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Bluetooth

Inhaltsverzeichnis

  1. 2 Bluetooth

Bluetooth ist eine nach Industriestandard IEEE 802.15.1 fixierte Funktechnologie, die zeitweise Verbindungen von Geräten zum allgemeinen Datenaustausch erlaubt. „Zeitweise“ bezieht sich dabei leider auch oft auf die Akkuladezustandsanzeige der Mobilgeräte … Bluetooth fällt letztlich in die Kategorie Wireless Personal Area Network, abgekürzt WPAN. Diese Standardisierung ist der Grund, warum wir es so einfach nutzen können. Sinn und Zweck ist es, Kabel zu vermeiden, die typischerweise für Kurzstrecken verwendet werden. Damit meint man hier Entfernungen bis maximal 10 m. Diese Entfernungsbeschränkung spart (Sende-)Energie und verringert Störeinflüsse durch Sender, die auf ähnlichen Frequenzen aktiv sind. Dabei erlaubt Bluetooth immer nur die Verbindung von einem Sender zu einem Empfänger, weitere Geräte verweigern die gleichzeitige Verbindung für die Audioausgabe. Multiroom ade!

Der Naim Mu-So von oben
Der Naim Mu-So von oben

Laut Wikipedia (http://de.wikipedia.org/wiki/Bluetooth) geht die Bezeichnung lustigerweise auf einen dänischen König namens Harald Blauzahn (englisch Bluetooth) zurück, das bekannte Logo soll aus komprimierten Runendarstellungen für H und B bestehen. Gesendet wird auf WLAN-ähnlichen Frequenzen von circa 2,4 GHz, was anders als bei Mobilfunktechniken Lizenzfreiheit garantiert. Trickreich, nämlich durch sehr schnelle Frequenzwechsel bei aktiven Verbindungen, werden Störungen – zum Beispiel durch WLANs – vermieden. Dabei werden Daten asymmetrisch, also mit unterschiedlichen Bandbreiten für Up- und Download, vergleichbar mit herkömmlicher (A)DSL-Internetanschlüssen, übertragen (sogenanntes Asynchronous Connectionless Protocol (ACL)). Das ist aber in der Praxis nicht so schlimm wie bei der Benutzung des Internets, wo geringe Uploadraten etwa die performante Nutzung von Cloudspeichern erschweren – Bluetooth-Geräte kommunizieren gern relativ einseitig, zum Beispiel bei der streamingartigen Übertragung von Audiosignalen, worum es uns Audiophilen ja geht.

Bluetooth-Empfänger nehmen Daten heute mittels sogenannter „Bluetooth Enhanced Data Rate“ (EDR) mit circa 2,1 Mbit/s entgegen. Bluetooths natürliche Feinde bei Reichweite und Bandbreite sind Mauern, was effektiv einen Aktionsradius ohne direkte Hindernisse von besagten 10 m ergibt, was der am weitesten verbreiteten Bluetooth-Klasse 2 entspricht (Klasse 3 soll 100 m schaffen, 1 nur 1 m in häuslichen Umgebungen). Wie immer sind bessere Antennen in den Geräten gutem Übertragungsverhalten zuträglich, die sieht man aber von außen selten. In der Praxis bedeutet dieses Wissen für uns, dass Verbindungsabbrüche mit Aussetzern beim Hören oft bei zu großen Entfernungen der Geräte auftreten und wir für Bluetooth keine Erweiterung für 4k-Videoübertragung zu erwarten haben, weil eben die Bandbreite begrenzt ist. (Eine höhere Bandbreite ist nicht ohne Weiteres bei gleicher Reichweite machbar, da Störeinflüsse stärker wirken und damit gerade bei größeren Entfernungen die Fehlerrate steigt. Das ist gleichbedeutend mit geringerer Bandbreite für tatsächlich verwertbare, fehlerfreie Daten. Diese Fehler müssen somit vom Übertragungssystem mit Bandbreitenverringerung ausgeglichen werden – oder vom Nutzer, der Sender und Empfänger näher zusammenbringt, also per Reichweitenverkürzung.)

Das Einstellrad am Naim Mu-So
Das Bedienfeld am Naim Mu-So

Üblich ist es, Bluetooth-Verbindungen mit Codes von vier Ziffern abzusichern, was allgemein als nicht sehr sicher gilt. Damit sind diese gesicherten Verbindungen gegen Missbrauch nur ein wenig geschützt. Das sollte man bei vertraulichen Telefonaten mit dem Bluetooth-Headset am Flughafen im Hinterkopf behalten. Für uns Musikhörer aber ist das egal, der kriminell veranlagte Nachbar kann ruhig mithören, wenn er unbedingt will. Der Naim Mu-So unterstützt übrigens sowohl Codeverbindungen als auch welche ohne Code.

Das Klangpotenzial Bluetooths wird mittels A2DP-Technik (Advanced Audio Distribution Profile) definiert, welches Stereo-Verbindungen auf Basis der Codecs SBC, MP3, AAC oder AptX erlaubt. Lizenzfrei ist aber nur der verlustbehaftete Low Complexity Subband Codec (SBC), alle Codecs ab MP3 sind kostenbehaftet lizenzpflichtig. AptX, das aus den 1980er-Jahren stammt, kann theoretisch verlustlos bis 96 kHz bei 24 Bit Bittiefe übertragen, und das auf bis zu acht Kanälen eines Audiosignals synchron, zum Beispiel für Heimkino. Damit ist es diesbezüglich Airplay technisch überlegen. Tatsächlich werden Bluetooth-Verbindungen aber von den Geräteherstellern gern auf zweikanaliges 16 Bit/44,1 kHz limitiert, um Wiedergabeunterbrechungen durch zu geringe mögliche Bandbreite (beziehungsweise zu hohe Fehlerraten bei der für die gewählten Daten benötigten Bandbreite) gerade bei AptX wegen der verlustlosen Datenkompression vorzubeugen. Diese beiden Zahlen finden sich daher oft in den technischen Daten von Bluetooth-Geräten.

Wer wie ich seine Audiodaten erst per WLAN auf ein Tablet funkt, sie dort abspielt und dann per Bluetooth auf ein Gerät wie den Mu-So sendet, um sie zu hören, muss sich bewusst sein, dass sich alle negativen Eigenschaften der Drahtlosverbindungen summieren: Jitter des WLANs, Jitter der Bluetooth-Verbindung, beim Fehlen von AptX erneute Codierung in ein verlustbehaftetes Format und womöglich die genannten Empfangsprobleme, die sich in Wiedergabeaussetzern äußern.

Die zukünftige Bluetooth-Entwicklung zielt auf verbesserte Sicherheit ab, die neueste Spezifikation von 2014 ist 4.2 und wird zurzeit noch selten unterstützt. Windows 7 bietet Bluetooth 4.x nicht von Haus aus und nur mit speziellen Gerätetreibern der verwendeten Bluetooth-Hardware, Windows 8 aber schon und MacOS ist ab Version 10.5 (2007) Bluetooth 4.x-kompatibel.

Bluetooth, das haben wir oben gesehen, baut immer nur eine sogenannte Peer-To-Peer-Verbindung (völlig autark) auf, also ein Sender bedient einen Empfänger – ohne weitere Geräte dazwischen – auf einer eigenen Funkstrecke. Multiroom klappt mit Bluetooth also nicht. Es können aber mehrere Geräte unterschiedlichen Zwecks gleichzeitig unmittelbar nebeneinander genutzt werden, zum Beispiel eine Bluetooth-Computermaus und ein Audioempfänger (im Bild oben ein einfacher Bluetooth-Audioadapter von Logitech), der vom Rechner drahtlos mit Musik versorgt wird. Alle Geräte verbinden sich gleichzeitig und in ihren jeweiligen Steuersoftwares des verwendeten Computerbetriebssystems wird zum Beispiel die Bluetooth-Maus als Eingabegerät gewählt, in den Audioeinstellungen der Bluetooth-Empfänger als Audioausgabegerät.

Bluetooth-Audioausgabegerät und -Maus gleichzeitig
Bluetooth-Audioausgabegerät und -Maus gleichzeitig

Wir sehen das im Bild am Beispiel einer Bluetooth-Maus und des erwähnten Logitech-Audiogerätes, die beide gleichzeitig mit meinem MacBook Pro mit OSX-Version Yosemite verbunden sind. Weiter unten im Bild sehen wir den Naim Mu-So, der alternativ zum Logitech als Audioausgabegerät gewählt werden könnte. Zwei Audioausgabegeräte gleichzeitig sind aber nicht möglich, zwei Eingabegeräte (Tastatur, Maus etc.) hingegen schon. Das Betriebssystem regelt hier die Möglichkeiten.

Die Bluetooth-Praxis ist extrem simpel: Musik wird abgespielt, indem auf dem Sendegerät (Smartphone, Tablet, PC) eine App oder Software gestartet wird, die die oben genannten Daten abspielt (zum Beispiel ein Mediaplayer oder Internetradio). Bei meinem MacBook ist das der Mediaplayer „Decibel“. Nach den Einstellungen für Bluetooth (unter Windows und MacOS X sind dies die „Bluetooth-Einstellungen“, um die Verbindung herzustellen und anschließend „Sound“ beziehungsweise „Tonausgabe“ in den Systemeinstellungen, unter Android und iOS findet man alles unter „Bluetooth“) wird dieses Audiosignal digital an den Bluetooth-Audioempfänger sendet.

Audioausgabe auf Bluetooth an einem Smartphone
Audioausgabe auf Bluetooth an einem Smartphone

Bei neuen gesicherten Verbindungen ist oft der oben erwähnte Code einmalig vor einer erfolgreichen Verbindung am Sender fällig und muss eingetippt werden. Naims Mu-So benötigt dafür aber nur einen längeren Druck auf seine Input-Touchtaste oder bemüht seine eigene App, die auch das Musikabspielen als Mediaplayer/Streamer ermöglicht, ein Code wird nicht benötigt. Die Naim Mu-So-App auf meinem iPad errechnet also das Audiosignal aus MP3, FLAC oder welchem Dateiformat auch immer und sendet es per Bluetooth mit dem Audiocodec AptX an den Mu-So, der es mit dem eingebauten DAC wandelt, dann verstärkt und über die eingebauten Lautsprecher wiedergibt. Das iPad allein würde nicht ganz so laut und schön spielen … Es arbeiten hier also zwei Geräte in Echtzeit zusammen: Das iPad mit der App spielt ab, der Mu-So empfängt, wandelt, verstärkt und gibt wieder.

In Fällen von Audioübertragungen erfolgt das Abspielen des Signals nach dem Aufbau der Bluetooth-Verbindung sofort. Gestoppt wird durch Abschalten der Audioausgabe auf Bluetooth auf dem Mobilgerät/Computer. Die Wiedergabesteuerung erfolgt demnach immer auf dem Mobilgerät/Computer im Mediaplayer, auch wenn Bluetooth die Playersteuerung am Audioausgabegerät (hier der Mu-So) eigentlich direkt ermöglicht. Hier offenbaren sich aber Schwächen der Technik, da wohl zuweilen ein Standard nicht gesetzt ist oder verletzt wird – im Autoradio meines Mitsubishi ASX klappte die Wiedergabesteuerung auf meinem Android-Smartphone über den Touchscreen des Radios jedenfalls hartnäckig nicht, die reine Audioübertragung an sich aber problemlos (ohne AptX).

Damit fungiert ein Bluetooth-Audioempfänger praktisch als externes Soundgerät („Soundkarte“). Die Lautstärke wird am Empfänger hinsichtlich Maximallautstärke eingestellt und kann am Sender (digital) direkt im Mediaplayer (klanglich destruktiv) abgesenkt werden. Mit der seit Längerem verfügbaren Hochleistungs-Akkutechnik lassen sich auch komplett vom Stromnetz unabhängige Musikanlagen aufbauen, leistungsfähigere Geräte benötigen auf Empfängerseite wegen des Verstärkers dann aber doch einen Stromanschluss.

Der Sender kann während der Audioübertragung bewegt werden und sogar ganz in Taschen verschwinden. Sender können dabei wie wir gesehen haben die beliebten Smartphones oder PCs aller Betriebssysteme mit eingebautem Bluetooth-Hardwaremodul sein (gegebenenfalls mit entsprechendem Treiber) und Empfänger gibt es in allen Geschmacksrichtungen, vom highendigen All-in-one-Geräte à la Naim Mu-So bis hin zu Stecklösungen für vorhandene Audiosysteme wie zum Beispiel von Cambridge Audio in Form des BT100 oder fertig eingebaut in Verstärkern wie im NAD D3020 – oder wie erwähnt auch als Autoradio. Es sei gesagt, dass man die Abgrenzung des Bluetooth-Netzes von WLAN-Technik bisweilen an außen liegenden, getrennten Antennen bei einigen wenigen Geräten (wie zum Beispiel der Vorstufe NAC 272 von Naim Audio) erkennen kann. Bluetooth wird also, um das zusammenzufassen und abzuschließen, immer hardwareseitig explizit unterstützt oder nachgerüstet, es sind spezielle Hardwarebausteine und Antennen erforderlich.

Computer-Audio: Drahtlos-Technik und HiFi

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