Die Leistungsfähigkeit von BLE in realen Anwendungen

Bluetooth Low Energy (BLE) ist eine Schlüsseltechnologie in der aktuellen Landschaft von Embedded-Systemen, industrieller Auto­mati­sierung und IoT-Geräten. Seit seiner Einführung mit Bluetooth 4.0 wurde BLE mit einem klaren Fokus entwickelt – robuste Wireless Connectivity bei minimalem Energieverbrauch zu ermöglichen.

Das ist ein echter Game-Changer für Anwendungen, bei denen Geräte monatelang oder sogar jahrelang mit winzigen Batterien betrieben werden müssen, etwa industrielle Sensoren, Wearables im Gesundheitswesen oder verteilte Systeme für die Umweltüberwachung.

Dieser Artikel untersucht die Anwendungen von BLE in industriellen und Embedded-Umgebungen und hebt technische Use Cases, die einzigartigen Vorteile des Protokolls sowie Designüberlegungen für die effektive Auswahl und Implementierung von BLE-Hardware hervor.

Inhaltsverzeichnis

BLE unterscheidet sich grundlegend von Bluetooth Classic durch seinen Low-Duty-Cycle-Betrieb. Geräte befinden sich die meiste Zeit in einem energiearmen Sleep-Modus und wachen nur kurz auf, um Daten zu senden oder zu empfangen. Diese Architektur ist der Schlüssel zu BLEs beeindruckender Energieeffizienz und macht die Technologie ideal für Anwendungen, bei denen ein Batteriewechsel oder der Zugang zu Wartungspunkten nur eingeschränkt möglich ist.

Mit einem hoch konfigurierbaren, geschichteten Protokoll-Stack – GAP (Generic Access Profile), GATT (Generic Attribute Profile) und L2CAP (Logical Link Control and Adaptation Protocol) – sowie Funktionen wie Mesh Networking ermöglicht BLE einen zuverlässigen, strukturierten Datenaustausch, von Predictive Maintenance bis hin zu Asset Tracking.

Was sind die wichtigsten Anwendungsbereiche von BLE?

Predictive maintenance and industrial monitoring

Die vorausschauende Instandhaltung in industriellen Umgebungen hat dank BLE einen großen Sprung nach vorne gemacht. Durch das Einbetten kompakter, BLE-fähiger Sensoren in Anlagen – zum Beispiel in Motoren, Getriebe und Pumpen – zur Überwachung wichtiger Parameter wie Vibration, Temperatur, Druck und Luftfeuchtigkeit können Ingenieure nahezu in Echtzeit oder in periodischen Intervallen Zustandsdaten erfassen und so Anomalien erkennen, bevor sie sich zu kritischen Ausfällen hochschaukeln.

Nehmen wir Vibrations­sensoren als Beispiel. Eine BLE-fähige Einheit, die an einem Getriebe angebracht ist, kann Daten nur einmal pro Minute übertragen – ein permanenter Datenstrom ist nicht nötig. Diese Lösungen sind extrem effizient: Mit Ruheströmen um 1 μA und winzigen Sendezeitfenstern auf dem 2M PHY ist die durchschnittliche Leistungsaufnahme so gering, dass eine kleine Lithiumbatterie sie jahrelang betreiben kann. Das ist in der Praxis wirklich beeindruckend.

Hinzu kommt die Integration – BLE unterstützt eine nahtlose Konnektivität mit mobilen Endgeräten. Wartungsteams können Diagnosedaten direkt vor Ort auf ein Tablet oder Smartphone ziehen. Man spart sich den Aufwand verkabelter Verbindungen und ist nicht auf eine instabile Wi‑Fi‑Verbindung angewiesen. Insgesamt bringt BLE eine skalierbare, kosteneffiziente Strategie für das industrielle Monitoring, erhöht die Anlagenverfüg­barkeit und senkt gleichzeitig Energie- und Wartungskosten. Eine ausgesprochen überzeugende Lösung für moderne Fertigungsanlagen.

Medical devices and wearable health tech

Wenn Sie an kompakten Health-Monitoring-Geräten arbeiten – etwa einem Pulse Oximeter oder einem ECG Patch – sticht BLE wirklich hervor. Das Protokoll ist auf niedrigen Energieverbrauch ausgelegt, sodass diese Geräte tage- oder sogar wochenlang mit einer einzigen Ladung laufen können. Das ist ein enormer Vorteil für alles, was batteriebetrieben ist. BLE übernimmt zudem die sichere Datenübertragung mit AES-128 Verschlüsselung und Protokollen wie Secure Connections, sodass bei der Patientendaten‑Privatsphäre keine Abstriche gemacht werden.

Bei der Implementierung ist BLEs Lightweight Stack ein großer Vorteil. Die Firmware kann unter 128 KB gehalten werden, was für kleine Geräte wie Fitness Tracker, Hörgeräte oder Glucose-Monitore ein echter Lebensretter ist. Entwickler profitieren außerdem von OTA Updates – so kann die Firmware remote aktualisiert werden, wodurch die Geräte auf dem neuesten Stand bleiben, ohne die Nutzung zu unterbrechen. Die geringe Latency und effiziente Sleep Modes runden das Bild ab und machen BLE zu einer soliden technischen Wahl für medizinische und Gesundheitsanwendungen.

Smart Building Automation und Infrastruktur

Bluetooth Low Energy (BLE) wird zunehmend zum Rückgrat für das Management von Systemen wie Beleuchtung, HVAC, Belegungs-/Präsenz­erfassung und Zutrittskontrolle. Das Beste daran? Sie müssen keine Decken aufreißen oder alte Verkabelung anfassen – BLE lässt sich einfach über die bestehende Infrastruktur legen.

Mit BLE Mesh erhalten Sie ein robustes, skalierbares Netzwerk – wie ein digitales Spinnennetz, das Tausende von Geräten (Leuchten, Sensoren, Schlösser, usw.) zuverlässig miteinander kommunizieren lässt, selbst über sehr große Gebäude hinweg. Belegungs­sensoren sind zum Beispiel häufig direkt in Leuchten integriert. Betritt jemand einen Raum, erwacht der Sensor aus dem Low-Power-Schlaf, sendet ein Signal über BLE Mesh und die Beleuchtung reagiert sofort – einschalten, dimmen, was immer das Szenario verlangt. Dieser Niedrigenergie-Betrieb ist entscheidend, da er es ermöglicht, dass Geräte jahrelang mit kleinen Batterien laufen, ohne ständige Wartung.

Für die Zutrittskontrolle ermöglichen BLE Beacons in Smart Locks oder an Eingängen, dass autorisierte Smartphones oder Wearables Türen automatisch entriegeln – keine physischen Schlüssel, kein Kartendurchzug. Das System erkennt die Nähe, überprüft die Zugangsdaten und gewährt Zutritt. Das ist schnell, sicher und deutlich weniger aufwendig als herkömmliche Ausweissysteme oder fest verdrahtete Lösungen. Kurz gesagt: BLE macht die Gebäudeautomation effizienter, skalierbarer und deutlich weniger kompliziert, wenn es um Upgrades oder Erweiterungen geht.

Asset-Tracking, Logistik und Bestandsmanagement

BLE hat in den Bereichen Lagerhaltung, Logistik und Supply-Chain-Management an Popularität gewonnen – und es ist leicht zu verstehen, warum: Die Kosten bleiben niedrig, Batterien halten deutlich länger und die Ortungsgenauigkeit ist beeindruckend hoch. Das typische Setup? Du hast BLE Beacon Tags – kleine Chips, die an Assets befestigt werden und in regelmäßigen Abständen eindeutige IDs senden (typischerweise alle 1–5 Sekunden, je nach Bedarf konfigurierbar).

Gateways werden über die Anlage verteilt, empfangen die Beacon-Signale und messen die empfangene Signalstärke (RSSI). Sie senden diese Daten in die Cloud, wo sie für Echtzeit-Positionsinformationen ausgewertet werden. So verfolgst du Bestände in Bewegung, gleichst Lagerbestände ab und kannst sogar Rahmenbedingungen – etwa die Temperatur in der Kühlkettenlogistik – unterwegs überwachen. Manche Setups gehen noch weiter und binden das BLE-System direkt in ERP-Plattformen ein, um Workflow-Auto­mati­sierung und Compliance-Tracking zu optimieren.

Batterielebensdauer? Liegt bei einigen Tags bei über drei Jahren. Außerdem ermöglichen BLEs globale Kompatibilität und die Fähigkeit, skalierbare Mesh-Netzwerke aufzubauen, eine Abdeckung von allem – vom kleinen Lager bis hin zur kompletten Logistikflotte. Wenn also GPS die Batterien zu schnell leert und RFID in Sachen Reichweite nicht ausreicht, ist BLE der solide, praxisnahe Mittelweg.

Consumer and mobile-connected peripherals

BLE ist heute die bevorzugte Wireless-Lösung für Consumer Electronics. Es bietet niedrige Latenz und eine verlängerte Batterielaufzeit, ohne den Overhead oder die Komplexität, die man mit Wi‑Fi oder Zigbee bekommt. Produkte wie Wireless-Earbuds, Game-Controller, Smartwatches und Fitness-Tracker – all diese Geräte sind auf nahtlose, reaktionsschnelle Verbindungen angewiesen, können es sich aber nicht leisten, den Akku schnell zu entladen.

In vielen Fällen übernimmt BLE kritische Steuerungsfunktionen – etwa das Anpassen der Lautstärke oder das Synchronisieren von Daten – während andere Wireless-Protokolle (z. B. Bluetooth Classic) das Media-Streaming übernehmen, das ein robusteres Protokoll erfordert. Sein eigentlicher Vorteil sind die extrem niedrigen Speicheranforderungen und die hohe Energieeffizienz von BLE, die es ideal für die Integration in kleine Geräte macht, bei denen der Energieverbrauch kritisch ist.

Aus Entwicklersicht integriert sich BLE nahtlos in die wichtigsten Plattformen – iOS, Android, sogar Smart-Home-Umgebungen wie Apple HomeKit und Google Home. Die meisten vorzertifizierten BLE SoCs und Module bieten OTA-Updates und Mobile-Pairing-APIs direkt ab Werk, was die Entwicklung vereinfacht und die Time-to-Market verkürzt. Für Endnutzer geht es vor allem um zuverlässige Wireless-Performance, ohne das Gerät jeden zweiten Tag aufladen zu müssen.

Wenn Sie Reichweite, Leistungsaufnahme, Mesh-Anforderungen oder das Antennendesign abwägen, können unsere Experten Ihnen helfen, die richtigen Optionen zu finden.

Beschleunigen Sie Ihre Entwicklung mit fachkundiger BLE-Beratung – nehmen Sie jetzt Kontakt mit unserem Team auf.

Sprechen Sie mit unseren Experten

Why BLE fits embedded and industrial designs

Bluetooth Low Energy (BLE) passt perfekt zu Embedded- und Industrie-Designs, weil es konsequent auf Schlankheit und Effizienz ausgelegt ist. Der Protocol Stack ist modular und leichtgewichtig – er frisst also keine Mikrocontroller-Ressourcen. Du kannst den Stack (GAP, GATT, L2CAP, HCI) in weniger als 150 KB Flash und 20 KB RAM unterbringen. Das bedeutet, dass sogar Einstiegs-MCUs wie ein Cortex-M0 oder M3 problemlos damit klarkommen.

Power efficiency? BLE ist praktisch genau dafür gemacht. Geräte können im Deep-Sleep bleiben und weniger als 1 μA aufnehmen. Wenn Daten übertragen werden müssen, wachen sie kurz auf, senden in kurzen Bursts und benötigen dabei nur 5–15 mA im aktiven Zustand. Dieses ereignisgesteuerte Konzept bedeutet, dass sie nur wach sind, wenn wirklich etwas passiert – Sensor-Trigger, Timer-Interrupts, was auch immer. Dadurch bleibt der durchschnittliche Energieverbrauch extrem niedrig, was BLE ideal für batteriebetriebene Lösungen an schwer zugänglichen oder abgelegenen Orten macht.

Hinzu kommt dynamisches Rollen-Switching. Wenn ein Sensor ein Firmware-Update oder einen Diagnose-Check benötigt, kann er im laufenden Betrieb von der „Peripheral“- in die „Central“-Rolle wechseln. Das macht Remote-Wartung und Upgrades unkompliziert – ein physischer Zugriff auf die Geräte ist nicht nötig.

Interoperabilität ist ein weiterer Pluspunkt. BLE funktioniert Out-of-the-box mit allen wichtigen mobilen Plattformen, Embedded-Linux-Systemen wie Raspberry Pi und den meisten kommerziellen Gateways. Geräte können über GATT-basierte APIs mit Apps oder Cloud-Services kommunizieren. Secure OTA (over-the-air) Updates? Kein Problem. Du kannst Patches und Upgrades nach der Inbetriebnahme einspielen, ohne die Hardware anzufassen. Bluetooth 5.0 bringt zusätzliche Flexibilität mit wählbaren PHYs. Ingenieure können 1M oder 2M für höheren Durchsatz oder LE Coded für größere Reichweite wählen – sehr hilfreich in industriellen Umgebungen mit viel RF-Rauschen oder baulichen Hindernissen. Das alles, ohne den Energieverbrauch zu erhöhen.

Antenna- und RF-Design bleiben natürlich trotzdem entscheidend. Da BLE bei 2,4 GHz arbeitet, spielen PCB-Layout, Antenna-Platzierung und die Wahl des Gehäuses eine zentrale Rolle für eine zuverlässige Wireless-Performance. Durch den Einsatz vorzertifizierter SoCs und Module von Herstellern wie Reytac vereinfachst du die Einhaltung von Normen (CE, FCC, Bluetooth SIG) und beschleunigst den Entwicklungszyklus. Es gibt zahlreiche Referenzdesigns und Eval-Kits, mit denen sich Systeme schnell und mit stabilen Verbindungen in Betrieb nehmen lassen.

Bottom line: Die technische Architektur, das Leistungsprofil, die Rollenflexibilität und die breite Kompatibilität von BLE machen die Technologie zu einer idealen Lösung für Embedded- und Industrieanwendungen, bei denen Baugröße, Leistungsaufnahme und Zuverlässigkeit nicht verhandelbar sind.

Von Features zur Funktion: Wie BLE Anwendungen ermöglicht

Kernarchitektur: GAP, GATT und die Flexibilität des BLE-Stacks

Bei Bluetooth Low Energy dreht sich die Effizienz vollständig um den Protocol Stack. GAP (Generic Access Profile) und GATT (Generic Attribute Profile) übernehmen dabei die Hauptarbeit. GAP verwaltet die Geräte-Rollen – Central, Peripheral, Broadcaster oder Observer – und hält die Verbindungen stabil. Im Grunde überwacht es die Gerätekommunikation und stellt sicher, dass alles sauber anläuft und zuverlässig weiterläuft.

GATT ist hingegen dort im Einsatz, wo der eigentliche Datenfluss stattfindet. Es organisiert Informationen in Services und Characteristics, was wichtig ist, um alles schlank zu halten. Geräte wie Smart Lights, industrielle Sensoren und Wearables nutzen GATT-Profile, um die Firmware einfach zu halten und kurze Reaktionszeiten zu gewährleisten.

Der echte Vorteil? Der gesamte BLE-Stack ist modular und leichtgewichtig. Das bedeutet, dass er sich mit minimalem Aufwand in unterschiedliche Microcontroller integrieren lässt. Ideal für Entwickler, die in ihren Designs ultra-niedrigen Energieverbrauch und sehr kleine Footprints anstreben.

PHY-Optionen und Übertragungsflexibilität

Mit der Einführung von Bluetooth 5.0 und darüber hinaus hat BLE die Unterstützung für mehrere Physical-Layer-(PHY)-Optionen hinzugefügt und gibt Entwicklern damit mehr Möglichkeiten, Geschwindigkeit, Reichweite oder Energieverbrauch zu optimieren. Die 1M- und 2M-PHYs unterstützen Datenraten von bis zu 2 Mbit/s, sodass schnelle Datenübertragungen möglich sind und die Funk-Sendezeit reduziert wird.

Die LE Coded PHY verwendet unterdessen Forward Error Correction (FEC), um die Reichweite von BLE unter den richtigen Bedingungen auf über 200 Meter zu erhöhen – und das, ohne mehr Leistung aufnehmen zu müssen.

Diese Flexibilität eröffnet zahlreiche Einsatzstrategien. So kann beispielsweise eine 2M PHY für schnelle Updates eingesetzt werden, wenn sich Geräte in unmittelbarer Nähe zueinander befinden, etwa bei Fabrikausrüstung – während LE Coded PHY besser geeignet ist, Informationen über große Anlagen hinweg zu übertragen. Im Grunde ermöglichen es die PHY-Optionen von BLE Entwicklern, sich an die physische Umgebung und die Anforderungen der Applikation anzupassen, ohne die Energieeffizienz zu beeinträchtigen.

Periodic advertising and beacon broadcasting

Advertising steht im Kern von BLE und treibt die Kommunikation zwischen Geräten voran, ohne dass formelle Verbindungen erforderlich sind. Geräte senden schnelle Datenpakete – UUIDs, Sensordaten und Status‑Updates – in den Äther, sodass nahegelegene Empfänger sie aufnehmen können. Genau das macht BLE perfekt für Low‑Power, passive Setups: Asset Tracking, Umwelt­sensoren, Retail Beacons – was auch immer benötigt wird.

Mit BLE 5.0 hat periodic und extended advertising ein großes Upgrade erhalten. Ingenieure können nun feinabstimmen, wie häufig diese Pakete gesendet werden (irgendwo zwischen 20 Millisekunden und über 10 Sekunden) und wie viele Daten jeweils hineinpassen. Es gibt mehr Spielraum, um die Sendeleistung zu optimieren und zu justieren, Timings zu setzen usw., sodass Geräte reaktionsfähig bleiben, ohne die Batterien zu leeren.

Das ist der Vorteil hinter der Langlebigkeit von BLE in Logistik, Gesundheitswesen und Smart Infrastructure. Geräte laufen einfach jahrelang mit einer einzelnen Knopfzelle, senden kurzzeitige Blips aus und halten so das gesamte System am Laufen.

BLE Mesh Networking: skalierbar und zuverlässig

BLE Mesh ist im Grunde ein dezentralisiertes Netzwerkprotokoll, das es vielen Geräten ermöglicht, direkt miteinander zu kommunizieren, ohne dass ein zentraler Controller erforderlich ist. Es nutzt den BLE Advertising Bearer, sodass Geräte Nachrichten über das Mesh weiterleiten können, was das gesamte System sehr robust macht; selbst wenn ein Knoten ein Problem hat, bleibt das Netzwerk funktionsfähig. Deshalb wird es häufig in Smart Lighting, industriellen Sensorsystemen und Building Automation Setups eingesetzt.

Das Protokoll verwendet ein Publish-Subscribe-Modell mit Managed Flooding, um Nachrichten effizient zu verteilen. Geräte in diesem Umfeld können als Relays, Proxies, Friends oder Low-Power Nodes (LPNs) fungieren. LPNs bleiben zum Beispiel die meiste Zeit im Schlafmodus und wachen nur auf, wenn ihr zugewiesener Friend Node Daten an sie senden muss.

Dieser Ansatz reduziert den Energieverbrauch erheblich, sodass Sie Sensoren oder Access-Systeme über sehr lange Zeiträume mit Batterie betreiben können. Und da jedes Gerät unterschiedliche Rollen übernehmen kann, erhalten Sie Flexibilität und Skalierbarkeit, die sich ideal für große Netzwerke eignet, in denen Energieeffizienz wirklich entscheidend ist.

Secure and reliable communication

Sicherheit ist bei BLE-Implementierungen entscheidend, insbesondere in regulierten Bereichen wie Gesundheitswesen, Finanzwesen und industrieller Auto­mati­sierung. BLE begegnet diesen Anforderungen mit mehreren Schutzebenen. LE Secure Connections, eingeführt mit Bluetooth 4.2, nutzt Elliptic Curve Diffie-Hellman (ECDH) Kryptografie, um während des Device Pairing gemeinsame Geheimnisse zu erzeugen und so das Risiko von Abhörversuchen und Man-in-the-Middle-(MITM)-Angriffen zu reduzieren.

Für die Datenverschlüsselung setzt BLE auf AES-CCM und stellt damit sicher, dass übertragene Informationen vertraulich und manipulationssicher bleiben. Der Schutz der Device-Privatsphäre wird zusätzlich durch Address Randomisation verbessert, was es Dritten deutlich erschwert, Geräte über längere Zeit zu verfolgen. BLE unterstützt außerdem mehrere Pairing-Methoden – Just Works, Passkey Entry und Numeric Comparison – die auf unterschiedliche Hardware-Interfaces und Sicherheitsanforderungen zugeschnitten sind.

Beim Device Management ermöglicht BLE sichere Over-the-Air-(OTA)-Firmware-Updates und Provisionierung, sodass nach der Inbetriebnahme kein direkter physischer Zugriff auf die Geräte erforderlich ist. Das ist ein großer Vorteil für Embedded Devices an entfernten, gefährlichen oder sonst schwer zugänglichen Standorten – etwa in Smart-City-Infrastrukturen oder in Industrieanlagen, bei denen der Einsatz eines Serviceteams vor Ort kaum praktikabel ist.

BLE in batterielosen und Energy-Harvesting-Systemen

Die Rolle von BLE in batterielosen und Energy-Harvesting-Anwendungen entwickelt sich schnell zu einem zentralen Innovationsfeld. Dank seines ultraniedrigen Stromverbrauchs eignet sich BLE besonders gut für Geräte, die auf Umgebungsenergiequellen angewiesen sind, etwa photovoltaische Zellen, vibrationsbasierte Generatoren oder sogar RF Scavenging.

Diese SoCs verfügen über Standby-Ströme im Sub-Mikroampere-Bereich und sind mit integrierten Energy-Harvesting-Modulen ausgestattet. Das Ergebnis? Geräte wie BLE-fähige Tastaturen, Asset-Tags oder Umwelt­sensoren können vollständig mit geernteter Energie betrieben werden und gewinnen manchmal bereits aus einem einzelnen Tastendruck oder einer kleinen Bewegung genug Energie, um kurze Datenpakete zu übertragen.

In der Logistik bedeutet diese Architektur, dass Tausende getaggter Assets während ihrer gesamten Lebensdauer funktionieren können, ohne jemals einen Batteriewechsel zu benötigen. Im Gesundheitswesen ermöglicht sie Einweg‑BLE‑Sensoren für die temporäre Patientenüberwachung, was sowohl Kosten als auch Elektroschrott reduziert. Wenn Bluetooth Low Energy IoT Geräte in volumenstarke, kostenkritische Märkte vordringen, werden Energy-Harvesting-Ansätze zu einem Grundpfeiler für nachhaltiges und skalierbares Produktdesign.

Benefits of BLE-based applications

Bluetooth Low Energy Technologie bringt eine Reihe von Vorteilen mit sich, wenn sie in Designs implementiert wird. Durch die Kombination aus niedrigem Stromverbrauch, kompaktem Footprint und unkomplizierter Entwicklung ermöglicht sie es Ingenieuren, Anwendungen zu entwerfen, die für moderne industrielle und Embedded Anwendungen effizienter, zuverlässiger und konformer sind.

  • Extended battery life: Der Low-Duty-Cycle-Betrieb von BLE bietet verbesserte Energiesparfunktionen, die es Geräten ermöglichen, über Monate oder Jahre mit einer einzigen Batterie zu arbeiten. Das macht es ideal für den Einsatz in abgelegenen oder wartungsfreien Anwendungen.

  • Compact design: Der kleine Footprint von BLE Modulen ermöglicht die nahtlose Integration in platzkritische Geräte wie Sensoren, Wearables und tragbare Geräte.

  • Fast integration: Der modulare Stack von BLE sowie Software Development Kits (SDKs) und Referenzdesigns reduzieren die Komplexität und Entwicklungszeit erheblich und vereinfachen die Systemintegration.

  • Certification ready: Vorzertifizierte Module vereinfachen die Einhaltung regulatorischer Vorgaben und beschleunigen den Prozess nach CE-, FCC- und Bluetooth SIG-Standards, wodurch Testanforderungen und Gesamtkosten sinken.

Example use cases

The combination of BLE’s low power consumption, flexible data handling, and secure connectivity means that it’s well-suited for a wide range of applications. Here are a few key examples that illustrate its strengths in real-world designs:

Industrieller BLE-Sensorknoten für Predictive Maintenance

BLE-Sensorknoten können an rotierenden Anlagen wie Motoren, Lüftern oder Kompressoren montiert werden, um Vibration, Temperatur und Luftfeuchtigkeit zu überwachen. Diese Geräte arbeiten typischerweise mit einer Knopfzelle oder einer industriellen Lithiumbatterie und nutzen einen Low-duty-cycle-Betrieb sowie Deep-Sleep-Modi, um Stromaufnahmen im Mikroampere-Bereich und eine jahrelange Betriebsdauer ohne Batteriewechsel zu erreichen.

Knoten übertragen Daten periodisch (z. B. alle 30–60 Sekunden) über GATT-Services oder Advertising-Channels und nutzen das 1M- oder 2M-PHY für effiziente Datenübertragungen in kurzen Bursts. Die Zuverlässigkeit von BLE stellt sicher, dass Vibrations- und Temperaturdaten ein zentrales Gateway oder ein Wartungs-Dashboard in Echtzeit erreichen und so Predictive Maintenance ermöglichen, ohne dass eine verkabelte Infrastruktur erforderlich ist.

Kompakte Module vereinfachen die Integration in platzkritische Maschinen, während Industrievarianten einen erweiterten Temperaturbereich und eine höhere EMI-Toleranz unterstützen.

BLE-Zutrittsausweis

In der Logistik und im Bestandsmanagement können BLE-Beacons an Assets oder Verpackungen angebracht werden, um in kurzen Intervallen (z. B. einmal pro Sekunde) eindeutige Kennungen zu senden. Dabei verbrauchen sie pro Übertragung nur wenige Mikroampere und erreichen eine Batterielebensdauer von mehreren Jahren. Feste Gateways sammeln RSSI-Daten und triangulieren die Position, während fortgeschrittene Implementierungen LE Coded PHY oder Direction Finding für größere Reichweite und höhere Genauigkeit nutzen.

Beacons können auch Umwelt­sensoren wie Temperatur- oder Bewegungs­sensoren integrieren, um Cold-Chain-Monitoring oder Einbruchserkennung zu ermöglichen. Der geringe Stromverbrauch und die flexible Topologie von BLE unterstützen das großflächige Tracking von Tausenden getaggter Objekte bei minimalem Wartungsaufwand.

Mobile-verbundenes Diagnostikgerät

BLE wird in medizinischen Geräten wie Glukosemessgeräten, Blutdruckmessgeräten und tragbaren ECG-Patches weit verbreitet eingesetzt und ermöglicht eine sichere und energieeffiziente Datenübertragung an Smartphones oder Krankenhausserver. Ein tragbarer ECG-Patch kann beispielsweise kontinuierlich Hunderte von Samples pro Sekunde streamen, während der aktive Stromverbrauch unter 10 mA bleibt, oder die Daten zu 15‑Minuten‑Berichten aggregieren, um die Batterielaufzeit zu verlängern.

Sicherheitsfunktionen wie AES‑128‑Verschlüsselung, auflösbare private Adressen und Pairing‑Protokolle stellen den Schutz der Patientendaten sicher. Die Unterstützung für standardisierte GATT‑Services und das Bluetooth Health Device Profile (HDP) ermöglicht die Interoperabilität mit bestehender Healthcare‑Infrastruktur.

Vorzertifizierte medizinische Module reduzieren den regulatorischen Aufwand (z. B. FDA‑ und CE‑Zulassungen), während OTA‑Firmware‑Updates Leistungsverbesserungen ohne Rückruf der Geräte ermöglichen.

Explore our portfolio of pre-certified BLE modules.

SparkLAN

WPEQ-268AXI(BT) Wi-Fi 6E & Bluetooth 5.2 Half Mini PCIe Module

Das WPEQ-268AXI(BT) ist Qualcomm’s erstes Wi-Fi 6E Mini PCIe Modul, das Tri-Band (2,4/5/6 GHz) mit DBDC-Modus unterstützt, was eine gleichzeitige Dual-Band-Betrieb und bis zu 160 MHz Bandbreite ermöglicht.

Produkt ansehen
WPEQ-268AXI(BT) Wi-Fi 6E & Bluetooth 5.2 Half Mini PCIe Module
Semtech (formerly Sierra Wireless)

WP7607 4G Cat-4 LGA module

Das WP7607-Modul bietet zuverlässige Gerät-zu-Cloud-Konnektivität mit integriertem Anwendungsprozessor, Legato®-Framework, Edge/Cloud-APIs, optionalem GNSS und ultra-niedrigem Stromverbrauch.

Produkt ansehen
WP7607 4G Cat-4 LGA module

Auswahl der richtigen BLE‑Hardware

Bei der Auswahl der passenden Bluetooth Low Energy (BLE) Hardware handelt es sich um eine Entscheidung, die Ihr Projekt zum Erfolg führen oder scheitern lassen kann. Ingenieure müssen im Wesentlichen entscheiden, ob sie ein diskretes SoC integrieren oder sich für ein vorzertifiziertes Modul entscheiden. Jede Option bringt ihre eigenen Kompromisse mit sich.

Dabei jonglieren Sie nicht nur mit Kosten und Komplexität. Sie müssen auch die RF‑Spezifikationen, die Kompatibilität des Stacks und die Frage berücksichtigen, wie gut sich alles mit den tatsächlichen Anforderungen Ihrer Anwendung verzahnt. Energieeffizienz, Performance, Compliance – alles gleichzeitig. Wenn einer dieser Aspekte übersehen wird, kann das später im Projektverlauf zu Problemen führen.

BLE SoCs

A BLE SoC module integrates the radio, processor, and protocol stack onto a single chip. This setup is perfect for high-volume manufacturing where tight cost control and customisation are critical. Power consumption is impressively low, standby currents drop into the sub-microamp range, and typical TX/RX operation only draws about 4-10 mA. That said, the trade-off is a higher development burden: you’ll need to handle RF design, antenna tuning, and certification yourself. Still, if you need maximum flexibility and full control over both hardware and firmware, SoCs are the best option for deeply embedded systems.

Pre-Certified Modules

Pre-certified modules combine a BLE SoC with all the necessary RF components, crystal, matching network, antenna, or at least an antenna connector, into a single, ready-to-use package. Suppliers like Insight SIP offer these in compact form factors like castellated pads, M.2, and SMT, and they’ve already secured CE, FCC, and Bluetooth SIG certifications. That’s a huge win for developers: you can sidestep most of the RF headaches and regulatory testing, which seriously speeds up your development timeline. For teams chasing fast time-to-market or lacking deep RF expertise, this approach is especially practical.

Key hardware considerations

  • Antenna and RF performance: Die Auswahl und Platzierung der Antenne sind entscheidend für eine zuverlässige BLE‑Kommunikation. Für Anwendungen mit großer Reichweite, etwa in der industriellen Auto­mati­sierung oder beim Asset Tracking, werden Module mit externen Antennen oder LE Coded PHY empfohlen. Kompakte Consumer‑Produkte nutzen typischerweise Chip‑Antennen und 2M PHY für höheren Durchsatz und eine effiziente Kurzstreckenkommunikation. Achten Sie sorgfältig auf das PCB‑Layout, die Gehäusematerialien und den Freiraum rund um die Antenne. Folgen Sie den Referenzdesigns der Hersteller, um Störungen zu minimieren und die Signalintegrität zu optimieren.

  • Environmental conditions: Industrietaugliche BLE‑Module sind dafür ausgelegt, extremen Temperaturen und hohen Pegeln elektromagnetischer Störungen standzuhalten. Sie sind unverzichtbar für den Einsatz in rauen oder schwer vorhersagbaren Umgebungen und stellen eine gleichbleibende Performance über die gesamte Betriebsdauer sicher.

  • Power management: Das Erreichen eines ultraniedrigen Energieverbrauchs ist eine Priorität bei batteriegespeisten oder Energy‑Harvesting‑Designs. Wichtige Parameter sind der Ruhestrom des Systems, die Sleep‑to‑Wake‑Latenz sowie das Vorhandensein integrierter Power‑Management‑Funktionen. Fortschrittliche Module unterstützen Energy Harvesting und bieten Standby‑Ströme von unter 1 µA, wodurch ein batterieloser Betrieb mit Umgebungsenergiequellen (Licht, RF oder Bewegung) möglich wird.

  • Evaluation kits and reference designs: Schnelles Prototyping und System‑Verifikation werden durch umfassende Evaluation Kits erleichtert, die typischerweise USB‑Debugging, Beispiel‑Firmware und applikationsspezifische SDKs (z. B. für Beaconing, Sensor‑Telemetry oder OTA‑Updates) enthalten. GATT‑Profile, Verbindungsskripte und zugehörige Mobile Apps gehören zum Standard und straffen Entwicklung und Validierung. Referenzsoftware umfasst häufig Middleware für RTOS‑Integration, sicheres Pairing und serielle Kommunikationsprotokolle.

In summary, successful BLE hardware selection hinges on careful consideration of antenna design, environmental resilience, power management capabilities, and the availability of robust development tools and reference resources.

How Acal BFi supports BLE applications

Unser Expertenteam bietet umfassende End-to-End-Unterstützung für die Implementierung von BLE – vom Konzept bis zur Serienfertigung – durch:

  • Consulting: Fachkundige Beratung zur Auswahl geeigneter Module, zur Power Budgeting-Strategie, zum Antennendesign und zur Systemintegration, abgestimmt auf die jeweilige Applikation.

  • Hardware-Bereitstellung: Zugriff auf vorzertifizierte BLE Module, SoCs und Evaluation Kits führender Hersteller wie Reytac.

  • Design-Support: Unterstützung bei der Stack-Integration, Layout-Validierung, Power-Optimierung und der Auslegung der OTA-Architektur. Massgeschneiderte Anpassungen sind ebenfalls für spezifische Anforderungen möglich.

  • Scaling: Begleitung durch Prototyping, behördliche Zulassungen (CE, FCC, SIG) und den Produktions-Scale-up, um einen reibungslosen Weg in den Markt sicherzustellen.

Kontaktieren Sie unsere BLE-Spezialisten, um Ihr Design mit vorzertifizierten Modulen, SoCs und Experten-Support vom Konzept bis zur Produktion zu beschleunigen.

Strategische und geschäftliche Aspekte von BLE-Applikationen

Finanzielle Auswirkungen und Power-Budgetierung

BLE (Bluetooth Low Energy) ist für einen extrem niedrigen Energieverbrauch ausgelegt, mit typischen durchschnittlichen Stromaufnahmen deutlich unter 20 µA. Das bedeutet, dass Geräte über Jahre hinweg mit einer einzigen Knopfzelle betrieben werden können. Batteriewechsel werden praktisch überflüssig, insbesondere bei Geräten, die an schwer zugänglichen Orten oder abgelegenen Standorten installiert sind.

In groß angelegten Szenarien – etwa Asset-Tracking-Netzwerken oder verteilten Umwelt-Sensoriksystemen – wirkt sich die von BLE gebotene Betriebseffizienz direkt auf die Total Cost of Ownership (TCO) aus. Weniger Batteriewechsel bedeuten deutlich geringere Wartungskosten und weniger Ausfallzeiten. Und mit mittlerweile verfügbaren Energy-Harvesting-BLE-Modulen ist es sogar möglich, Batterien vollständig aus der Gleichung zu entfernen. Das reduziert sowohl die Komponenten­kosten als auch den ökologischen Fußabdruck und führt zu spürbaren Verbesserungen bei Effizienz, Nachhaltigkeit und Budgetkontrolle.

Administrative und Integrationsvorteile

BLE vereinfacht die Inbetriebnahme, da kein aufwendiges Netzwerk-Backbone erforderlich ist. Geräte werden direkt über ein Smartphone oder ein BLE Gateway provisioniert und verwaltet – unkompliziert per direktem Setup und Remote-Updates. Firmware-Updates erfolgen vollständig over-the-air, sodass nach der Installation kein physischer Zugriff mehr notwendig ist. Geräte kommunizieren direkt, sei es über verbindungslose Advertising-Pakete, GATT-Verbindungen oder BLE Mesh – zusätzliche Router, Hubs oder Verkabelung sind nicht erforderlich. Das senkt Installationskosten und beschleunigt den Rollout, insbesondere in weitläufigen oder komplexen Umgebungen.

Auf der Wartungsseite erfolgt die Vor-Ort-Konfiguration über Standard-Mobile-Apps oder BLE Gateways. Dank Device Firmware Update (DFU) werden Updates drahtlos eingespielt, was Ausfallzeiten und manuellen Aufwand eliminiert. Die native Kompatibilität von BLE mit iOS, Android und Embedded Linux erleichtert die Integration von Diagnose- und Monitoring-Tools und unterstützt eine hohe Langzeitzuverlässigkeit. Entwickler erhalten mehr Flexibilität: Standalone-Module, SoC-Integration oder Gateway-basierte Lösungen, je nach Anforderungen an Energieverbrauch und Konnektivität. BLE erlaubt es im Grunde, die Implementierung exakt auf die technischen Anforderungen abzustimmen – unabhängig vom Skalierungsgrad.

Organisatorische Auswirkungen Modulare Erweiterungen – etwa das Anbringen eines BLE-Beacons an Industrieanlagen – machen das Hinzufügen neuer Funktionen zu älteren Maschinen sehr einfach, quasi wie ein Plug-and-Play-Upgrade. Es ist kein komplettes Redesign oder die umfassende Modernisierung von Legacy-Systemen nötig; ein vorgecertifiziertes Modul genügt, und das System ist einsatzbereit.

Pre-zertifizierte Module, Referenzdesigns und Development Kits sind weit verbreitet, und da sie bereits CE-, FCC- und Bluetooth-SIG-Anforderungen erfüllen, können Sie schnell Prototypen erstellen und die üblichen regulatorischen Hürden weitgehend umgehen. So kann sich Ihr Engineering-Team auf die Anwendungslogik konzentrieren, statt in Compliance-Dokumentation unterzugehen.

Die meisten Hardwarelieferanten stellen umfangreiche SDKs zur Verfügung, die mit Referenz-GATT-Profilen, Beacon-Konfigurationstools und Integrationsbeispielen ausgestattet sind. Das ermöglicht schnelleres Prototyping und eine reibungslosere Zusammenarbeit zwischen Hardware-, Firmware- und Mobile-Teams. Standardisierte APIs und Services halten die Integration effizient, sodass Sie schneller und mit weniger Überraschungen an den Markt gehen. Time-to-market und Entwicklungsbeschleunigung.

Zertifizierte BLE-Module, also solche mit CE-, FCC- und SIG-Zulassung, straffen den gesamten Zertifizierungsprozess. Das ist ein deutlich schnellerer Weg zur Konformität, da ein Großteil des regulatorischen Aufwands entfällt, der Entwicklungszyklen sonst in die Länge zieht. Acal BFi unterstützt Entwickler mit Empfehlungen zum Antennen-Design, praxiserprobten Referenz-Layouts und gezielter Integrationsberatung. Das hilft erheblich, Design-Risiken zu reduzieren und die Performance von Anfang an zu optimieren.

BLE-Produkte arbeiten innerhalb des etablierten Zertifizierungsrahmens der Bluetooth SIG, sodass Teams das Rad nicht neu erfinden müssen. Die Nutzung vorzertifizierter Hardware reduziert sowohl Kosten als auch Zeit, die nötig sind, um strenge Funkanforderungen zu erfüllen. Mit dem standardisierten 2,4-GHz-Betrieb von BLE erhalten Sie globale Kompatibilität ohne zusätzlichen Aufwand.

Die Module dieser Serie verursachen nur minimalen Integrationsaufwand und sind im Grunde sofort für die Zertifizierung einsatzbereit. Für Entwicklungsteams mit engen Zeitplänen und Kostenvorgaben bieten diese Module einen schnellen, effizienten Weg zum Markt für vernetzte Lösungen.

Conclusion

Bluetooth Low Energy (BLE) stands out as a specialised solution for low-power wireless connectivity, especially in embedded and IoT contexts. Its power consumption is impressively minimal, think sub-microamp sleep currents, making it ideal for devices running on coin-cell batteries or even battery-less setups.

The BLE protocol stack is purpose-built for efficiency. It’s modular and compact, so even microcontrollers with limited flash and RAM can handle it. Core layers like GAP, GATT, and L2CAP are optimised for structured, event-driven communication, which is crucial for reliable device interactions.

Recent protocol enhancements have pushed BLE’s capabilities further. Mesh networking supports many-to-many device communication. LE Coded PHY extends range for tougher environments, and LE Secure Connections delivers robust data protection, which is a must-have in serious industrial or healthcare applications.

BLE’s real-world use cases are pretty broad: predictive maintenance in factories, wearable diagnostic devices in healthcare, beacon-based access control, and asset tracking in logistics, just to name a few.

Choosing the right BLE hardware is critical. System-on-chips (SoCs) offer flexibility for custom designs, while pre-certified modules streamline regulatory compliance and speed up development time.

Providers like Acal BFi offer a complete ecosystem: certified hardware, technical support, and design consulting to smooth out BLE integration at every stage. If you’re engineering a compact, energy-efficient wireless solution, BLE delivers. It’s a mature, scalable platform with broad industry support and a clear path for future upgrades.