König Blauzahn gegen den Kabelsalat

Christofer Radic

Auch so schaffte er es, sein Reich zu christianisieren. Seitdem ist ihm ein ehrenvoller Platz in der Geschichte des nordischen Landes sicher. Über seine Schwäche für Blaubeeren soll Blaatand, zu deutsch "Blauzahn", zu seinem Namen gekommen sein. Und den haben Industrie-Manager ausgewählt, um einen eigenen Eroberungszug in Sachen Kommunikation zu starten: "Bluetooth". Damit wollten die Marketingexperten dem Anteil skandinavischer Firmen, wie Ericsson und Nokia, an der Entwicklung des Bluetooth-Standards die Ehre erweisen.

Fehlende Standards und überflüssige Kabel

Die Probleme sind bekannt: Kein normales Handy funktioniert weltweit, und auch der Datenaustausch zwischen Notebook und Handy funktioniert nur mit speziellen Steckern und teurer Spezialsoftware der Hersteller. Das Notebook gleicht seine Datenbank mit dem Firmenserver nur mittels spezieller PCMCIA-Netzwerkkarten ab, und der PDA muss jedes Mal in eine Dockingstation gesteckt werden, damit Gerät und Besitzer auf dem aktuellen Informationsstand sind. Auch muss für jedes Gerät noch der passende Treiber installiert sein, damit das Ganze funktioniert. Zudem dürfen sich die Treiber oder Software nicht gegenseitig ins Gehege kommen, wie zum Beispiel der Standard-Irda-Treiber und das Pendant mancher Handys.

Aber nicht nur die fehlenden Standards bereiten dem Benutzer Kopfschmerzen und Ärger. Wo PCs sind, da herrscht auch Kabelsalat. Die wissensdurstigen Kleinrechner können scheinbar nicht ohne ein verästeltes Netzwerk aus soliden Kupferkabeln arbeiten. Egal ob die Verbindung eine Dauereinrichtung sein soll oder nur für kurze Zeit benötigt wird, der Anwender muss das richtige Kabel finden und vorher noch den passenden Treiber installieren. Die neue Funktechnik namens Bluetooth soll das ändern, und zwar schon ab Ende 2000. Dann kommen die ersten Geräte auf den Markt.

Um diese Utopie in die Realität umzusetzen, schlossen sich Anfang 1998 IBM, Intel, Ericsson, Nokia und Toshiba zu einer Arbeitsgemeinschaft zusammen. Mittlerweile sind über 1400 Firmen dieser Special Interest Group (SIG) beigetreten. Ziel von Bluetooth ist es, einen industrieweiten Standard für kabellose Bürokommunikation zu schaffen.

Wie funktioniert Bluetooth?

Der neue Funkstandard eröffnet die Möglichkeit, im Nahbereich ohne irgendwelche Vorbereitungen drahtlose Verbindungen zwischen mehreren Computern und ihren Peripheriegeräten zu schaffen, und zwar mit einer maximalen Übertragungskapazität von einem Megabit pro Sekunde, ausreichend selbst für anspruchsvolle Aufgaben wie die Übertragung von Bildinformationen. Die problemlose Kontaktaufnahme funktioniert natürlich nur, wenn sämtliche Apparate von vornherein Bluetooth-fähig sind. Genau das ist beabsichtigt. Der Blauzahn soll schon bald zur Grundausstattung aller modernen IT-Geräte gehören.

Um das zu erreichen, achteten die Entwickler von vornherein aufs Geld. Die gesamte Logik passt auf einen einzigen, nur 9 mal 9 Millimeter großen Chip. Genutzt wird ein Frequenzband im Bereich von 2402 bis 2480 Megahertz. Dieses Frequenzband kann in fast allen Ländern der Welt anmelde- und gebührenfrei genutzt werden. Auch die Aufwendungen pro Gerät halten sich in Grenzen. Zurzeit würde eine Bluetooth-Schnittstelle rund 200 Schilling kosten, Tendenz fallend. Treiberprobleme gibt es keine, denn Bluetooth organisiert sich selbst. Jedes Gerät mit eingebautem Bluetooth-Chip sendet alle 1,28 Sekunden kurze Impulse aus. Werden diese von einem anderen Bluetooth-Chip empfangen, beginnen die Geräte, sich gegenseitig zu verständigen. Das Gerät, dessen Signale die Verbindung eingeleitet hatten, übernimmt dabei die Führungsrolle (Master). Alle anderen folgen ihm (Slave).

Die Bluetooth-Geräte tauschen untereinander kurze Datenpakete aus. Sie verwenden dazu keine fixe Wellenlänge, sondern wechseln 1600 Mal pro Sekunde die Frequenz. Der Vorteil des Verfahrens: Ist eine Frequenz gestört, behindert das Bluetooth nicht. Die Sendeleistung der einzelnen Geräte ist winzig. Gerade einmal ein Milliwatt reicht aus, um Verbindungen bis zu einer Distanz von zehn Metern aufzubauen. Auf den ersten Blick nicht viel. Doch würde man die Sendeleistung erhöhen, könnten sich eng benachbarte Bluetooth-Geräte stören. Genau das wollte man vermeiden.

Aufbau einer Verbindung im Piconetz

Es sollen sich vielmehr lokale Gerätegruppen, sogenannte Piconetze, bilden. Diese sind gerade groß genug, um einen Raum abzudecken, und schließen auch den PC im Nebenzimmer noch mit ein, wenn die Wand nicht gerade aus Stahlbeton besteht. In einem größeren Bürogebäude können sehr viele solcher lokaler Piconetze ungestört nebeneinander existieren. In jeder Zelle können gleichzeitig maximal sieben Geräte Daten austauschen.

Das heißt aber nicht, dass nur sieben Bluetooth-Apparate eingeschaltet werden dürften. Denn das Führungsgerät, das den ersten Kontakt knüpft, schaltet nicht benötigte Geräte später einfach in einen elektronischen Schlafzustand. Erst wenn der betreffende Apparat wieder Daten senden soll, weckt das Leitgerät ihn wieder auf. Ein und dasselbe Gerät kann durchaus Mitglied zweier Piconetze sein. Es muss nur dem jeweiligen Leitgerät während des ihm zugeteilten Taktes zur Verfügung stehen. In der Zwischenzeit steht es ihm frei, mit anderen Geräten Kontakt aufzunehmen.

Verbindungs- und Paketarten

Das Bluetooth-Basisbandprotokoll unterstützt zwei Verbindungstypen: Synchronous Connection Oriented (SCO), der bevorzugt für Sprache verwendet wird, und Asynchronous Connectionless (ACL), der zur Datenübertragung gedacht ist. Je nach Verbindungsart sind nur bestimmte Pakete zu senden. Verschiedene Master/Slave-Paare in einem Piconetz können unterschiedliche Verbindungstypen verwenden. Der Verbindungstyp lässt sich nach Bedarf auch umschalten.

Die beiden Verbindungsarten unterstützen je 16 Paketarten, wobei vier sowohl bei SCO als auch bei ACL zur Datenflusssteuerung verwendet werden. Zur Duplex-Datenübertragung benutzen beide Typen ein Zeitmultiplexverfahren.

Die SCO-Verbindung ist symmetrisch und unterstützt zeitkritische Sprachdatenpakete. SCO-Pakete werden in reservierten Intervallen übertragen. Steht die Verbindung, so können Master und Slave die Daten ohne weitere Beschränkung senden.

ACL-Verbindungen sind paketorientiert und unterstützen symmetrischen und asymmetrischen Datenverkehr. Der Master überwacht die Verbindung, gibt die mögliche Bandbreite im Piconetz frei und ändert bei Bedarf die Symmetrie der Verbindung. Die Datenübertragung der Slaves muss vom Master freigegeben werden. Dieser Verbindungstyp ist außerdem zum Versand von Nachrichten an alle Slaves in einem Piconetz gedacht.

Fehlerkorrektur

Jedes Datenpaket enthält eine Kennung. Damit ist klar, welcher Datensatz für welches Gerät in dem Netz bestimmt ist. Gehen Pakete verloren, so werden sie erneut übertragen. Selbstverständlich entscheidet jeder PC-Nutzer selbst, was für Daten er mit den anderen Computern in seinem Piconetz teilen will und welche nicht. Bluetooth schafft nur die Verbindung, der eigentliche Austausch der Nutzinformation erfolgt nur auf ausdrücklichen Befehl.

In Bluetooth sind verschiedene Fehlerkorrekturmethoden definiert: die in zwei Stufen arbeitende Forward Error Correction (FEC) sowie Automatic Retransmission Query (ARQ). Sinn und Zweck des FEC-Verfahren ist es, Datenübertragungen auch unter schwierigen Bedingungen zu ermöglichen. Dies funktioniert, indem in jedem Datenpaket Korrekturinformationen enthalten sind. Haben Master und Slave eine sehr gute Verbindung und ist eine Fehlerkorrektur gar nicht oder nur selten nötig, wird FEC zugunsten der Nutzinformationen im Paket abgeschaltet, und der effektive Datendurchsatz steigt. Der Paket-Header ist immer durch FEC geschützt, so dass bei Bedarf per ARQ immer noch das komplette Paket wiederholt werden kann.

Die Sicherheit

Bluetooth garantiert die Sicherheit auf Bitübertragungsebene. Authentifizierungs- und Verschlüsselungsmechanismen sind in jedes Bluetooth-Gerät identisch implementiert. Die Authentifizierung mit einem 128-Bit-Schlüssel zwischen Bluetooth-Devices erfolgt vom Anwender gesteuert uni- oder bidirektional - oder auch überhaupt nicht, je nach Wunsch. Diese Informationen lassen sich speichern und automatisieren. So ist es zum Beispiel möglich, das eigene Handy vom eigenen Notebook ohne Beschränkung nutzen zu lassen, dem Kollegen die Nutzung jedoch zu untersagen.

Die Verschlüsselung erfolgt zur Sicherung des (Funk-)Datenverkehrs im jeweiligen Pico-Netz. Sie erfolgt je nach Benutzereinstellung mit Schlüssellängen von 8 bis 128 Bit. Ist eine noch höhere Sicherheit nötig, können die bekannten Sicherheitsmechanismen der auf Bluetooth aufsetzenden Netzwerkprotokolle oder zusätzliche Verschlüsselungssoftware verwendet werden.

Neue Hard- und Software

Fuji kündigte jüngst die erste Digitalkamera mit Bluetooth-Schnittstelle an. Die Bits und Bytes der Motivjagd landen automatisch auf dem PC. Ericsson präsentierte bereits erste Handys mit Bluetooth, die Ende des Jahres auf den Markt kommen sollen. Mit ihnen könnte man via Notebook doppelt drahtlos im Internet surfen. Weiterhin kündigte das schwedische Unternehmen seine erste Bluetooth-Erweiterung für Notebooks an. Die Typ-II-PC-Card namens DBP-10 soll gegen Ende des Jahres auf den Markt kommen und kabellose Verbindungen zwischen Laptop und Handy ermöglichen. So kann man Terminkalender zwischen Notebook und Handy ohne zusätzliche Maßnahmen abgleichen lassen, sobald die Geräte Funkkontakt haben. Auch können E-Mails, die das Handy mit eingebautem Modem empfängt, über Bluetooth automatisch auf den Laptop geleitet werden.

Auch der Software-Gigant Microsoft hat die Wichtigkeit von Bluetooth für sich entdeckt. Hielt sich das US-Unternehmen lange Zeit nur als Beobachter zurück, so arbeiten die Windows-Entwickler nun um so eifriger, um auch in diesem Segment nicht den Anschluss zu verpassen. Nun arbeiten Intel und Microsoft gemeinsam daran, das kommende Windows-Betriebssystem "Whistler" via Bluetooth mit Handys zu verbinden.

Dabei wird wohl die angeblich noch dieses Jahr auf den Markt kommende Bluetooth Software Suite von Intel zum Einsatz kommen, genauso wie eine gerade vom Chipproduzenten ins Leben gerufene Business Group in San Diego. Diese soll sich ausschließlich um die Entwicklung von Bluetooth-Produkten wie PC-Karten kümmern. Das kommende Windows mit dem Codenamen Whistler wird vollständig auf dem NT-Kernel basieren und soll Mitte 2001 erscheinen.

Die Hersteller von Druckern und Scannern entdecken auch die vielen Möglichkeiten der drahtlosen Übertragung für sich. So will beispielsweise Epson zum Jahresende eine Bluetooth-Lösung auf den Markt bringen, die eine Reihe von Epsondruckern mit entsprechender Funktionalität ausstattet. So können Ausdrucke direkt vom Handy oder Handheld gemacht werden, ohne eine drahtgebunde Verbindung herstellen zu müssen.

Schlechte Karten für die Konkurrenz

Konkurrenzlos ist Bluetooth nicht. Schon seit geraumer Zeit liefern diverse Hersteller Geräte mit Infrarotschnittstelle. Doch diese rein optische Verbindung hat einige Nachteile. So muss ständig eine Sichtverbindung zwischen den Apparaten bestehen, die außerdem nur maximal einen halben Meter entfernt sein dürfen. Lokale Netzwerke lassen sich so nicht aufbauen. Wer ein richtiges lokales Netzwerk ohne störende Kabel aufbauen will, muss zu den Wireless-LAN-Produkten nach dem amerikanischen Standard IEEE 802.11 greifen, die es von Herstellern wie Diamond, Elsa und etlichen anderen Anbietern gibt. Sie bieten eine größere Reichweite und einen höheren Datendurchsatz als Bluetooth. Doch mit Preisen von 5.000 bis 20.000 Schilling pro Einheit zielen sie eindeutig nicht auf den Massenmarkt.

Auch die abgespeckten IEEE-Produkte, wie sie Apple und Compaq auf den Markt bringen wollen, sind mit geplanten Preisen von etwa 4.000 Schilling immer noch deutlich teurer als Bluetooth. Der größte Nachteil aber dürfte sein, dass trotz gleicher technischer Grundlagen jeder Anbieter sein eigenes Süppchen kocht. Die Geräte passen also nur selten zusammen.

Dagegen gilt die Bluetooth-Technologie in Fachkreisen schon lange als der Übertragungs-Standard von morgen, zumal die Befreiung vom Kabelsalat für die Nutzer nicht teuer werden soll: In der Herstellung kostet ein Chip gerade mal 100 Schilling. Geräte mit dem neuartigen Funk-Chip müssen also nicht teurer sein als alte Modelle - dafür sind sie aber kabellos.