Bluetooth vs. WLAN

Inhaltsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Themenbeschreibung und Vorgehensweise

2 Entstehung und Entwicklung beider Technologien
2.1 Bluetooth
2.2 WLAN

3 Vergleich beider Technologien
3.1 Technischer Vergleich zwischen Bluetooth und WLAN
3.2 Vor- und Nachteile der jeweiligen Technologie

4 Mögliche Entwicklung beider Technologien
4.1 Übertroffene Erwartungen
4.2 Einsatzmöglichkeiten
4.3 Zukunftsaussichten

5 Resümee

Literaturverzeichnis

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Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Die Bluetooth-Leistungsklassen

Tabelle 2: Gegenüberstellung der IEEE-Spezifikationen 802.11a/b/g/n

Tabelle 3 Vergleich zwischen Bluetooth und WLAN

Tabelle 4: Vor- und Nachteile von WLAN

Tabelle 5: Vor- und Nachteile von Bluetooth

1 Einleitung

1.1 Themenbeschreibung und Vorgehensweise

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit ist es ein Anliegen, die Technologien Bluetooth und WLAN miteinander zu vergleichen, und daraus folgend mögliche zukünftige Entwicklungen aufzuzeigen.

Dazu werden zunächst in Kapitel 2 die Entstehung und die Entwicklung von Bluetooth (2.1) und WLAN (2.2) getrennt voneinander behandelt, um daraufhin in Kapitel 3 beide miteinander zu vergleichen. Dabei gilt es, einerseits technische Unterschiede und Gemeinsamkeiten herauszuarbeiten (3.1) und andererseits Vor- und Nachteile der jeweiligen Technologie zu besprechen (3.2). Kapitel 4 beschäftigt sich mit den möglichen Entwicklungen beider Technologien, thematisiert die Erwartungen, welche an sie gebunden waren und übertroffen wurden (4.1) und stellt Einsatzmöglichkeiten (4.2) sowie Zukunftsaussichten (4.3) vor. Es folgt Kapitel 5 mit dem Resümee und das Literaturverzeichnis.

2 Entstehung und Entwicklung beider Technologien

2.1 Bluetooth

Bei Bluetooth handelt es sich um eine vielseitige drahtlose Netzwerktechnik, die vor allem bei der Vernetzung mobiler Geräte, sowie auch als Kabelersatz für den Anschluss von Peripheriegeräten eingesetzt wird.¹

Laut Grzemba ist die Bluetooth-Technologie durch eine von Ericsson Mobile Communications durchgeführte Studie entstanden:²

Das aus Norwegen stammende Unternehmen startete 1994 eine Studie mit dem Titel „Multi- Communicator-Link“. Hierbei sollte untersucht werden, wie unterschiedliche Kommunikationsgeräte kabellos über Mobiltelefone an das Mobilfunknetz angeschlossen werden können. Projektbeteiligte kamen zu der Schlussfolgerung, dass eine derartige Verbindung mittels einer Funkschnittstelle mit nicht sehr großer Reichweite realisiert werden musste, wobei sich im weiteren Verlauf des Projektes herausgestellt hat, dass diese neue Technologie in unzähligen Gebieten Anwendung finden kann. Bald darauf wurde das Projekt auf den bis heute bekannten Namen ‚Bluetooth’ getauft. Im Jahre 1998 bildeten die Unternehmen Ericsson, IBM, Intel, Nokia und Toshiba gemeinsam die Bluetooth-Special-

Interest-Group (SIG), welche sich zum Ziel setzte, eine kostengünstige Lösung für drahtlose Netzwerke zu entwickeln, wobei diese Interest-Group schnell gewachsen ist (2 Jahre später waren es bereits 2000 Mitgliedsfirmen).

Bluetooth arbeitet laut Finger im 2,4 GHz ISM-Band (das ISM-Band ist 83,5 MHz breit, wobei Bluetooth 79 jeweils 1 MHz breite Kanäle nutzt), worauf auch in Kapitel 3 im Zuge des technischen Vergleichs beider Technologien näher eingegangen wird, und welches nahezu weltweit unter speziellen Bedingungen ohne Lizenz oder Voranmeldung benutzbar ist.³ Angefangen hat Bluetooth mit der Version 1.0 im Jahre 1999, wobei die ersten Geräte im Jahr 2000 auf den Markt gekommen sind.⁴ Meinel und Sack haben in ihrem sehr aktuellen Werk aus dem Jahre 2012 die Entwicklung des Bluetooth Standards ausführlich aufgelistet, worauf im Folgenden in gekürzter Form eingegangen wird:⁵

Der Bluetooth Standard hat sich von den ersten Versionen V1.0 und V1.0B über V1.1 (Jahr 2002), V1.2 (Jahr 2003), V2.0 (November 2004), V2.1 (August 2007), V3.0 (April 2009) bis hin zu V4.0 (April 2010) entwickelt, wobei die ersten Versionen noch zahlreiche Probleme bezüglich der Sicherheit und Interoperabilität von Produkten unterschiedlicher Hersteller aufwiesen und die maximale Datenübertragungsrate lediglich 732,2 Kbps betrug. Bei V1.2 erhöhte sich die Datenübertragungsrate auf 1 Mbps und hatte eine geringere Empfindlichkeit gegenüber statischer Störungen. Die maximale Datenübertragungsrate erhöhte sich immer weiter, ebenso wie die Reichweite und die Sicherheit durch eine immer höhere Verschlüsselung (in V4.0 128 Bit-Verschlüsselung) zunahmen. Woran zudem noch gearbeitet wird, ist eine weitere Reduzierung des Stromverbrauchs.

Die Reichweite und die Ausgangsleistung werden in der Bluetooth-Technologie je nach Gebrauch in Klassen aufgeteilt. Tabelle 1 zeigt die Bluetooth-Leistungsklassen auf:

Tab. 1: Die Bluetooth-Leistungsklassen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Dembowski(2007), S. 430

Die Leistungsklassen werden in drei unterteilt: Ausgehend von Klasse drei mit der geringsten Ausgangsleistung von 0 dBm und einer Reichweite von 10-18 Meter bis zur leistungsstärksten Klasse eins mit 20 dBm und einer Reichweite von 100-130 Meter, je nachdem wofür die Bluetooth-Technologie genutzt werden soll.

2.2 WLAN

Bei der WLAN-Technologie handelt es sich um ein Funknetzwerk, das einen drahtlosen Zusammenschluss mehrerer Rechner zu einem lokalem Netzwerk ermöglicht, wofür in den ersten Jahren die anzubindenden Stationen lediglich mit einem standardkonformen WLAN- Adapter und entsprechenden Treibern ausgestattet sein mussten- eine gesonderte Betriebssoftware war nicht erforderlich (heutzutage ist die WLAN-Technologie in den meisten mobilen Endgeräten bereits verfügbar und braucht keine vorbereitenden Maßnahmen seitens der Nutzer):⁶

Der Basisstandard für die WLAN-Technologie wurde von der IEEE im Jahre 1997 unter der Bezeichnung 802.11 verabschiedet, wobei im Laufe der Jahre mehrere WLAN-Varianten entwickelt wurden, von denen die Spezifikationen 802.11b und 802.11g zur Zeit (Literaturstand 2011) am meisten verwendet werden. Der verwendete Frequenzbereich und die maximal erreichbare Übertragungsgeschwindigkeit sind die Hauptunterschiede zwischen den WLAN-Derivaten.

Tab. 2: Gegenüberstellung der IEEE-Spezifikationen 802.11a/b/g/n

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Vgl. Schiffmann/Bähring/Hönig(2011), S.368

Tabelle 2 zeigt auf, wie sich die WLAN Standards von „a“ bis „n“ entwickelt haben. Im Frequenzbereich gab es keine Veränderung, beide GHz-Bereiche (2,4 und 5) wurden abwechselnd genutzt, wobei in der bis dahin aktuellsten Spezifikation beide Varianten vorzufinden waren. In Bezug auf die Bandbreite gab es eine große Erhöhung der maximal möglichen Bandbreite von 54 Mbps auf bis zu 600 Mbps.

Die zum jetzigen Zeitpunkt aktuellste WLAN-Technologie ist 802.11ac mit einer maximalen Übertragungsrate von bis zu 1300 Mbps, was beim neuen von Apple angebotenen WLAN- Router (AirPort Extreme) bereits genutzt wird und eine extreme Leistungssteigerung darstellt⁷. Eine weitere Aufgliederung der WLAN-Spezifikationen bieten Seitz et al. in ihrem Werk, wobei neben dem Frequenzbereich und der maximalen Bandbreite auch die Kanalbreite, die Anzahl der Kanäle und die maximale Sendeleistung aufgeführt werden, wobei jedoch nur die Standards a-g genannt werden, da der n- und ac-Standard erst später entwickelt wurden:⁸ Der b- und g-Standard weist jeweils eine maximale Sendeleistung von 100 mW, 13 Kanäle und eine Kanalbandbreite von 22 MHz auf. Der a-Standard hingegen bietet eine Kanalbandbreite von 20 MHz, 19 Kanäle und eine maximale Sendeleistung von nur 1 W. Der heute verfügbare, bereits genannte ac-Standard bietet eine Kanalbandbreite von 80 MHz, welche auch für größere Datenmengen geeignet ist und eine schnellere Übertragung ermöglicht⁹.

Die Autoren Koch, Köhne und Wagner unterscheiden drahtlose Kommunikationsstandards in drei Anwendungsszenarien:¹⁰

- Wireless Personal Area Networking (WPAN): Diese Kommunikationsmöglichkeit ist für mobile Anwendungen geeignet, das heißt der Schwerpunkt bezieht sich auf die Verbindung und Kommunikation zwischen zwei oder mehreren Geräten. Dadurch können Daten ad hoc und spontan zwischen den Nutzern ausgetauscht werden.
- Wireless Local Area Networking (WLAN): Das WLAN stellt ein eigenes drahtloses Netzwerk zur Verfügung, welches auf einem Access Point basiert, der als Router fungiert und das WLAN zur Verfügung stellt.
- Wireless Wide Area Networking (WWAN): Das WWAN stellt einen Netzzugang zum Beispiel für Mitarbeiter zur Verfügung, die sich außerhalb des Firmengebäudes befinden. Heutzutage wird diese Konnektivität über die Mobilfunktechnologie realisiert- zum Beispiel durch eine direkte Verbindung zwischen Notebook und Mobiltelefon. Im folgenden Verlauf der Arbeit werden beide in Kapitel zwei beschriebenen Technologien gegenübergestellt und ein kleiner Blick in die Zukunft gewagt.

3 Vergleich beider Technologien

3.1 Technischer Vergleich zwischen Bluetooth und WLAN

In Bezug auf eine Gegenüberstellung beider Technologien, stellt Tabelle 3 nach Breymann/Mosemann einen übersichtlichen Vergleich der relevantesten vergleichbaren technischen Einheiten dar:

Tab. 3: Vergleich zwischen Bluetooth und WLAN

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Vgl. Breymann/Mosemann(2008), S. 284

Beide Verbindungstechnologien bilden einen kreisförmigen Radius, um das jeweilige Signal auszustrahlen. Der Frequenzbereich befindet sich bei Bluetooth im Bereich 2,4 GHz, wobei es bei WLAN entweder im Frequenzbereich 2,4 GHz oder 5 GHz liegen kann. Die Reichweite ist bei beiden Standards auf 100 Meter begrenzt, wobei bei Bluetooth mit zunehmender Reichweite der Energiebedarf proportional steigt. Bluetooth kann bis zu acht aktive Slaves in einem Netz verwalten, bei WLAN wird die Verbindung zu einem LAN über einen Access Point zur Verfügung gestellt. Die Adressierung erfolgt bei beiden Standards über eine 48-bit MAC- Adresse.

Aufgrund des ursprünglich vorgesehenen Einsatzgebietes unterscheidet sich die bei Bluetooth eingesetzte Netzphilosophie enorm von der bei WLAN eingesetzten:¹¹

Bluetooth wurde für sogenannte Ad-hoc-Piconetze konzipiert (Ad hoc deshalb, da der Nutzer möglichst wenig Know-how benötigt, um ein Gerät in ein solches Netz einzubinden), wobei sich demnach die Netze möglichst selbstständig und ohne Eingriff des Nutzers verbinden, weswegen auch standardisierte Profile verwendet werden. Wollen zwei Geräte beispielsweise über eine Anwendung miteinander kommunizieren, so müssen beide das gleiche zur Anwendung gehörende Profil verwenden. Da sowohl WLAN als auch Bluetooth im 2,4-GHz- Band arbeiten, bleiben gegenseitige Störungen beim gleichzeitigen Betrieb nicht aus, wobei jedoch WLAN eher darunter leidet. Bluetooth ist weniger davon betroffen, da es mit einem Frequenzsprungverfahren arbeitet und somit Störungen innerhalb eines Kanals keinen großen Einfluss haben, wo hingegen WLAN einen festgelegten Kanal nutzt.

[...]

¹ Vgl. Finger(2008), S.28

² Vgl. Grzemba(2007), S.344

³ Vgl. Finger(2008), S.28

⁴ Vgl. Meier/Stormer(2012), S.254

⁵ Vgl. Meinel/Sack(2012), S.346

⁶ Vgl. Schiffmann/Bähring/Hönig(2011), S.367

⁷ Vgl. Apple(2013), Stand: 20.07.2013

⁸ Vgl. Seitz et al.(2007), S. 243

⁹ Vgl. Apple(2013, Stand: 20.07.2013

¹⁰ Vgl. Oberholzer(2003), S.152

¹¹ Vgl. Seitz et al.(2007), S. 242f.