versuchen ihre Erfolge im Consumer-Segment nun massiv in den professionellen Bereich auszudehnen.
• Industrie 4.0 war bisher ein weißer Fleck für Bluetooth. Mit der Bluetooth-Mesh-Spezifikation werden die Erfolgsfaktoren, die ausgehärtete Standards und ausgereifte Interoperabilitäts-Test nun mit den Eigenschaften industrieller Netze verknüpft. Das schnelle Routing über “Freunde” im Mesh ermöglicht eine Vernetzung sehr großer Industrieflächen von Maschine zu Maschine. Nur am Ende einer Werkhalle muss letztlich ein Gateway stehen, das die Daten dann in die passende IoT Cloud oder ein On-premises System weiter gibt. Gerade der Preis für Sensorik im Predictive-Maintenance-Bereich wird damit massiv nach unten gehen.

Die Bluetooth SIG arbeitet traditionell sehr intensiv mit seinen Mitgliedern zusammen und so sind schon seit Monaten die Draft-Versionen von Bluetooth Mesh im Umlauf. Crisp Research rechnet daher auch sehr bald mit Devices, die Bluetooth-Mesh implementieren. Für die einzelnen Akteure im Markt ergibt sich dadurch ein direkter Handlungsbedarf:

• IoT Architekten sollten sich die ersten Bluetooth-Mesh-Entwicklungsboard besorgen und ausprobieren was die Technik hält. Fallende Preise machen auch hybride Devices möglich, die zum Beispiel Wifi und Bluetooth können. Die Kommoditisierung der Hardware drückt auch weiter den Preis. So sind für wenige Euro heute auch schon leistungsfähige Wifi Controller, zum Beispiel auf ESP8266 Basis, erhältlich.
• Device-Anbieter, die heute schon Devices im Consumer oder industriellen Bereich auf dem Markt haben und die Entwicklung noch nicht verfolgt haben, sollten rasch Bluetooth Mesh evaluieren und in ihre Roadmaps einarbeiten. Es könnte schnell zu einem visiblen Differentiator werden!
• Marktführer in der Licht -und Gebäudeautomatisierung sollten verfolgen, was Philips und Google mit Bluetooth machen. Nur wer aktiv in den Lobbyorganisationen ist, kann die zukünftige Richtung beeinflussen und damit auch die eigenen Wachstumssegmente festigen.
• Industrie 4.0 Lösungsanbieter hatten Bluetooth bisher überhaupt nicht auf dem Radar. Jetzt ist Bluetooth aber erwachsen geworden und verspricht selbst mit schwierigem RF Umfeld in Industrie-Anlagen zurecht zu kommen. Eine gute Alternative zu Wifi oder teuren Ethernet-Verkabelungen.
• Produkthersteller, die bisher auf Zigbee oder proprietären Protokollen aufsetzen, müssen ihre Strategie überdenken. Der massive Preisdruck auf Hardware und die reife des ganzen Software Stacks sprechen sehr für Bluetooth. Besonders für Anwendungen, bei denen einige Punkte im Mesh-Netzwerk nicht auf Batteriestrom angewiesen sind, liegen die Vorteile auf der Hand.
• Chief Digital Officer oder Innovation Manager haben jetzt noch mehr Möglichkeiten für innovative digitale Produkte und Geschäftsmodelle. Das Beispiel der digitalen Fußballschuhe ist nur eines, das die Kreativität stimulieren kann. Sprechen sie gerne mit Crisp Research, wenn sie methodische Hilfe bei der Entwicklung digitaler Produkte brauchen.