Beacons, iBeacons und Eddystone – ein Überblick

Für ein wirklich tolles und technisch anspruchsvolles Projekt aus unserem Haus, haben wir uns in den vergangenen Monaten intensiv mit Beacon-Technologie beschäftigt. Wir haben für das altehrwürdige Hamburger Wahrzeichen, den Michel eine App entwickelt, mit der sich Besucher frei in den Räumen der Kirche bewegen können und an unterschiedlichen Punkten automatisch informative und hörenswerte Geschichten auf ihrem Smartphone angeboten bekommen. Wer sich inhaltlich über das Projekt informieren möchte, kann dies hier auf unserem Blog tun.

Der Umgang mit iBeacons ist in Deutschland immer noch relativ ungewohnt. Der Begriff geistert zwar seit Längerem durch die unterschiedlichsten Branchen, auf entsprechenden Konferenzen und Marketingseiten wird fortwährend der große Siegeszug angekündigt und doch haben die wenigsten von uns bereits wirkliche Erfahrungen mit dieser Technologie sammeln können.

Wir dachten es wäre daher mal gut, eine kleine Übersicht zu erstellen, die einige Begriffe erklärt, in Zusammenhang setzt und nicht zuletzt etwas Licht ins Dunkel der Buzzword-Hölle bringt ; )

Beacon-Technologie

Wenn man von Beacons spricht, meint man im Allgemeinen meistens Sender, die sich der Bluetooth Low Energy (BLE) Technologie bedienen und denen ein einheitliches Kommunikationsprotokoll zur Lokalisierung zugrunde liegt. BLE ist eine Funktechnologie, die als eine Weiterentwicklung vom herkömmlichen Bluetooth verstanden werden kann und mancherorts synonym auch als Bluetooth Smart bezeichnet wird. BLE ist nicht abwärtskompatibel mit vorigen Versionen, die als Bluetooth Classic bezeichnet werden. Laut Angaben der Bluetooth Special Interest Group wird Bluetooth Low Energy von Android ab Version 4.3 und bei Apple bereits ab iOS 5 unterstützt. Aus Performanzgründen haben wir für unser Projekt die Gerätefreigaben ab Android 4.4 und iOS 8 festgelegt. Wie bei Funktechnologien üblich, findet auch hier die Kommunikation zwischen einem Sender und einem Empfänger statt. Der Empfänger ist in diesem Fall in der Regel das Smartphone, schauen wir uns also zunächst die Sender an.

In den letzten Jahren ist die Zahl an Anbietern von Beacons geradezu explodiert. Für unser jüngstes Projekt haben wir uns eine Vielzahl von Herstellern angeschaut und schließlich mit Starter-Kits von Bekupi und Estimote experimentiert. Letztendlich fiel unsere Wahl dann auf die Produkte von Estimote. Zum einen fanden wir sie einfach etwas schicker, zum anderen gibt es mittlerweile bereits eine große Entwickler-Community, die sich mit den Produkten beschäftigt, Probleme diskutiert und Hilfestellungen bietet. Egal, für welchen Hersteller Ihr Euch entscheiden werdet, viel interessanter ist doch: Was werdet Ihr mit dieser Technologie anstellen?

"Beacon" ist Englisch und bedeutet Leuchtfeuer oder auch Leuchtturm.
„Beacon“ ist englisch und bedeutet Leuchtfeuer oder auch Leuchtturm. (Ja, wir fanden das Bild einfach schön)

Manchmal ist es etwas schade, zu sehen wie neue Technologien in den Markt eingeführt bzw. dem Anwender vorgestellt werden. Rabattmarken, Treuepunkte und Werbeaktionen: Sind sie der beste „Botenstoff“, um uns nachhaltig mit einer neuen Technologie bekanntzumachen? Wohl eher nein. Wäre unser Verhältnis zum Buchdruck bspw. heute ähnlich positiv, hätte er zunächst Flyer und Prospekte in die mittelalterlichen Dörfer gebracht? Wir denken nicht. Unserem Verständnis nach, sollte die Technik niemals im Vordergrund stehen. Es ist nicht attraktiv, einen QR-Code einzuscannen, genauso wenig wie sein Bluetooth zu aktivieren oder ähnliches. Attraktiv können aber die Inhalte oder besser gesagt, das Erlebnis sein, welches mich hinter dieser technischen Anforderung erwartet. Etwas, das mich interessiert, mit dem ich spielen oder für das ich mich auf anderem Wege begeistern kann. Nicht auszudenken, was passiert wäre, hätten wir den allseits so „beliebten“ QR-Code auf anderem Wege kennengelernt.

Wer jetzt übrigens neugierig geworden ist, wie es in so einem Beacon ausschaut, kann sich das mal bei den Kollegen von beekn.net anschauen.

iBeacons und Eddystone

Neben der BLE Technologie war eingangs von einheitlichen Kommunikationsprotokollen die Rede. Hier wollen wir nun kurz auf die zwei Alternativen, iBeacon und Eddystone eingehen.

Das iBeacon Protokoll wurde – das kleine „i“ lässt es bereits erahnen – von Apple entwickelt. „Offiziell“ funktionierte dieser Standard lange Zeit deshalb auch nur unter iOS, wenngleich natürlich eine Vielzahl an Android SDKs bereitstanden, um den reibungslosen Ablauf auch hier zu gewährleisten. Sender, die sich dem iBeacon Protokoll bedienen senden ausschließlich Informationen zur eigenen Identität (UUID, Major und Minor). Die UUID ist 32 Ziffern lang und identifiziert jeweils einen Sender. Durch die Werte Major und Minor können die Beacons gruppiert oder auch dem selben Ereignis, Inhalt, Aktion etc. zugewiesen werden.

Eddystone ist Googles Antwort auf den iBeacon-Standard und direkt vom Start plattformübergreifend angelegt. Der Quelltext ist unter Open-Source-Lizenz frei zugänglich, z.B. hier auf GitHub. Neben der gesendeten UUID kann Eddystone auch direkt URLs ausliefern und somit könnte perspektivisch sogar auf eine dazugehörige App verzichtet werden, da Informationen direkt im Browser dargestellt werden können. Um trotzdem Privatsphäre und einen gewissen Sicherheitstandard zu gewährleisten, nutzt Eddystone sog. Ephemeral Identifiers (EID). Aber dazu vielleicht ein anderes Mal mehr…Wer sich mal eingehender mit den Möglichkeiten von Eddystone beschäftigen möchte, dem sei dieser informative und unterhaltsame Vortrag von Peter (Product Manager Eddystone; Google) auf der letzten I/O Entwicklerkonferenz ans Herz gelegt.

iOS und Android – Kompatibilität ist anspruchsvoll

Schauen wir uns jetzt mal die möglichen Empfänger dieses Signal an. In unserem Fall also Smartphones von Besuchern auf denen die App installiert ist. Kompatibilität ist ein wichtiger Punkt, wenn man wirklich große Projekte umsetzen möchte, die von vielen Menschen genutzt werden. Der Hamburger Michel hat bspw. 1,5 Millionen Besucher im Jahr. Hier kann man nicht mehr von einer spitzen, klar definierten Zielgruppe sprechen. Die unterschiedlichsten Gerätetypen treffen auf Nutzer mit z.T. ganz unterschiedlicher Affinität und Erfahrung im Umgang mit Technik. Dies stellt sowohl gesteigerte Anforderungen an die technische Kompatibilität, als auch an die Gestaltung der Bedienoberfläche sowie der gesamten UX.

Wie generell bei der Entwicklung von Apps, kann einem das Thema Fragmentierung des Smartphone-Marktes und Versionierung der Betriebssysteme schon einige Kopfschmerzen bereiten. Bei unseren Tests wurde deutlich, dass selbst baugleiche iPhones mit unterschiedlichem OS, z.T. Signalstärken anders interpretieren. Hier bekommt man dann eine Vorstellung davon, wie komplex eine Optimierung erst im Android Segment aussieht. Nach Angaben von Google selbst, läuft derzeit immer noch mehr als ein Drittel aller Android-Geräte mit Version 4.4. (Kitkat). Das ist übrigens im Herbst 2013 erschienen…

Energie- und Signalmanagement

Je anspruchsvoller das geplante Anwendungsszenario ist, umso wichtiger wird die Installation und Feinjustierung der Beacons vor Ort. Über die Positionierung im Objekt lassen sich bereits erste Raumaufteilungen vornehmen. Der Idealfall ist hier natürlich: Die App empfängt nur ein Signal und führt daraufhin die gewünschte Aktion aus. Die Realität ist natürlich oftmals erheblich komplexer: Die Signale verschiedener Beacons werden empfangen und überlagern sich, andere Besucher stören das Signal oder – wie bei unserem neuesten Projekt – die Beacons dürfen nicht sichtbar im Raum angebracht werden.

Die Beacons selbst können hinsichtlich ihres Sendeintervalls und ihrer Signalstärke verändert werden. Grundsätzlich gilt hierbei natürlich: Je kürzer der Sendeintervall oder je stärker das Signal, umso höher der Stromverbrauch bzw. umso kürzer die Batterielebensdauer. Bei Projekten, die auf mehrere Jahre angelegt sind, lohnt es sich auf jeden Fall vorab genau zu planen, wie man so effizient wie möglich zum gewünschten Ergebnis gelangt. Die durchschnittliche Lebensdauer einer Batterie in einem Estimote Beacon liegt laut Hersteller bei etwa 2 Jahren. Dies ist jedoch – wie bereits angemerkt – stark abhängig von den Einstellungen Sendeintervall und Signalstärke und kann in der realen Anwendungsumgebung eine Lebensdauer von ca. 9 Monaten bis 3 Jahren bedeuten.

NFC vs. Bluetooth

Zum Schluss möchten wir hier noch kurz eine kleine Gegenüberstellung von den zwei Funkstandards NFC und Bluetooth Smart vornehmen. Beide eigenen sich zur drahtlosen Datenübertragung und werden deshalb gerne in einem Atemzug genannt. Was auf den ersten Blick ähnlich ausschaut, ist in der Realität doch in seinen Anwendungsmöglichkeiten weit voneinander getrennt. Wir konzentrieren uns bei diesem Vergleich daher nur auf Eigenschaften, die für unser Anwendungsszenario von Bedeutung waren.

Das größte Manko der NFC-Technologie ist ein Punkt, bei dem die Technik selbst völlig unschuldig ist. Hier geht es leider viel mehr um Firmenpolitik: Der im iPhone verbaute NFC-Chip kann nur von Apples eigenen Diensten, wie z.B. Apple Pay gelesen und interpretiert werden. Selbiges gilt auch für andere Produkte des eher verschlossenen Herstellers aus Cupertino, wie bspw. die Apple Watch.

Dabei hat NFC eigentlich auch ganz klare Vorteile, denn im Gegensatz zu Bluetooth muss sich der Anwender nicht selbst um die Verbindung kümmern, sondern sich lediglich mit seinem Smartphone in unmittelbare Nähe zum Sender begeben. Hier liegt dann aber auch schon ein weiterer gefühlter Nachteil dieser Technologie, denn der maximal zulässige Abstand zwischen Sender und Empfänger beträgt bei NFC aktuell noch lediglich etwa zehn Zentimeter. Abgesehen von mobilen Bezahlsystemen, ist das dann doch etwas sehr nah für die meisten Anwendungszwecke.

Der Ausblick auf Bluetooth 5.0 (Anfang 2017) ist übrigens auch sehr vielversprechend. So soll sich die Reichweite etwa vervierfachen und eine achtfache Steigerung der Übertragungskapazität erreicht werden. Dies soll bei gleichem oder sogar niedrigerem Stromverbrauch möglich sein. Wir sind gespannt!

Arbeitet Ihr eventuell gerade an eigenen Projekten, bei denen Beacon-Technologie, iBeacons oder sogar Eddystone zum Einsatz kommen? Seid Ihr auf eine Anwendung aufmerksam geworden, die diese Technik besonders kreativ nutzt und nicht nur Bonuspunkte verteilt? Meldet Euch sehr gerne bei uns. Wir freuen uns immer, von Euch zu hören!

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