Bluetooth® testen

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Bluetooth®-Tests für allgegenwärtige Konnektivität

Was ist Bluetooth®?

Bluetooth® ist eine Drahtlostechnologie für kurze Distanzen, die die Datenkommunikation in Personal Area Networks (PAN) ermöglicht. Die Bluetooth®-Kommunikation wird in sogenannten Pikonetzenorganisiert, die ein Zentralgerät und bis zu sieben Peripheriegeräte aufnehmen können.

Bluetooth® wendet Frequenz- bzw. Phasenumtastung(FSK/PSK) auf Kanäle mit einem Abstand von 1 oder 2 MHz in einem adaptiven Frequenzsprungverfahren(Adaptive Frequency Hopping, AFH) an, wobei das weltweit verfügbare ISM-Bandbei 2,4 GHz genutzt wird.

Erste Anforderungen zielten auf eine Datenverbindung ab, die bestimmte Protokoll-Stack-Profile unterstützt, z. B. Audio-Streaming oder Dateiaustausch, auf Basis der sogenannten Basic Rate(BR) von bis zu 1 Mbit/s in einem Ad-hoc-Netzwerk. Später, mit Bluetooth® 2.0, wurde eine Enhanced Data Rate(EDR) von bis zu 3 Mbit/s spezifiziert.

Da eine Möglichkeit zu energieeffizienter Datenkommunikation benötigt wurde, entschloss sich die Bluetooth® Special Interest Group (SIG) zur Einführung der Bluetooth®Low Energy(LE)-Technologie, die erstmals mit Bluetooth® 4.0 spezifiziert wurde. Diese Technologie wird in der Regel in Zentralgeräten eingesetzt, die sich mit einer Vielzahl von Wearables, Peripheriegeräten und IoT-Geräten verbinden können.

Bluetooth® Classic und Bluetooth® Low Energy

Im Hinblick auf die Bitübertragungsschicht arbeiten sowohl Bluetooth® Classic als auch LE im 2,4-GHz-Band und wenden das Frequenzsprungverfahren an. Es gibt jedoch einige wesentliche Unterschiede.

Bluetooth® Classicunterstützt Modi für Basic Rate(BR) und Enhanced Data Rate(EDR), die beide das Frequenzsprungverfahrenüber 79 Kanäle mit jeweils 1 MHz Abstand im Bereich von 2402 MHz bis 2480 MHz anwenden. Die Paketformate und Modulationsschemas der beiden Modi unterscheiden sich dabei.

Bluetooth® Low Energy (LE)verwendet 40 HF-Kanäle mit einem Abstand von 2 MHz und umfasst drei primäre Werbekanäle. Mit Bluetooth® 4.0 wurde die Kommunikation mit 1 Msym/s (LE 1M) unter Verwendung der Gauß‘schen Frequenzumtastungsmodulation(GFSK) eingeführt. Bluetooth® 5.0 führte zwei neue Optionen zur Erweiterung der Reichweite (LE Coded) sowie einen zusätzlichen Modus für die Kommunikation mit höheren Datenratenund einer Symbolrate von 2 Msym/s (LE 2M) ein.

Bluetooth Classic und Bluetooth® LE im Vergleich

Bluetooth®-Anwendungsfälle

Bluetooth® ist die dominierende Technologie zur Drahtloskommunikation über kurze Distanzenund mit geringer Leistung.Jedes Jahr werden mehr als 5 Milliarden Geräte ausgeliefert. Die Technologie geht heute über traditionelle Anwendungsfälle wie Kopfhörer und Fitness-Tracker hinaus und erobert neue Anwendungsfelder:

  • LE Audio:Neue Audioanwendung mit besserer Audioqualität, Broadcast-Fähigkeiten und standardisierter Unterstützung von Hörgeräten
  • Lokalisierungsdienste:Bluetooth® Direction Finding mit angekündigten Funktionen wie hochgenauen Entfernungsmessungen(HADM), die Anwendungen wie Echtzeitnavigation, Asset Finding und Funkschlüssel ermöglichen
  • Smart Home:Bluetooth® Mesh und Range Extension (LE-codiert) unterstützen z. B. intelligente Beleuchtung, Sensornetzwerkeund Zugangskontrollesowie weitere Anwendungen
  • Massive IoT:LE Advertising-Erweiterungenund großflächige, energieeffiziente Bluetooth®-Netzwerke ermöglichen den massiven Einsatz von elektronischen Regaletiketten(Electronic Shelf Labels, ESL) für Einzelhandels- und Logistikanwendungen. Darüber hinaus könnte mit kostengünstigen, „energieerntenden“ (energy-harvesting) oder stromversorgten Bluetooth®-Tags das Konzept des Ambient IoTzur Realität werden.
Bluetooth-Testprozess
Bluetooth-Testprozess

Tests und Qualifizierung von Bluetooth®-Geräten

Tests von Bluetooth®-Geräten unterliegen folgenden Bestimmungen:

  • Konformität mit den Vorgaben von Regulierungsbehördenfür den Funkbetrieb im 2,4-GHz-Band
  • Konformität mit der Bluetooth®-Spezifikationim Rahmen des Bluetooth®-Qualifizierungsprozesses

Die Bluetooth®-Qualifizierung wird von der Bluetooth® SIG forciert, um die Interoperabilitätund Konformitätmit den entsprechenden Bluetooth®-Spezifikationen sicherzustellen. Eine erfolgreiche Qualifizierung ist erforderlich, um die Bluetooth® Intellectual Property License zu erhalten und entsprechende Bluetooth®-Marken zu beantragen.

Bluetooth®-Qualifizierungstestsumfassen die folgenden Kategorien:

  • Konformität HF und Bitübertragungsschicht
  • Protokollkonformität
  • Konformität der Profilinteroperabilität

Die Bluetooth® SIG hat außerdem einen Testmodus und eine Schnittstelle spezifiziert, die bei der Konformitätsprüfung zur Steuerung des Messobjekts (implementation under test, IUT) verwendet werden sollten. Für Bluetooth® BR/EDR ist eine funkbasierte IUT-Steuerungspezifiziert. Dabei wird das Link-Management-Protokoll(LMP) zur Steuerung des Messobjekts über die Bluetooth®-Funkverbindung verwendet.

Bluetooth® LE wählt einen anderen Ansatz und sieht eine Out-of-Radio-Teststeuerungmittels einer speziellen Kabelschnittstellevor, bei der es sich entweder um ein Host Controller Interface (HCI) oder eine 2-Draht-UART-Schnittstelle handeln kann.

Neben diesen standardisierten Testmodi und Schnittstellen sind auch andere Testaufbauten anwendbar. Beispielsweise ist es möglich, den Prüfling (DUT) über herstellerspezifische Schnittstellenzu steuern. Es gibt auch Lösungen, die Teile des Bluetooth®-Stacks nutzen, um verschiedene Testanwendungen im Produktlebenszyklus zu bedienen.

Bluetooth®-Testlösungen von Rohde & Schwarz

Das komplette Bluetooth®-Testlösungsportfolio von Rohde & Schwarz wurde von der Bluetooth® SIG zugelassen. Unsere Lösungen unterstützen Bluetooth® BR/EDR und LEgemäß der Bluetooth®® Core-Spezifikation.

Darüber hinaus unterstützt der R&S®CMW Wireless Communication Tester Bluetooth®-Audiotests, WLAN und andere nicht-zellulare und zellulare Technologien. Mit unseren einzigartigen Bluetooth®-Testlösungen im Signalisierungsmodusbleiben wir Innovationsführer und ermöglichen Bluetooth®-Gerätetests sowohl in leitungsgebundenen als auch Over-the-Air-(OTA)-Konfigurationen.

Bluetooth®-Testanwendungen

Bluetooth Classic BR/EDR

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Bluetooth® Classic ermöglicht drahtlose Verbindungen mit Smartphones und Laptops

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Bluetooth® Low Energy (LE)

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Bluetooth® LE wird für Anwendungen verwendet, die energieeffiziente Konnektivität über kurze Distanzen benötigen

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Bluetooth®-Audiotests

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Die drahtlose Audioübertragung ist eine der Hauptanwendungen von Bluetooth®

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Bluetooth® für Automotive-Anwendungen – Audiotests von BT-Komponenten

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