Wenn du ein Bluetooth-Modul kaufst, entscheidet die Version der Bluetooth-Core-Spezifikation im Datenblatt darüber, welche Funktionen du tatsächlich bekommst. Hersteller drucken „5.3“ oder „5.4“ groß, aber eine Versionsangabe ist keine Funktionsliste. Dieser Artikel ordnet jede Spezifikationsrevision den konkreten Radio-, PHY- und Protokollfähigkeiten zu, die Reichweite, Durchsatz, Ortung, Audio und Sicherheit verändern, damit du ein Modul nach dem auswählst, was deine Firmware wirklich nutzt.
Bluetooth 5.0 (2016)
Das erste große LE-Redesign:
- 2M PHY: verdoppelt die Symbolrate auf 2 Msym/s. Der rohe Funk-Durchsatz verdoppelt sich gegenüber dem 1M PHY etwa.
- LE Long Range (Coded PHY): S=2- und S=8-Kodierung fügen Forward Error Correction hinzu. S=8 liefert etwa +12 dB Link-Budget, was im Freiraum ~4x Reichweite theoretisch (praktisch 2-3x) bedeutet.
- Advertising Extensions: größere Advertising-Pakete (im Extended-Modus bis 255 Byte, mit verkettbaren Aux-Paketen) und Periodic Advertising für verbindungslose, deterministische Broadcasts.
Bluetooth 5.1 (2019)
- AoA / AoD Direction Finding: durch die Constant Tone Extension (CTE) kann der Empfänger IQ-Daten mit 1 MHz pro Antenne abtasten und den Winkel schätzen. AoA braucht ein umschaltbares Antennenarray beim Empfänger, AoD beim Sender.
- Das verwandelte ein einfaches Bluetooth-Modul in ein Ortungs-Asset, aber nur, wenn das Silizium CTE freigibt und das Board (oder unterstützt) ein Antennenarray hat.
Bluetooth 5.2 (2020)
- LE Audio: isochrone Kanäle und der LC3-Codec ermöglichen Broadcast-Audio und hochwertigen Klang bei niedriger Bitrate.
- EATT (Enhanced ATT): betreibt ATT über einen separaten L2CAP-Kanal mit besserer Sicherheit und parallelen Transaktionen und behebt so die Staus des alten Single-Bearer.
- LE Power Control: graduelle TX-Power-Anpassung zwischen Peers, senkt die Nahfeldleistung und verbessert die Koexistenz.
Bluetooth 5.3 (2021)
- Periodic Advertising with ADI: Duplikatfilterung auf Link-Ebene reduziert verschwendete Scans.
- Connection Subrating: sofort in einen niedrigen Duty Cycle fallen und schnell wieder hochfahren, besser als Intervalle neu zu verhandeln.
- Channel Classification Enhancement: das Peripherie-Gerät kann dem Central mitteilen, welche Kanäle schlecht sind, damit die Verbindung sie meidet.
- Encryption key size enforcement: lehnt Verbindungen ab, die unter das Minimum verhandeln wollen.
Bluetooth 5.4 (2023)
- PAwR (Periodic Advertising with Responses): verbindungslos bidirektional, für Electronic Shelf Labels und Massen-Broadcast-Netze konzipiert, in denen tausende Tags in geplanten Slots antworten.
- Encrypted Advertising Data (EAD): verschlüsselt die Nutzlast, lässt aber ungepaarte Scanner den Header sehen.
- LE GATT Security Levels: feinere Kontrolle, welche Attribute welche Sicherheit verlangen.
Funktionsmatrix
| Funktion | 5.0 | 5.1 | 5.2 | 5.3 | 5.4 |
|---|---|---|---|---|---|
| 2M PHY | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja |
| LE Long Range | Ja | Ja | Ja | Ja | Ja |
| AoA / AoD | Nein | Ja | Ja | Ja | Ja |
| LE Audio / LC3 | Nein | Nein | Ja | Ja | Ja |
| EATT | Nein | Nein | Ja | Ja | Ja |
| LE Power Control | Nein | Nein | Ja | Ja | Ja |
| Connection Subrating | Nein | Nein | Nein | Ja | Ja |
| Channel Classification | Nein | Nein | Nein | Ja | Ja |
| PAwR | Nein | Nein | Nein | Nein | Ja |
| Encrypted Adv Data | Nein | Nein | Nein | Nein | Ja |
Durchsatz- und Reichweiten-Mathematik
- 1M PHY roh ~1.4 Mbps; Anwendungs-Durchsatz nach Overhead ~0.27 Mbps. 2M PHY verdoppelt beide etwa.
- Coded PHY S=8 roh ~125 kbps, aber das +12 dB Budget ist entscheidend: bei 1M PHY schließt ein Link bei -92 dBm; mit Coded S=8 toleriert derselbe Empfänger ~-104 dBm und verlängert die Reichweite im idealen Pfadverlust um ~4x.
- Faustregel: alle +6 dB ~ verdoppeln die Reichweite im Freiraum, also +12 dB ~ 4x, aber Wände und Rauschen fressen in der Praxis die Hälfte.
Minimale Version nach Anwendung
| Anwendung | Minimale Version |
|---|---|
| Beacon / nur Advertising | 5.0 |
| Finder mit Winkel (AoA) | 5.1 |
| Headset / LE Audio | 5.2 |
| Stromsparendes Sensornetz | 5.3 |
| ESL / Massen-2-Wege-Broadcast | 5.4 |
Fallstricke
- „Bluetooth-Modul 5.3“ bedeutet nicht, dass LE Power Control aktiv ist; der Hersteller muss es implementieren.
- Älteres Silizium liegt manchmal vor der Spezifikation, die es beansprucht; prüfe die Qualified Design ID (QDID) auf der SIG-Website.
- Ein Modul kann vom SIG für eine Version qualifiziert sein und trotzdem Firmware ausliefern, die die Funktion deaktiviert.
- 5.4 „für alle Fälle“ zu kaufen verschwendet BOM, wo 5.0 reicht.
Wähle die Version nach der Funktion, die deine Firmware aufruft, nicht nach der größten Zahl auf der Box. Als qualifizierte Referenz dokumentiert unsere Bluetooth-Modul-Linie, welche Bluetooth-Funktionen jedes Bauteil tatsächlich implementiert.