Bluetooth ist pingelig und stromhungrig… und nicht mehr nötig

Obwohl die Bluetooth‑Technologie schon seit Ewigkeiten existiert, ist es erst im letzten Jahrzehnt, dass die zugrunde liegende Technologie so weit fortgeschritten ist, dass sie zum Alltag geworden ist. Von Handys über Autos, Lautsprecher und mehr – Bluetooth ist überall. Seine Entwicklung stellte einen bedeutenden Fortschritt in der drahtlosen Kommunikation dar und prägt, wie wir im täglichen Leben mit Technologie interagieren. Dies könnte sich jedoch bald ändern, da Forscher der University of Sussex eine neue Technologie entwickelt haben, die energieeffizienter sein soll und dank der Nutzung von elektrischer Feldmodulation einen kleineren Platzbedarf in elektronischen Geräten hat.

Bluetooth verstehen

Bevor wir uns mit der elektrischen Feldmodulation und den damit verbundenen Vorteilen befassen, ist es wichtig zu verstehen, was Bluetooth ist und wie es funktioniert.

Was ist Bluetooth?

Bluetooth ist eine drahtlose Technologie, die den Austausch von Daten über kurze Entfernungen ermöglicht. Sie ist nach Harald Bluetooth benannt, einem König des 10. Jahrhunderts, der Dänemark und Norwegen vereinte und damit die Absicht der Technologie symbolisiert, Kommunikationsprotokolle zu vereinheitlichen.

Ericsson (ERIC ), ein schwedisches Telekommunikationsunternehmen, begann 1994 mit der Entwicklung von Bluetooth, um eine Alternative zu RS‑232‑Datenkabeln zu schaffen. Erst 1999 fand Bluetooth seinen Weg in ein Verbrauchergerät.

Die ersten Bluetooth‑Versionen, wie 1.0 und 1.0B, wiesen erhebliche Probleme auf, darunter fehlende Kommunikation zwischen Geräten. Erst mit Bluetooth 4.0, das 2010 veröffentlicht wurde, erhielt die Technologie die nötige Reife, um im Alltag verbreitet zu werden.

Im Laufe der Jahre ist Bluetooth in zahlreichen Geräten allgegenwärtig geworden, darunter Smartphones, Laptops, Lautsprecher und Fahrzeugsysteme, für Aktivitäten wie Dateiübertragung, Audio‑Streaming und als Kommunikationsmittel für IoT‑Geräte (Internet of Things). Allerdings wurde die Nutzung wegen unzuverlässiger Konnektivität und Kopplungsproblemen sowie wegen des relativ hohen Stromverbrauchs im Vergleich zu anderen drahtlosen Technologien, insbesondere in den frühen Versionen, kritisiert.

Mit dem Fortschritt der Technologie sind Alternativen wie Wi‑Fi Direct, NFC (Near Field Communication) und jetzt die elektrische Feldmodulation entstanden, die für bestimmte Anwendungsfälle höhere Datenübertragungsraten und zuverlässigere Verbindungen bieten. Diese Entwicklung hat zu Diskussionen über die abnehmende Notwendigkeit von Bluetooth in einer Welt geführt, in der effizientere und zuverlässigere drahtlose Kommunikationstechnologien verfügbar sind.

Wie funktioniert es?  Elektromagnetische Modulation

Elektromagnetische Modulation ist eine grundlegende Technik, die in der drahtlosen Kommunikation, einschließlich Bluetooth, verwendet wird, um Informationen über elektromagnetische Wellen zu übertragen. Bei Bluetooth bedeutet dies, digitale Informationen auf Funkwellen im 2,4‑GHz‑Industrial‑Scientific‑Medical‑Band (ISM) zu codieren.

Im Wesentlichen funktioniert Bluetooth, indem es Daten über die Luft mit elektromagnetischen Wellen sendet. Dies geschieht durch das Ändern (Modulieren) dieser Wellen auf verschiedene Arten, um Informationen zu transportieren. Es gibt drei Hauptarten von Änderungen, die vorgenommen werden können:

1. Amplitude Modulation (AM): Änderung der Höhe (Amplitude) der Wellen.
2. Frequency Modulation (FM): Änderung des Abstands (Frequenz) zwischen den Wellen.
3. Phase Modulation (PM): Änderung des Ausgangspunkts (Phase) der Wellen.

Für Bluetooth speziell:

• Gaussian Frequency‑Shift Keying (GFSK): Dies ist die grundlegende Methode, mit der Bluetooth Daten sendet. Sie ändert die Wellenfrequenz leicht, um digitale Daten darzustellen, was eine stabile und effiziente Methode ist.
• Enhanced Data Rate (EDR): Wird in neueren Bluetooth‑Versionen verwendet, um Daten schneller zu übertragen. Sie kombiniert GFSK mit fortgeschrittenen Methoden der Phasenmodulation, wodurch mehr Daten in derselben Zeit gesendet werden können.
• Frequency Hopping: Bluetooth wechselt ebenfalls seine Frequenz in einem Muster, das sowohl dem sendenden als auch dem empfangenden Gerät bekannt ist. Das erhöht die Sicherheit und verringert die Wahrscheinlichkeit von Störungen durch andere Geräte.

Einfach ausgedrückt beinhaltet die elektromagnetische Modulation bei Bluetooth das Variieren von Frequenz, Phase oder Amplitude von Funkwellen, um Daten zu übertragen. Dies wird durch Verfahren wie GFSK und erweiterte Schemata in EDR erreicht, wobei gleichzeitig Frequency Hopping für verbesserte Sicherheit und Störungsresistenz genutzt wird.

Verstehen der elektrischen Feldmodulation

Nachdem Sie sich die Zeit genommen haben, die Entstehung von Bluetooth und seine Funktionsweise, die auf elektromagnetischer Modulation beruht, zu verstehen, können Sie ein besseres Verständnis für dessen potenziellen Ersatz erlangen.

Was ist elektrische Feldmodulation?

Wie bereits erwähnt, gibt es derzeit laufende Diskussionen über die Notwendigkeit von Bluetooth in modernen Geräten. Dies führt uns zur elektrischen Feldmodulation.

Die elektrische Feldmodulation ist eine neue Technologie, die von den Professoren Robert Prance und Daniel Roggen an der University of Sussex entwickelt und Herstellern angeboten wird. Wenn das Forschungsteam mit seiner Interpretation richtig liegt, könnte die elektrische Feldmodulation einen bedeutenden Fortschritt in der drahtlosen Datenübertragungstechnologie darstellen – möglicherweise die traditionelle elektromagnetische Modulation, die in Bluetooth, Wi‑Fi und 5G verwendet wird, ersetzend. Der Ansatz des Teams nutzt kurzreichweitige elektrische Wellen zur Datenübertragung, die von Natur aus energieeffizienter sind als elektromagnetische Wellen.

Aus technischer Sicht unterscheidet sich die elektrische Feldmodulation erheblich von ihrer elektromagnetischen Gegenstück, indem sie Variationen in elektrischen Feldern steuert, anstatt Daten auf elektromagnetischen Wellen zu codieren. Elektrische Felder, ein Teil des elektromagnetischen Spektrums, werden durch elektrische Ladungen erzeugt und können andere Ladungen in ihrer Umgebung beeinflussen. Durch die Modulation dieser Felder können Daten zwischen Geräten, die sich in unmittelbarer Nähe befinden, übertragen werden. Das Team weist darauf hin, dass sein frühes “…System in der Lage ist, 8‑Bit‑Mono‑Audio mit einer Abtastrate von 16 kHz (128 kbps) mit einer Bitfehlerrate von weniger als 10 ^−6.7 bei 50 cm und weniger als 10 ⁻⁴ bei 75 cm zu übertragen,”

Die Nähebeschränkungen der elektrischen Feldmodulation machen sie besonders geeignet für persönliche und tragbare Geräte, da diese oft in unmittelbarer Nähe zu dem, womit sie interagieren, sind. Die Forscher hinter der Technologie stellen fest, dass dieser Ansatz den Stromverbrauch erheblich reduziert und damit die Batterielaufzeit von Geräten verlängert.

Darüber hinaus weist das Team darauf hin, dass die elektrische Feldmodulation neue Interaktionsparadigmen eröffnet.

“Die Entwicklung könnte die Art und Weise, wie wir Technologie im Alltag nutzen, voranbringen und eine Vielzahl futuristischer Anwendungen weiterentwickeln. Zum Beispiel könnte ein Armband, das diese Technologie nutzt, das Austauschen von Telefonnummern einfach durch Händeschütteln ermöglichen, oder eine Tür könnte allein durch Berühren des Griffs entriegelt werden.”

Dieser Aspekt der Technologie verbessert nicht nur das Benutzererlebnis, sondern ebnet auch den Weg für eine Reihe futuristischer Anwendungen, die Technologie nahtlos in alltägliche Interaktionen integrieren.

Wie ist sie überlegen?

Im Kommentar zur Überlegenheit dieser Technologie sagt Daniel Roggen, Professor für Ingenieurwesen und Design an der U of S, aus,

“Wir müssen nicht mehr auf elektromagnetische Modulation zurückgreifen, die von Natur aus batteriehungrig ist. Wir können beispielsweise die Batterielaufzeit von tragbarer Technologie und Heimassistenten verbessern, indem wir elektrische Feldmodulation anstelle von Bluetooth verwenden. Diese Lösung wird unser Leben nicht nur deutlich effizienter machen, sondern eröffnet auch neue Möglichkeiten, mit Geräten in Smart Homes zu interagieren.”

Wichtig zu beachten ist, dass im Laufe der Jahre viele Technologien zu kostenintensiv waren, um praktisch zu werden, was eine breite Einführung behindert hat. Wenn das Team hinter der elektrischen Feldmodulation recht hat, wird sie nicht zu diesen gehören. Vielmehr sagt Roggen aus, dass

“Die Technologie ist zudem kostengünstig, was bedeutet, dass sie schnell und einfach in die Gesellschaft eingeführt werden könnte. Wenn sie massenproduziert würde, könnte die Lösung auf einen einzelnen Chip miniaturisiert werden und nur ein paar Pfennige pro Gerät kosten, sodass sie in naher Zukunft in allen Geräten eingesetzt werden könnte.”

Das Fazit ist, dass die elektrische Feldmodulation in den kommenden Jahren die Art und Weise, wie wir unsere Geräte verbinden, revolutionieren könnte. Sie bietet eine stromsparende, effiziente und intuitive Methode zur Datenübertragung, insbesondere in Szenarien, in denen Geräte in unmittelbarer Nähe zueinander stehen. Dieser Fortschritt verspricht, die Batterielaufzeit zu verlängern, Kosten zu senken und neue Formen der Interaktion mit Technologie zu ermöglichen.

Darüber hinaus machen die geringen Kosten und das Potenzial zur Miniaturisierung sie zu einer praktischen und skalierbaren Alternative. Diese Eigenschaften positionieren die elektrische Feldmodulation als überlegene Wahl für persönliche und Smart‑Home‑Geräte, die eine verbesserte Benutzerinteraktion bei gleichzeitigem Energieeinsparen versprechen. Kurz gesagt, ist diese Technologie in den meisten Fällen erschwinglicher, flexibler und effizienter als Bluetooth.

Reale Anwendungsbeispiele

Wie bereits erwähnt, hat die Technologie der elektrischen Feldmodulation mit ihrem innovativen Ansatz zur Datenübertragung das Potenzial, verschiedene Aspekte unseres täglichen Lebens zu revolutionieren. Einige der wahrscheinlichsten realen Anwendungsbeispiele umfassen:

• Tragbare Technologie: Geräte wie Fitness‑Tracker und Smartwatches könnten effizienter mit Smartphones kommunizieren und die Batterielaufzeit erheblich verbessern.
• Smart‑Home‑Interaktion: Diese Technologie könnte es Nutzern ermöglichen, mit Haushaltsgeräten auf intuitive Weise zu interagieren, etwa Licht einzuschalten oder Thermostate zu regulieren, indem sie diese einfach berühren.
• Soziales und berufliches Networking: Der Austausch digitaler Informationen, wie Kontaktdaten oder Social‑Media‑Profile, könnte erleichtert werden, möglicherweise durch so einfache Aktionen wie einen Händedruck.
• Sicherheitsanwendungen: Schlüssellose Zugangssysteme könnten bequemer und sicherer werden, indem Türen allein durch Berühren des Griffs entriegelt werden, wodurch physische Schlüssel oder komplexe Sicherheitscodes überflüssig werden.

Diese Anwendungen verdeutlichen das Potenzial der elektrischen Feldmodulation, Technologie nahtlos in unsere täglichen Interaktionen zu integrieren und sie natürlicher sowie energieeffizienter zu machen.

Branchenakteure

Obwohl unklar ist, ob derzeit große Hersteller Interesse an der elektrischen Feldmodulation haben, gibt es einige klare Führungsunternehmen im Bereich der drahtlosen Technologien. Die folgenden Beispiele illustrieren dies.

*Die unten angegebenen Zahlen waren zum Zeitpunkt der Erstellung korrekt und können sich ändern. Potenzielle Investoren sollten die Kennzahlen überprüfen*

1.  NXP Semiconductors

NXP Semiconductors (VNX.DE ) (NXPI ), ein niederländischer Halbleiterhersteller, ist bemerkenswert für sein umfangreiches Portfolio an drahtlosen Technologien. Es bietet Produkte einschließlich Bluetooth Low Energy, Wi‑Fi, NFC und Ultra‑Wideband für diverse Anwendungen in den Bereichen Automotive, IoT und Smart Home. Seine Technologien ermöglichen präzise Lokalisierung, drahtlose Steuerung und Konnektivitätsstandards wie das Matter‑Protokoll. Der Erwerb der Wireless‑Assets von Marvell im Jahr 2019 hat die drahtlosen Fähigkeiten von NXP weiter ausgebaut. Seine Lösungen werden in verschiedenen Sektoren eingesetzt, darunter industrielles IoT, Medizintechnik und Unterhaltungselektronik.

2.  Broadcom Inc.

AVGO Preisdiagramm

Broadcom Inc. (AVGO ) ist ein globaler Marktführer im Halbleiterbereich und bedient die Märkte für kabelgebundene Infrastruktur, drahtlose Kommunikation, Unternehmensspeicher und Industrie. Als amerikanisches multinationales Unternehmen entwirft, entwickelt, produziert und liefert es ein breites Spektrum an Halbleiter- und Infrastruktur‑Softwareprodukten. Das umfangreiche Produktportfolio von Broadcom umfasst komplexe digitale und Mixed‑Signal‑CMOS‑Geräte, analoge III‑V‑Produkte, Speicheradapter, Controller und integrierte Schaltkreise. Das Unternehmen ist in zwei Hauptsegmenten tätig: Semiconductor Solutions und Infrastructure Software. Besonders im Bereich der drahtlosen Technologie leistet Broadcom mit wesentlichen Komponenten für die drahtlose Kommunikation einen bedeutenden Beitrag.

3.  Intel Corporation

INTC Preisdiagramm

Intel (INTC ) Corporation, ein amerikanisches multinationales Technologieunternehmen, ist einer der weltweit größten Hersteller von Halbleiterchips. Gegründet 1968 war Intel maßgeblich an der Entwicklung von SRAM‑ und DRAM‑Speicherchips beteiligt und schuf 1971 den ersten kommerziellen Mikroprozessor. Sein Erfolg mit Personal‑Computern in den 1980er‑Jahren verlagerte den Fokus hauptsächlich auf Mikroprozessoren. Intel liefert Mikroprozessoren für die meisten Computerhersteller und produziert zudem Motherboard‑Chipsätze, Netzwerk‑Interface‑Controller, integrierte Schaltkreise, Flash‑Speicher und Grafikchips. In den letzten Jahren sah sich Intel verstärktem Wettbewerb, insbesondere durch AMD, ausgesetzt, was zu einem Rückgang des Marktanteils führte und Versuche auslöste, über die Halbleiterproduktion hinaus zu diversifizieren.

Bemerkenswerte Erwähnungen

Abgesehen von dem oben genannten Dreierteam sind die folgenden börsennotierten Unternehmen, die in ähnlichen Bereichen tätig sind, ebenfalls bemerkenswert.

Abschließende Gedanken

Insgesamt stellt die Entwicklung der drahtlosen Kommunikationstechnologie, von Bluetooth bis zur elektrischen Feldmodulation, einen bedeutenden Sprung dar, wie wir mit der Welt um uns herum interagieren. Während Bluetooth eine solide Grundlage für die Kurzstrecken‑Digitalkommunikation geschaffen hat, glaubt das Forscherteam, das die elektrische Feldmodulation entwickelt, dass sie bereit ist, diese Interaktionen neu zu definieren und dabei höhere Energieeffizienz sowie ein intuitiveres Benutzererlebnis zu bieten.

Dieser Wandel verdeutlicht nicht nur das rasante Tempo des technologischen Fortschritts, sondern eröffnet auch neue Möglichkeiten, Technologie nahtlos und nachhaltig in unser tägliches Leben zu integrieren. Die Zukunft der drahtlosen Kommunikation scheint effizienter, intuitiver und tief in das Gefüge unserer täglichen Interaktionen eingebettet zu werden.