@ -145,9 +145,9 @@ Bei Bluetooth handelt es sich um einen Industriestandard, der in den 1990er-Jahr
Mit der Einführung von Bluetooth 4.0 im Juli 2010 wurde \acl{ble} in die Bluetooth Technologie integriert. Dabei ist \ac{ble} zu früheren Bluetoothversionen nicht abwärtskompatibel, bietet jedoch einige nützliche Besonderheiten: Ein reduzierter Stromverbrauch und die kurze Aufbauzeit einer Übertragung sind die wesentlichen Vorteile. Dabei Unterstützen Geräte wie Smartphones und Tablets sowohl das klassische Bluetooth als auch den \acl{ble} Standard. Geräte die nur \ac{ble} unterstützen werden als Bluetooth Smart Geräte bezeichnet.
Nach einer Marktanalyse bei verschiedenen Onlinehändlern hat sich herausgestellt das die meisten Geräte den 2014 eingeführten Bluetooth-Standard 4.2 oder neuer unterstützen. Geräte mit dem im Dezember 2019 eingeführten Standard 5.2 sind zum Zeitpunkt der Arbeit nur schwer zu erhalten. Da die neueren Standards 5.0, 5.1 und 5.2 abwärtskompatibel sind, wird im weiteren Verlauf Bluetooth 4.2 betrachtet.
Nach einer Marktanalyse bei verschiedenen Onlinehändlern hat sich herausgestellt das die meisten Geräte den 2014 eingeführten Bluetooth-Standard 4.2 oder neuer unterstützen. Im Bluetooth Standard 5.2 wurden einige Verbesserungen zur Lokalisierung mittels Bluetooth eingeführt: Unter anderem die ermittlung des \acl{aoa} was zu einer höheren Genauigkeit bei Entfernungsmessungen führen könnte. Geräten mit diesem Standard, der im Dezember 2019 eingeführt wurde, sind zum Zeitpunkt der Arbeit jedoch schwer erhältlich. Da die neuen Standards 5.0, 5.1 und 5.2 abwärtskompatibel sind, wird im weiteren Verlauf Bluetooth 4.2 näher betrachtet.
\ac{ble} teilt sich in 40 physikalische Kanäle von je \SI{2}{\mega\Hz} im \SI{2.4}{\giga\Hz} \ac{ism} auf. Davon sind 37 Kanäle für die Datenübertragung vorgesehen sowie 3 Kanäle für das Advertising reserviert [@BluetoothSIG_2014, Vol. 1 Part A S. 16]. Abbildung \ref{fig:blechannels} zeigt die einzelnen \ac{ble}-Kanäle und die drei häufigst genutzten \ac{wifi}-Kanäle 1, 6 und 11 [@Kajita_2016]. Es ist zu erkennen das die Advertising-Kanäle (rot gekennzeichnet) außerhalb der \ac{wifi}-Kanäle liegen und somit wenig Störeinflüsse durch \ac{wifi} erwartet werden kann.
\ac{ble} teilt sich in 40 physikalische Kanäle von je \SI{2}{\mega\Hz} im \SI{2.4}{\giga\Hz} \ac{ism} auf. Davon sind 37 Kanäle für die Datenübertragung vorgesehen sowie 3 Kanäle für das Advertising reserviert [@BluetoothSIG_2014, Vol. 1 Part A S. 16]. Abbildung \ref{fig:blechannels} zeigt die einzelnen \ac{ble}-Kanäle und die drei häufigst genutzten \ac{wifi}-Kanäle 1, 6 und 11 [@Kajita_2016]. Es ist zu erkennen das die Advertising-Kanäle (rot gekennzeichnet) außerhalb dieser \ac{wifi}-Kanäle liegen und somit wenig Störeinflüsse durch \ac{wifi} erwartet werden kann.
![\ac{ble} Kanäle im \SI{2.4}{\giga\Hz} \ac{ism} und die \ac{wifi} Kanäle 1, 6 sowie 11 als Referenz (nach [@ATL_2021]). \label{fig:blechannels}](../static/ble-advertising-channels.pdf)
@ -161,36 +161,20 @@ Ein Advertising Paket enthält 31 Bytes die vom Nutzer frei definiert werden kö
| ADV_NONCONN_IND | 31 bytes | nein | nein |
: Advertising Pakettypen \label{tab:adpackettype}
Ein Gerät das nur Advertising Packete aussendet, ein sogenannter Advertiser, werden als Beacon bezeichnet. Auf der anderen Seite findet man die Scanner, das sind Geräte die nur auf Advertising Packete lauschen, jedoch keine Verbindung zu den Geräten aufbauen wollen [@BluetoothSIG_2014, Vol. 1 Part A S. 16].
Geräte die Advertising Packete aussenden werden Advertiser genannt wohingegen Geräte, die Advertising Packete empfangen, jedoch keine Verbindung aufbauen wollen, Scanner genannt werden [@BluetoothSIG_2014, Vol. 1 Part A S. 16].
### Entfernungsmessung mit der Signalstärke
In Abbildung \ref{fig:advertisingpackage} ist der Aufbau eines Advertisingpakets zu sehen. In den 31 Byte sind X Byte als Nutzdaten vorgesehen. [@BluetoothSIG_2014, Vol. 3 Part A S. 57 ff.]
Die Bluetoothspezifikation sieht die Übertragung der Signalstärke dem sogenannten \ac{rssi}, vor. Dabei handelt es sich um einen absoluten Wert in \ac{dbm} mit einer Abweichung von \num{\pm 6} \ac{db} [@BluetoothSIG_2014, Vol. 2 Part E S. 806].
Zum Einsatz kommt das long-distance path loss model [@Seybold_2005_BOOK]. Dabei handelt es sich um ein Modell zur Vorhersage von Signalverlusten bei der Verbreitung von Funkwellen. Dabei findet sich in der Android beacon library [@beacon_library_2021] die Formel \ref{eq:beacondistance}. Dabei ist die $txPower$ die Empfangsstärke auf \SI{1}{\meter} Entfernung und $P_{R_{x}}$ die Empfängene Signalstärke des Beacon. Die $txPower$ wird dabei häufig vom Hersteller angegeben und ist somit ein fester Wert.
$$
d = (0,89976) \cdot \left( \cfrac{P_{R_{x}}}{txPower} \right)^{7,7095} + 0,111
\label{eq:beacondistance}
$$
- Gertäte die nur Advertisen nennen sich Beacon
- 5.2 Bessere Lokalisierungsmöglichkeiten
Ein Advertising-Packet, wie in Abbildung \ref{fig:advertisingpackage} zu sehen, ist 31 Byte groß. [@BluetoothSIG_2014, ]
### Entfernungsmessung
- Infografik Lokalisierung
- Mögliche Verfahren mit dem Smartphone
- Advertising
- Advertising mit Verbindung
- Mit wievielen GEräten kann man gleichzeitig verbinden?
- Welche verbindungsformen gibt es?
-
### RSSI
- Author: Sebastian Preisner,
Date: 2021-12-16 12:14:04,
Page: 358,
Content: Abweichung +/- 6 dB. Der Wert ist Absolut zu betrachten.,
Marking: Receiver Signal Strength Indicator If a device supports Receive Signal Strength Indicator (RSSI) the accuracy shall be +/- 6 dB.
Sebastian Preisner
2 years ago