iBeacon Anwendungen

Yuliy Khorolinskyy

Der folgende Text soll einen hoffentlich nicht allzu technischen Überblick über die Möglichkeiten der Beacon-Technologie bieten. Gegliedert nach Anwendungsbeispielen zeigen wir, was Beacons leisten können, aber auch welche Herausforderungen und Einschränkungen bestehen.

Da iBeacons relativ simple und kostengünstige Geräte sind, ist es ohne weiteres möglich eine ganze Menge davon an einem Standort zu verteilen. Sie können auch in wetterbeständigen Gehäusen im Freien angebracht werden. Das erlaubt eine genaue Positionsbestimmung via Trilateration auf dem Gerät des Benutzers. Im Gegensatz zu GPS und anderen herkömmlichen Methoden schließt das auch vertikale Koordinaten wie Stockwerk ein.

Die Beacons werden auf vorher festgelegten Punkten platziert. Diese werden auf einer digitalen  Karte markiert. Je nach vom Anbieter verwendeten zusätzlichen Positionierungstechnologien, gewünschter Genauigkeit und Anzahl der verwendeten Beacons erfolgt als nächstes ein Kalibrierungsschritt. Er ist notwendig, da unter realen Einsatzbedingungen die Sendeleistung jedes einzelnen Beacons sich etwas unterscheidet und außerdem Signale durch örtliche Gegebenheiten wie Mauern oder Metall beeinträchtigt werden. Dazu kommt, dass die Sender häufig mit kleinen Abweichungen gegenüber der Position auf der Karte angebracht werden müssen.

Mit den Daten der Kalibrierung ausgestattet, kann eine App in Echtzeit den Standort bestimmen. Dies geht durchaus mit einer Genauigkeit von bis zu einem Meter!

Was sind Anwendungen dafür?

Indoor Navigation 
Der offensichtlichste Einsatz ist Navigation in Innenräumen. Ob es einfach nur ein Service für die Kunden eines Shoppingcenters, eines Flughafens oder eines Sportstadions oder eine Hilfe für Einsatzkräfte im Ernstfall ist, die Genauigkeit erlaubt eine zuverlässige und aktuelle Routenführung durch mehrstöckige Gebäude und weitläufige Areale sowohl in geschlossenen Räumen, als auch auf offenem Gelände.

Kunden-Tracking 
Eine andere Anwendung liegt darin, die Daten über die Position eines Kunden zu sammeln und auszuwerten. So kann man nicht nur herausfinden wie viele Kunden ein Geschäft hatte, sondern auch wie sie eingekauft haben. Ob ein Produkt für einen Kunden interessant ist, kann z.B. daraus abgelesen werden, wie viel Zeit er oder sie vor dem jeweiligen Regal verbracht hat. Da die Daten mit einem bestimmten Kunden und weiteren Informationen über diesen assoziiert werden können (da er sich z.B. vorher in der App beim Kundenportal anmelden musste), sind groß angelegte statistische Analysen verschiedener Zielgruppen möglich. Aber auch dem einzelnen Kunden kann man dadurch personalisierte Werbung zukommen lassen.

Man könnte sogar im laufenden Betrieb beratungsbedürftige Kunden automatisch identifizieren und ihnen gezielt Hilfe anbieten

Durch Auswertung der Kundenpfade im Lokal kann man die Raumaufteilung optimieren und Ware sinnvoller platzieren. In größeren Einrichtungen kann man überlastete Knotenpunkte oder Stoßzeiten genau untersuchen und fundierte Lösungsstrategien entwickeln.

Eine weitere Anwendung: Geofencing

Anstatt meines Standorts kann mich auch interessieren, ob ich eine bestimmte Zone oder ein Gebiet betreten habe. Dabei ist es üblich in einer App bestimmte Gebiete nach ihren Geo-Koordinaten „einzuzäunen“ (daher der Begriff Geofencing) und bei Betreten oder Verlassen wird man dann vom System benachrichtigt. Die iBeacon-Technologie erlaubt nun auch innerhalb von Gebäuden solche Gebiete einzurichten.

Grundsätzlich ist aber nicht der Bereich, sondern, was sich dort befindet, von Bedeutung. Die geographischen Koordinaten sind deshalb dabei nur Mittel zum Zweck. Das Beacon kann man direkt an das Objekt von Interesse anbringen und somit das Gebiet automatisch danach definieren. Das ist besonders nützlich, wenn das Objekt sich bewegen kann. Mit den drei Zonen FAR, NEAR und IMMEDIATE legt gleich der Standard selbst drei praxisorientierte Abstufungen der Interaktion zwischen Nutzer und Objekt fest. Da bei FAR meist noch kein Sichtkontakt besteht, sollte in dieser Zone das Finden erleichtert werden. Mit NEAR ist der Nutzer in einer Entfernung, bei welcher nur noch wenige Objekte um seine Aufmerksamkeit konkurrieren. IMMEDIATE bedeutet, der Nutzer interessiert sich unmittelbar für den Gegenstand mit dem Beacon, hat vielleicht schon das Smartphone in der Hand und hält es dagegen.

Eine weitere Möglichkeit entsteht durch ortsunabhängige Beaconregionen. So könnte die gleiche Beaconkennung in allen Filialen eines Geschäftes die gleiche Abteilung repräsentieren. Eine zugehörige App würde dann in jeder Filiale die Abteilung automatisch unabhängig von ihrem tatsächlichen Standort erkennen. Bei der Eröffnung einer neuen Außenstelle müssen die Mitarbeiter nur die Beacons korrekt installieren und schon funktioniert die App auch da ohne Update.

Wofür kann man Geofencing nutzen?

Kontextbasierter Push 
Eine auf dem Endgerät eines potentiellen Kunden schon aufgespielte App hat die Möglichkeit den Nutzer über besondere Angebote oder Ereignisse aus dem Hintergrund zu benachrichtigen und so seine Aufmerksamkeit darauf zu lenken. Jetzt kann auch die reale Umgebung des Kunden eine Nachricht auslösen. Schlendert er gerade am Eingang des Geschäftes vorbei, kann er mit persönlichen Sonderangeboten hineingelockt werden (FAR). Ist er erstmal reingegangen, werden ihm besondere Schnäppchen oder Neuheiten der jeweiligen Abteilung, während er sie passiert, präsentiert (NEAR). Möchte er Näheres zu einem Produkt erfahren z.B. Verfügbarkeit in seiner Größe, muss er nur sein Handy dran halten, schon taucht eine detaillierte Produktseite auf dem Bildschirm auf (IMMEDIATE).

Weitere Verwendung hat das auch bei Sehenswürdigkeiten in der Stadt (POI) oder zur Orientierung (z.B. Kneipen in der Nähe). Auch die elektronischen Museumsführer können durch iBeacon + App komplett ersetzt werden. Möchte man die hinterlegte Erklärung zu einem Exponat abspielen, zeigt man einfach nur mit dem Handy darauf.

Automatisierung 
Wer sich für Hausautomation interessiert, kann jetzt ganz ohne Schalter die Beleuchtung kontrollieren. Verlässt man einen Raum (Das Telefon in der Tasche erkennt den Wechsel von NEAR zu FAR des in der Mitte des Raumes platzierten Beacons), wird dort das Licht abgeschaltet. Betritt man den nächsten Raum geht es dort von alleine an (FAR zu NEAR). 

Entfernt man sich vom Haus, schließt es sich ab. Beim Nachhausekommen wird man von einer selbständig öffnenden Tür begrüßt.

Auch bewegliche Roboter und Maschinen können stark davon profitieren, dass sie nicht erstmal eine komplexe Analyse ihrer Umgebung machen müssen, um eine banale Information darüber zu erhalten. Zwei Quadrocopter könnten beispielsweise nie in der Luft zusammenstoßen, wenn beide sich gegenseitig und ihre Entfernung an einem Beaconsignal erkennen würden.

Beacons als Einstiegspunkt für weitere Services

Wie schon angedeutet kann ein Beacon auch als ein Einstieg für tiefergehende Interaktion eingesetzt werden. Dabei signalisiert das Beacon mit seiner ID der entsprechenden App, dass in diesem Bereich ein bestimmter Service verfügbar ist, und wie man diesen erreicht. Weitere Kommunikation kann dann über das Beacon selbst, falls sich dahinter ein komplexeres Gerät verbirgt, oder auf andere Weise z.B. über WLAN durchgeführt werden. Was auf diese Weise für Anwendungen entstehen können, limitiert nur die Phantasie. Die Verwendung des iBeacon Standards erleichtert aber die Umsetzung, weil schon genormte Hardware und erprobte Software existiert, die damit umgehen kann. Warum also das Rad neu erfinden?

Payment  Im September 2013 stellte PayPal den PayPal Beacon vor, welches in Geschäften installiert werden kann. Dieses Gerät ist kein iBeacon, nutzt aber ebenfalls Bluetooth LE auf die gleiche Art und Weise wie Apples Produkt. Es ist sozusagen ein iBeacon, das sich nicht an die Spezifikation hält. Das Gerät beherrscht aber auch WLAN und ist mit dem Zahlungssystem des Verkäufers verbunden. Nachdem das Smartphone eines Kunden, welches die PayPal App installiert hat, die Anwesenheit eines solchen Beacons festgestellt hat, kann die App einen komplexeren Authentifizierungsprozess anstoßen, um bargeldlos bezahlen zu können. Am Ende wird die Bezahlung über einen generierten Code, welchen der Kunde dem Verkäufer mitteilen oder an der Kasse einscannen muss, abgewickelt. Möchte der Kunde diese Funktion nicht nutzen, wird die App einfach nicht auf das unverschlüsselte Signal des Beacons reagieren. Es werden somit keine Daten vom Smartphone aus übermittelt und die Privatsphäre des Nutzers ist sicher. Die Markteinführung war für Anfang 2014 angekündigt, doch schon seit längerer Zeit ist nichts mehr davon zu hören. Aus welchen Gründen auch immer PayPal sich dagegen entschieden hat, das Konzept zeigt eine konkrete Umsetzung von bargeldloser Bezahlung, welche durch ein Beacon eingeleitet wird. Die neuen digitalen Zahlungsmethoden Google Wallet und Apple Pay benutzen beide die NFC Technologie. Doch noch ist unklar wie die Zukunft des Mobile Payment aussehen wird und welche Rolle dabei möglicherweise Beacons spielen werden.

Herausforderungen 

Der Einsatz von iBeacons muss trotz der ganzen aufgezählten Möglichkeiten wohlüberlegt sein, denn er bringt auch einige Herausforderungen mit sich.

Interferenzen und Ungenauigkeit  
Als Bluetooth LE Gerät ist ein iBeacon ja nichts anderes als ein Sender von elektromagnetischen Wellen. Bluetooth Classic und Bluetooth LE senden beide im 2,4 GHz Frequenzband. Das bedeutet, dass andere Geräte, welche mit ähnlichen Frequenzen arbeiten die Übertragung stören oder selbst gestört werden können. Das können WLAN Hotspots, schnurlose Telefone oder sogar Mikrowellen sein. Zwar ist BLE für Robustheit besonders mit parallel eingesetztem WLAN entwickelt worden, trotzdem wird ein Beacon, das man direkt über eine WLAN-Antenne platziert nicht besonders gut erkennbar sein. Auch Hindernisse, sei es eine Wand, ein Metallgestell oder der menschliche Körper, schwächen das Signal stark ab. Da die Signalstärke aber zur Bestimmung des Abstands benutzt wird, ist die Genauigkeit der Bestimmung nur im Bereich IMMEDIATE sichergestellt. Dreht man sich mit dem Smartphone in der Hand von einem Beacon weg, kann in extremen Fällen die gemessene Entfernung von IMMEDIATE zu FAR wechseln. Bringt man die kleinen Sender an metallischen Oberflächen an, können Reflektionen entstehen, welche die Zuordnung des Signals ebenfalls erschweren.

Schulung des Personals  
Ein Weg die Genauigkeit zu verbessern liegt darin mehr iBeacons anzubringen. Aber wo ist denn nun ein guter Ort dafür? Die Antwort darauf muss, wenn es um Präzision geht (z.B. für Navigation), sehr genau überlegt sein. Außerdem gibt es Entscheidungen, die beim Anbringen jedes einzelnen Beacons getroffen werden müssen. Das dafür benötigte Fachwissen kann man bei Mitarbeitern nicht voraussetzen. Es müssen also entsprechende Schulungen beim Personal durchgeführt werden, falls diese mit der Installation oder Wartung des Beaconnetzes zu tun haben.

(Content-) Management  
In einer App, welche die Beaconsignale richtig interpretieren soll, muss eine Liste der IDs und ihrer Bedeutungen hinterlegt oder zumindest verfügbar sein. Das bedeutet, dass jedes Beacon katalogisiert werden muss. Bei zehn Beacons kann man das noch per Hand machen, was macht man aber bei 100 oder 1.000? Noch schwieriger wird die Situation bei Navigationsanwendungen. Hier muss jedem Beacon auch noch eine Position im Raum zugeordnet sein und, weicht diese von der tatsächlichen Position nur leicht ab, sinkt die Genauigkeit der Ortsbestimmung direkt in den Keller.

Das System muss auch nach der Installation gepflegt werden, denn wenn die iBeacons batteriebetrieben sind, müssen die Batterien oder die Beacons selbst von Zeit zu Zeit ausgetauscht werden. Findet ein Umbau oder Umverteilung der Einrichtung statt, müssen auch den entsprechenden IDs neue Bedeutungen zugeordnet werden oder die Sender selbst den Standort mitwechseln. Es entsteht ein nicht zu unterschätzender Verwaltungsaufwand. Ein weiteres Problem ist: Wie findet man überhaupt ein kaputtes iBeacon? Es sendet nicht und es kann auch in seiner simpelsten Implementierung niemanden davon in Kenntnis setzen, dass es nicht mehr funktioniert. Es müssen also entweder regelmäßig Kontrollen durchgeführt werden oder die iBeacons benötigen eine eigene Intelligenz. Aus den hier angeführten Gründen ist unbedingt auf die Supportdienstleistungen der Anbieter in diesem Feld unbedingt zu achten.

Sicherheit  
Die von iBeacons über Bluetooth LE ausgestrahlten Nachrichten sind in ihrer Natur grundsätzlich öffentlich und ungesichert. Diese Nachrichtenpakete können also von jedem gelesen und zu böswilligen Zwecken repliziert werden. Normalerweise sollte das kein Problem sein, da in den Paketen keine sicherheitsrelevanten Informationen enthalten sind. Dennoch ist bis dato unklar ob aus kriminellem Interesse oder reinem Vandalismus wegen angebrachte Fremdbeacons, welche aus falschen Positionen die kopierten Signale versenden, eine reine Unannehmlichkeit oder tatsächlich ein Sicherheitsrisiko darstellen. Vor dem langfristigen Einsatz sollte deshalb jedes auf iBeacons basierende System auf Robustheit überprüft werden.

Hat eine Anwendung hohe Ansprüche an die Sicherheit, können iBeacons nur für den ersten Kommunikationsschritt verwendet werden. Die tatsächliche Übertragung muss dann über andere gesicherte Kanäle erfolgen, wie das z.B. beim PayPal Beacon der Fall ist.

Der Weg auf das Gerät des Nutzers  
Wie schon erwähnt, das eigentliche Potential der iBeacons kann erst durch die App auf dem Gerät des Endnutzers entfaltet werden. Dieser hat auch die Macht daraus Hier muss der Kunde vorsichtig behandelt werden. Keiner wird sich eine Anwendung installieren, die lediglich ausspioniert. Es müssen also für den Kunden interessante Funktionen vorhanden sein. Auf der anderen Seite würde eine App, die pausenlos mit Werbung spammt, nur eine schlechte User Experience erzeugen und ebenfalls keine Chance haben auf dem Gerät zu bleiben. Werden Nutzer häufig mit unangenehmen Erfahrungen im Zusammenhang mit iBeacons konfrontiert, könnte die öffentliche Akzeptanz für die gesamte Technologie schwinden. Somit trägt jeder, der iBeacons einsetzen möchte, auch ein Stück weit Verantwortung für die Zukunft dieses Marktes. Der Nutzer muss außerdem gewillt sein das Bluetooth-Radio einzuschalten, was potentiell höheren Energieverbrauch bedeutet. Denn ohne Bluetooth können keine Beacons gefunden werden. Auch der Umgang mit den gesammelten Daten ist immer eine heikle Frage.

Der sinnvollste Weg ist, dem Nutzer von vorneherein ehrlich zu begegnen und ihn über die Verwendung von iBeacons in der App genau aufzuklären. Ist dann der Vorteil der Nutzung größer als der Einsatz, werden Kunden auch bereit sein die Technologie zu benutzen. Das zwingt Entwickler dazu auf die Bedürfnisse des Kunden einzugehen um dafür mit ausführlichen Informationen zur Nutzung ihrer Dienstleistung belohnt zu werden. Und davon profitieren im Endeffekt alle.


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