Übertragungstechnik – Wie funktioniert Bluetooth?
- 22.11.2022
- Im Grunde ist die Frage einfach zu beantworten: Bluetooth, benannt nach dem Dänischen König Harald Blauzahn, ist ein Funkstandard und funktioniert vom Prinzip her wie ein analoges UKW-Radio, dass die Älteren unter uns noch in der Küche stehen haben. Zunächst benötigt der Informationsaustausch per Bluetooth eine Quelle für Radiowellen – meist ein Computer oder Handy. Die Quelle sendet die Wellen in einem bestimmten Frequenzbereich. Beim UKW-Radio liegt dieser zwischen 87,5 und 108 Megahertz, Bluetooth sendet in dem Bereich von 2,402 bis 2,480 Gigahertz. Die Bluetooth-Wellen werden von einem Empfangsgerät wie einer Maus, einem Fitnessarmband oder kabellosen Kopfhörern empfangen. Sie können auch von mehreren Geräten gleichzeitig empfangen werden, ganz wie beim Radio – da gibt es einen Sendemast, aber die Musik kommt in vielen Küchen gleichzeitig an. Wieso haben unsere schicken kabellosen Kopfhörer dann nicht auch eine Antenne wie unser Küchenradio? Nun, die Länge der Antenne ist umgekehrt proportional zur Sendefrequenz. Bluetooth mit seiner ca. 20 Mal so großen Frequenz braucht auch nur zwanzig Mal kürzere Antennen, die daher in Empfangsgeräten mit verbaut werden können. Übrigens war Musikstreaming vom Handy zu Kopfhörern die erste Anwendung dieser Technik, die Mitte der 90er Jahre entwickelt wurde. Wie unterscheiden sich Bluetooth und UKW Radio? Um auf der Trägerfrequenz Informationen zu übermitteln, wird diese mit dem zu übertragenden Signal moduliert. Beim Radio ist dies das analoge Audiosignal. Da Bluetooth digitale Signale sendet, also nur "0" und "1", werden nur zwei verschiedene Frequenzen benötigt. Es gibt noch einen weiteren, wesentlichen Unterschied zwischen Bluetooth und Radio. Radiosender erhalten für ihre spezifische Sendefrequenz eine exklusive Lizenz – niemand anderes kann oder darf auf dieser Frequenz Signale verschicken oder eine Störung verursachen. UKW-Sender haben eine definierte Reichweite nach Leistung der Antenne: der NDR sendet nur in Norddeutschland, der Deutschlandfunk bundesweit. Bluetooth funktioniert mit viel niedrigerer Leistung und hat somit eine viel kleinere Reichweite, bei freier Sicht bis zu 50 Meter, Bluetooth Low Energy max. 800 Meter. In diesem Bereich sendet Bluetooth auf einem unlizenzierten Frequenzband und muss sich seine Frequenzen mit anderen teilen: z.B. mit anderen Bluetooth Sendern, mit WLan-Routern oder der Mikrowelle in der Küche. Tricks in der Übertragungstechnik: Damit diese die Übertragung nicht stören, gibt es einen Trick, der schon seit Ende des 19. Jahrhunderts bekannt ist: das sogenannte Frequenzsprungverfahren. Dazu wird das Frequenzband der mitgeteilten Information in mehrere Frequenzen mit geringer Bandbreite eingeteilt. Man kann sich das Frequenzband vorstellen wie einen Kamm mit 79 Zinken. Der Sender sendet ein Informationspäckchen auf einer Zinke und springt dann zu einer anderen, um dort weiterzusenden. Bluetooth wechselt bis zu 1.600 Mal in der Sekunde die Frequenz. Bluetooth Low Energy ist eine Weiterentwicklung von der klassischen Bluetooth Variante. Sie kommt bei der Corona-Warn-App zum Einsatz. Der Vorteil: Bluetooth Low Energy benötigt weniger Energie, weil es nicht sendet, wenn keine Daten zu übertragen sind. Außerdem lassen sich darüber auch Abstände zwischen zwei Geräten messen. Art und Weise der Datenerhebung entscheidet über die Sicherheit: Zum Schluss eine kurze Bemerkung zur Sicherheit: Bluetooth ist so sicher wie eine Übertragung mit 128-BitSchlüssel sein kann. Es hängt davon ab, wie zufällig der erstellte Sicherheitsschlüssel ist und wie er gespeichert wird. 100%ige Sicherheit gibt es nicht. Meine persönliche Einstellung ist: Es ist viel wesentlicher, welche Daten eine App benutzt und erhebt, wie diese verschlüsselt werden, sowie wo und wie diese Daten gespeichert werden.