Ingenieure fuer Indoor-Positionierung stellen sich immer wieder dieselbe Frage: Soll man Bluetooth Beacon oder UWB-Tags fuer sein RTLS einsetzen? Die Antwort ist nie einfach, denn beide Technologien loesen ueberlappende, aber grundsaetzlich unterschiedliche Probleme. Dieser Artikel vergleicht sie entlang der Dimensionen, die in Produktivdeployments wirklich zaehlen — Genauigkeit, Reichweite, Energiebudget, Infrastrukturkosten, Latenz, Tag-Dichte und Umgebungsrobustheit — anhand echter Silizium-Spezifikationen und gemessener Daten.
Wir haben zuvor BLE-Tag vs RFID und BLE-Tag vs NFC behandelt. UWB ist die dritte Technologie im Vergleich, mit der groessten Leistungs- und Kostendifferenz zu BLE.
1. Technologiegrundlagen
BLE-Positionierung nutzt zwei Verfahren: RSSI schaetzt Entfernung aus Signalstaerke. Freiraummodell: RSSI(d) = TX_power – 20·log10(d) – 20·log10(f) – 27.55. Bei 2,4 GHz: RSSI(d) = TX_power – 40 – 20·log10(d). Innenraeume: ±2-5 m durch 5-20 dB nicht-propportionalen Verlust. AoA/AoD (BLE 5.1+) mit Antennenarrays und CTE-Phasensampling. 4-Elemente-Array: 15-30° Winkelaufloesung = 1,3-2,6 m bei 5 m. 8-Elemente: 7-15° = 0,6-1,3 m.
UWB misst via ToF. 2-ns-Impuls = Submeter-Aufloesung. TWR: Tag sendet Poll, Anker antwortet, Tag misst Round-Trip. Distanz = (T_round – T_reply)/2 × c. ±10-30 cm. TDoA: Mehrere Anker erfassen Ankunftszeit; Differenz definiert Hyperbel. 4+ Anker = Schnittpunkt.
2. Genauigkeitsvergleich
| Verfahren | Tech | Typisch | Best | NLOS |
|---|---|---|---|---|
| RSSI | BLE | ±3-5 m | ±2 m | ±8-10 m |
| AoA(4) | BLE 5.1+ | ±1-2 m | ±0,5 m | ±3-5 m |
| AoA(8) | BLE 5.1+ | ±0,5-1 m | ±0,3 m | ±2-3 m |
| TWR | UWB | ±10-30 cm | ±5 cm | ±50-100 cm |
| TDoA | UWB | ±20-50 cm | ±10 cm | ±1-2 m |
Strukturelle Luecke: BLE 2 MHz = 500 ns (150 m). UWB 500 MHz = 2 ns (60 cm). Physik, nicht Firmware.
3. Reichweitenvergleich
| Parameter | BLE(0dBm) | BLE(+8dBm) | UWB |
|---|---|---|---|
| TX | 0 dBm | +8 dBm | -41 dBm/MHz |
| Sens. | -93 dBm | -93 dBm | -100 dBm |
| Indoor | 10-30 m | 20-50 m | 10-25 m |
BLE-Vorteil: +8 dBm = 6,3 mW vs UWB -41,3 dBm/MHz. Bei 500 MHz: UWB EIRP = -14,3 dBm (37 μW), 170× weniger. 1000 m²: 4-6 BLE vs 8-12 UWB Anker.
4. Energieverbrauch
| Parameter | BLE(CR2032) | UWB(CR2032) | UWB(Li-ion) |
|---|---|---|---|
| TX | 4,6 mA | 14 mA | 14 mA |
| RX | 4,6 mA | 22 mA | 22 mA |
| Mittel | 16 μA | 113 μA | 117 μA |
| Lebensdauer | 1,6 J | 81 T | 178 T |
UWB: TWR braucht TX+RX, DW1000 RX = 22 mA. BLE: nur TX (3 ms). Deshalb BLE = Jahre, UWB = Monate auf CR2032.
5. Kostenvergleich
| Komponente | BLE | UWB |
|---|---|---|
| Tag(1k+) | $3-8 | $15-35 |
| Anker | $50-120 | $150-400 |
| Pro 100m² | $50-300 | $300-1600 |
1000 Tags, 500 m²: BLE $3.250-9.500 vs UWB $16.500-39.000. UWB = 2-5× BLE. Fuer Zonen-Tracking reicht der Genauigkeitsunterschied nicht fuer den Preis.
6. Latenz und Update-Rate
BLE RSSI: 200ms-2s, BLE AoA: 100-500ms, UWB TWR: 10-50ms, UWB TDoA: 10-100ms. UWB deterministisch (6-10ms/Anker). Fuer AGVs: 100ms entscheidend.
7. Skalierbarkeit
BLE RSSI: 500-2000 Tags/Anker, BLE AoA: 100-500, UWB TWR: 50-200, UWB TDoA: 500-5000. TWR = bidirektional (limitiert), TDoA = nur TX (skalierbar).
8. Umgebungsrobustheit
UWB loest Mehrwege (2 ns = 60 cm). BLE RSSI nicht (500 ns = 150 m). UWB bei 6,5-8 GHz: kein Wi-Fi. BLE bei 2,4 GHz: ISM ueberlastet.
9. Entscheidungsmatrix
| Anwendungsfall | Genauigkeit | Empfohlen |
|---|---|---|
| Lager Zone | ±3-5m | BLE RSSI |
| Krankenhaus | ±2-3m | BLE RSSI/AoA |
| Museum | ±1-2m | BLE AoA |
| AGV | ±20-30cm | UWB TWR |
| Sport | ±10-20cm | UWB |
| Sicherheit | ±30-50cm | UWB TWR |
10. Hybride BLE+UWB
Hybrider Tag: BLE-Only Sleep (15-20 μA), UWB on-demand. Lebensdauer Monate→Jahre. NXP SR150, Qualcomm QCC74x. $20-45/Tag.
11-15. Deployment, Fehler, Fazit
BLE-Anker alle 10-20m, UWB alle 8-15m mit DOP-Analyse. BLE RSSI in Metall: ±5-8m. UWB NLOS: ±1-2m. TDoA braucht Nanosekunden-Sync. ±3-5m reicht: BLE. ±30cm Pflicht: UWB. 2+ Jahre Batterie: nur BLE. BLE und Bluetooth Beacon sind komplementaer — Entscheidung nach Genauigkeit, Batterie, Budget.
