Als wir unser Projekt vorstellten, dass zum größten Teil auf Beacons basiert, wurden uns fragende Blicke zugeworfen. Einige fragten sich, was Beacons sind, und was sie so besonders machen.

In diesem Blogbeitrag werden wir euch Bluetooth Beacons (BLE Beacons) vorstellen und wieso es so angenehm ist, mit ihnen zu arbeiten. Und weiters noch die neue Kernspezifikation Bluetooth 5.0 und deren Neuerungen näher bringen.

 

Was sind Beacons?

Beacons sind location-based devices. User erhalten genau dann einen Rabattcode (danke Rabattcode App) für die roten Sneakers, wenn sie gerade genau vor dem Regal jener stehen, oder werden dank dieser kleinen Geräte durch ein Gebäude navigiert. Ein BLE Beacon sendet in kurzen, regelmäßigen Abständen im 2,4 GHz-Band seine UID (Unique ID) an die umliegenden Geräte. Sie versenden nicht durchgehend ihre UID, sie „blinken“ eher. In den Einstellungen der mitgelieferten Software können die Intervalle (zw. 100ms und 2000ms) verändert werden. Je kleiner das Intervall, desto genauer die Standortbestimmung und desto schneller wird die Batterie leer.

Ist unsere hypothetische Rabattcode App für den Empfang von Beacons konfiguriert und befindet sich das Smartphone in der Nähe eines dieser kleinen Geräte, lässt die Technologie die Standortbestimmung innerhalb eines Gebäudes zu. Die Ortung funktioniert, wie bei Mobilfunkmasten, per RSSI Level – Receive Signal Strength Indicator. Hier unterscheiden die Beacons zwischen 3 verschiedenen Abständen zum Smartphone: Immediate (0-10cm), Near (10cm – 3m) und Far (weiter als 3m).

BLE Beacons sind in vielen verschiedenen Formen auf den Markt erhältlich. Die einen sind klein und haben einzigartige geometrische Formen und andere sind wiederum schlichte weiße Kästchen. Einige werden die ein oder anderen vielleicht in öffentlichen Einrichtungen gesehen haben. Das MUMOK https://www.mumok.at/de/multimediaguide in Wien verwendet z.B. Beacons um dem User ihrer App die Ausstellungsstücke der jeweiligen Etage zu zeigen, je nachdem, wo man sich befindet.

 

Verwendung von Beacons anhand eines Beispiels

2014 realisierte indoo.rs https://indoo.rs/solution/visually-impaired/ ein Indoor Navigation Projekt für sehbeeinträchtigte Menschen am Flughafen von San Francisco. Es wurden 300 Beacons am Flughafen installiert. Diese vereinfachen den sehbehinderten Menschen die Navigation durch das Gebäude, indem die, von den Beacons versendete Signale, von einer App empfangen und verarbeitet werden. Daraufhin weist die App mithilfe der integrierten Vorlese-Funktion auf markante Orte hin.

 

Kontakt.io

Für unser Projekt haben wir uns für die Herstellerfirma Kontak.io entschieden. Die Möglichkeit zwischen verschiedenen Beacons zu wählen (ob Outdoor oder Indoor), bei fast allen Devices auf die Batterie zugreifen zu können, um diese bei Bedarf auszutauschen, und bei unserem Modell mit Bluetooth 5 arbeiten zu können, waren ausschlaggebende Argumente für diese Firma.

Wie schon erwähnt, bietet Kontakt.io die Möglichkeit zwischen mehreren Beaconarten https://store.kontakt.io/ zu wählen. Ja nach Positionierung der BLE Beacons, haben sie andere Formen und Funktionen. In der Tabelle stellen wir euch alle Beacons, die Kontakt.io anbietet, vor.

Die ersten beiden unterscheiden sich zwar in nicht so vielen Features. Jedoch hat uns die Möglichkeit mit BLE 5 arbeiten zu können, die Entscheidungsfindung etwas erleichtert. Zusätzlich kann das Modell „Beacon Pro“ auch NFC, ist wasserfest und besitzt zudem Licht- und Bewegeungssensoren.

Das Modell „Card Beacon“ hat eine geringere Laufzeit der Batterie. Diese ist auch nicht austauschbar, wie bei den vorherigen zwei Modellen. Zwar kann man dieses Modell ein- und ausschalten, das wäre jedoch für unser Setup umständlich, da sich die Beacons unerreichbar für die Museumsbesucher befinden werden und sie nicht im Arbeitsalltag der Museumsangestellten integrieren sollen.

Der BLE Gateway ist für Koordination der einzelnen Beacons zuständig. Er ist praktisch, sollten sich die Beacons bewegen. Da es jedoch in diesem Setting nicht der Fall ist, wurde dieses Device nicht berücksichtigt.

Für unser MultiTouch-Table-Setup wurden auch 3 USB Beacons mitbestellt. Sie sind klein, brauchen keine Batterie und laufen am MultiTouch PC. Leider mussten wir das Setting anders gestalten, da der Tisch zum größten Teil aus Metall besteht und das Signal stört und nicht durchkommt.

Das „Tough Beacon“ ist wie der Name schon sagt für eine etwas härtere Umgebung bebaut – und zwar für Outdoor. Leider kann man auch hier die Batterien nicht wechseln.

 

iOS und Android SDK

Kontakt.io bietet den Kunden eine Quickstartoption https://developer.kontakt.io/android-sdk/quickstart/ für die Installation und Einbindung der Beacons für iOS und Android Nutzer. Per Schritt-für-Schritt Anleitung werden die Nutzer durch das Intro geführt und es werden Werte vorgestellt, die man hier, zusätzlich zu der mitgelieferten Software, verändern kann. Dabei ist zu beachten, dass man bei iOS kein Intervall einstellen kann, was bei Android wiederum schon funktioniert.

 

Bluetooth 5

1999 wurde der der erste Standard, Bluetooth 1.0a von Ericsson, Nokia, IBM, Toshiba und Intel beschlossen. Über die Jahre wurde dieser Standard einige Male geupdatet und wurde im Dezember 2016 Bluetooth 5 als neueste Version verabschiedet.

Bluetooth 5 bringt nun einige Neuerungen mit sich wie die Verdoppelung der Übertragungsgeschwindigkeit, 800 Prozent mehr Kapazität bei Broadcast-Paketen, die Vervierfachung der Reichweite und ein verbessertes Übertragungs- und Komprimierungsverfahren.

Diese Neuerungen bringen viele Vorteile mit sich. Wo früher beim Telefonieren das Freisprechen schon die Verbindung verloren hat, wenn man sich nur ein wenig zu weit wegbegeben hat. Dieses Problem verschwindet mit Bluetooth 5 nun, da es jetzt möglich ist, sich im ganzen Haus zu bewegen, ohne auch nur die Angst haben zu müssen, dass das Gespräch abgebrochen wird. Es können locker Entfernungen von 100 Meter überbrückt werden. Somit bildet Bluetooth 5 einen schönen Einsatzzweck zwischen NFC und WLAN. Ein weiterer Vorteil, die Daten werden verschlüsselt übertragen, was sich sehr eignet für Geräte die die eigene Gesundheit überwachen oder zum Bezahlen dienen.

Bluetooth 5 verbraucht trotz höherer Geschwindigkeiten und deutlich größerer Reichweite, nach wie vor wenig Strom und hat durch die Verschlüsselung eine hohe Sicherheit. Durch die Vervierfachung der Reichweite im Vergleich zu Bluetooth 4.0, sind auch bei einer Entfernung von 240 Metern noch Geschwindigkeiten bis zu 128 kb/s erzielbar und bei 120 Metern auch 500 kb/s.

In der vierten Generation von Bluetooth (4.0) wurde BLE (Bluetooth Low Energy) entwickelt und eingeführt. Trotz der Updates von Bluetooth 5, die sich auch BLE auswirken und dort gelten, ändert sich am geringen Stromverbrauch nichts. Dies wird durch Ruhephase zwischen den Sendezyklen erreicht. Der nun energieeffiziente Datentransfer ist unter anderem bei Wearables und Smart-Home Anwendungen interessant, da hier viele kleine Datenmengen in unterschiedlichen Abständen verschickt werden.

Vor allem die IoT-Welt profitiert von Bluetooth 5 und wird immer wichtiger werden. Mehr und mehr smarte Geräte, wie Thermostate oder steuerbare Glühbirnen, kommen auf den Markt und können wie der Smart TV über Bluetooth 5 am Smartphone besser gesteuert werden. Wichtig ist die Abwärtskompatibilität des neuen Standards auf Bluetooth 4 oder 3 und auch die Abhängigkeit der Qualität des Bluetooth-Chips vom Hersteller darf nicht vergessen werden.