Was genau ist ein Beacon-Sender?
Ein Beacon-Sender ist ein daumengroßes Bluetooth-Low-Energy-Modul, das in festen Abständen – typischerweise einmal pro Sekunde – ein kurzes Datenpaket aussendet, ohne eine Antwort zu erwarten. Er enthält einen Quarzoszillator, eine Kupferantenne und einen DC/DC-Wandler, der die Energie einer CR2032-Batterie optimal nutzt. Die gesamte Übertragung dauert nur wenige Millisekunden. Danach schaltet sich das Gerät in den Nano-Ampere-Schlafmodus, bis es das nächste geplante Datenpaket sendet.
Der Aufbau einer Übertragung
Im Inneren des Kunststoffgehäuses aktiviert sich ein CMOS-Modul, sendet 0 dBm an die Antenne und schaltet sich innerhalb von 5 ms wieder ab. Die 31 Byte Nutzdaten enthalten eine 128-Bit-UUID, Major- und Minor-Nummern sowie einen 1 Byte langen RSSI-Referenzwert. Kein Pairing, kein Handshake, keine Verschlüsselungsschlüssel – nur eine kurze Meldung, dass sich etwas in einer bekannten, kalibrierten Entfernung befindet.
Leistungsbudget: Mikroampere, Megajahre
Bei 1 Hz beträgt der durchschnittliche Strom 5 µA; verlängert sich das Intervall auf 10 s, hält dieselbe Knopfzelle über fünf Jahre. Einige Hersteller installieren Photovoltaik-Streifen unter den Ladenleuchten, wodurch sich die Austauschintervalle auf Jahrzehnte verlängern. Die Designregel ist einfach: Nur senden, wenn nötig, ansonsten im Standby-Modus.
Antennendesign: Optimale Verstärkung ohne Kompromisse
Eine mäanderförmige Leiterplattenantenne auf hoch-Q-FR4 liefert +2 dBi bei einer Größe von 8 × 12 mm. Diese zusätzliche Verstärkung bedeutet 25 % weniger Sendestrom bei gleicher Reichweite. Ingenieure legen die Leiterbahn oft leicht außerhalb der Resonanzfrequenz an, sodass die Endstufe nur −8 dBm statt 0 dBm ausgibt. Dadurch wird der Spitzenstrom von 8 mA auf 3 mA reduziert, ohne die Reichweite von 10 m zu beeinträchtigen.
Kalibrierung: Optimale Signalstärke
Jedes Gerät wird in der Produktion feinjustiert. Ein Korrekturfaktor wird im EEPROM gespeichert, sodass der im Paket eingebettete Ein-Byte-RSSI-Wert der tatsächlichen Signalstärke in einem Meter Entfernung entspricht. Eine Fehlkalibrierung von 3 dB führt dazu, dass aus „Entsperren in 1 m Entfernung“ „Entsperren in 1,5 m Entfernung“ wird – genug, um Nutzer zu frustrieren und den Akku schneller zu entladen.
Sicherheit auf Knopfdruck
Die Kennungen wechseln alle 15 Minuten und werden durch eine werkseitig festgelegte 64-Bit-Sicherung initialisiert, die nicht von außen ausgelesen werden kann. Over-the-Air-Updates sind mit ECDSA signiert; ein Rollback-Schutz integriert alte Firmware-Hashes in den Chip. Das Ergebnis ist ein Gerät, dem man vertrauen kann, obwohl es weder gekoppelt noch verschlüsselt noch nach einem Passwort fragt.
Praxisbeispiele
In einem europäischen Supermarkt kommuniziert ein unter einem Regal angebrachter Sender mit den Bildschirmen der Selbstbedienungskassen. Sobald sich der Einkaufswagen in einem Abstand von 30 cm befindet, wird das Terminal entsperrt. In einem Madrider Krankenhaus öffnen sich Infusionspumpen mit wasserdichten Einheiten nur, wenn sich das Smartphone einer Krankenschwester in einem Umkreis von 50 cm befindet. So werden Medikationsfehler vermieden. Auf einem 20 Hektar großen Minengelände erfassen solarbetriebene Sender an Lichtmasten die Nähe markierter Helme und lösen Alarm aus, sobald ein Arbeiter in eine Gefahrenzone gerät.
Der Weg in die Zukunft: Wartungsfrei
Gedruckte Antennen auf recycelbarer Pappe, MEMS-Energiewandler, die Mikrowatt aus Vibrationen von Klimaanlagen gewinnen, und Bluetooth 6.0-Kanalerkennung ermöglichen eine Genauigkeit im Zentimeterbereich bei gleichzeitigem Betriebszyklus von unter 0,01 %. Der Sender der Zukunft wird in seiner Verpackung entstehen, funktionieren und verfallen – ein vergänglicher Leuchtturm, der sich stillschweigend selbst außer Betrieb setzt, sobald das Gebäude abgerissen wird.
Fazit: Das lange Summen
Ein Beacon-Sender beweist, dass Informationen nicht viel Datenvolumen benötigen, um sich zu verbreiten – sie brauchen Geduld. Indem es die Zeit dehnt und die Leistung maximiert, verwandelt es Mikroampere in Jahre und macht die physische Welt erforschbar, ohne jemals ein Stromkabel zu benötigen. In einer Kultur, die nach Lauterem, Schnellerem und Hellerem giert, bieten diese winzigen Radios ein stilleres Versprechen: Wir werden noch da sein und summen, wenn die Batterie schließlich ihren eigenen Namen vergisst.
