Bluetooth eller wifi - hvilket er bedst til dit nye trådløse produkt?

Der er adskillige trådløse standarder til din rådighed, når du opretter et nyt produkt. Hvert valg har sit eget sæt fordele og ulemper. Det afhænger virkelig af dit mål. I denne artikel skal vi se på de tre mest populære trådløse standarder til korte afstande, herunder: Bluetooth Classic, Bluetooth Low-Energy (BLE) og WiFi Direct.

Behovet for hastighed

Hvis højhastighedsdataoverførsel er det mest kritiske krav til dit produkt, er WiFi Direct sandsynligvis det bedste valg. Alle har hørt om WiFi, men få kender til WiFi Direct. Selvom det ændrer sig. Standard WiFi kræver et adgangspunkt. Så hvis du vil overføre data fra en enhed til en anden, skal de passere gennem adgangspunktet. WiFi Direct har hastighedsfordelene ved WiFi uden behov for et adgangspunkt. Data kan overføres direkte fra en enhed til en anden ligesom med Bluetooth.

Hastighedssammenligning
Trådløs standard	Hastighed
Bluetooth lavenergi	1 Mbps
Bluetooth Classic	2-3 Mbps
Wifi-direkte	100-250 Mbps

WiFi Direct har en maksimal dataoverførselshastighed på ca. 10x den hastighed, der kan opnås med Bluetooth Classic. Så hvis dit produkt f.eks. Har brug for at streame video, især high-definition video, har du brug for den hurtigste trådløse forbindelse mulig. Der er ingen måde, hvorpå Bluetooth vil være hurtig nok, så du skal næsten helt sikkert tilbyde WiFi Direct-forbindelse.

I den anden ende af hastighedsspektret er Bluetooth Low-Energy (også kaldet Bluetooth Smart), som er ca. 2-3 gange langsommere end Bluetooth Classic eller 20-30x langsommere end WiFi Direct. Det bruges typisk til transmission af små mængder af intermitterende data, såsom sensoraflæsninger (temperatur, acceleration osv.) Eller måske GPS-koordinater.

Når du har brug for konstant at overføre data, f.eks. Når du streamer lyd, skal du normalt bruge Bluetooth Classic. Bluetooth Classic er optimeret til streaming-applikationer versus BLE, som er optimeret til korte, sjældne udbrud af data.

Det er dog muligt at bruge BLE til streaming af lyd, men ikke i samme kvalitet som med Bluetooth Classic. For eksempel kan Bluetooth stack-udbyder, Searan LLC give dig en brugerdefineret Bluetooth LE-stack, der tillader lydstreaming.

Transmissionsområde

WiFi Direct har en maksimal rækkevidde på ca. 200 fod sammenlignet med kun ca. 50 fod typisk for Bluetooth (klassisk og lavenergi). Det øgede udvalg af WiFi Direct er muligt på grund af den højere transmissionskraft, der bruges af WiFi Direct.

Afvejningen er batteriets levetid, og denne øgede transmissionskraft vil dræne et lille batteri meget hurtigere end begge Bluetooth-standarder.

Range Sammenligning
Bluetooth lavenergi	50 ft typisk, men op 1.500 ft med rækkevidde
Bluetooth Classic	50 ft typisk, men op til 3.000 ft med rækkevidde
Wifi-direkte	200 fod

Men vent et øjeblik… ting er ikke altid så enkle. Der er nogle undtagelser. Først og fremmest er der faktisk forskellige klasser af Bluetooth-sendere. De fleste Bluetooth-produkter bruger en klasse 2-sender med en rækkevidde på omkring 50 fod som tidligere nævnt. Men det er muligt at bruge en klasse 1-sender med et interval tættere på ca. 300 fod. Men ligesom med WiFi Direct kommer den højere transmissionskraft til bekostning af reduceret batterilevetid.

Ved at bruge et rækkeviddeudvidelseskredsløb (som for det meste består af en meget følsom modtager) kan du øge rækkevidden med Bluetooth endnu mere. For eksempel tilbyder Bluetooth-moduludbyder Bluegiga et langtrækkende BLE-modul (BLE121LR) med en rækkevidde op til omkring 1.500 fod. De tilbyder også et Bluetooth Classic langtrækkende modul (WT41) med en rækkevidde op til 3.000 fod!

Der er endnu en undtagelse. I nogle applikationer er det faktisk muligt for Bluetooth (endda versionen med lav energi) at transmittere over et større område end WiFi Direct, mens det stadig bruger meget lidt strøm. Dette er muligt på grund af en fantastisk funktion kaldet mesh-netværk.

Normalt for at sende data fra enhed A til enhed C skal du danne en direkte forbindelse mellem A og C. Men med netværksnetværk kan du i stedet sende data fra enhed A til enhed C via enhed B. Så hvis enhed B tilfældigvis er halvvejs mellem A og C, så kan A og C være dobbelt så langt fra hinanden som normalt tilladt. Dette skyldes, at enhed B fungerer som et relæ eller på mange måder en signalforstærker. Denne idé kan udvides, hvilket muliggør et stort netværk af sammenkoblede enheder med lav effekt spredt over en stor afstand. Faktisk kan op til 65.000 enheder sammenkobles ved hjælp af mesh.

En førende producent af Bluetooth-mikrochips kaldet CSR begyndte at inkludere mesh-netværk med deres Bluetooth Low-Energy-chips i 2014. Indtil videre er de de eneste chipproducenter, der tilbyder mesh med BLE. Jeg tvivler dog på, at det vil være tilfældet meget længere.

Der er mulighed for at få en brugerdefineret Bluetooth-stack udviklet til at muliggøre mesh-netværk med andre chips eller med Bluetooth Classic. Jeg ved, at Bluetooth stack-udbyderen Searan har muligheden for at tilføje mesh-netværk til deres Bluetooth-stakke.

Strøm / batterilevetid / batteristørrelse

Højere hastighed og længere direkte transmissionsområde korrelerer med højere strømforbrug og dermed kortere batterilevetid. Så hvis batteriets levetid eller batteristørrelse er vigtig for dit produkt, bliver strømforbruget kritisk.

Bluetooth Low-Energy (BLE) er den klare vinder med hensyn til lavt strømforbrug. Det blev primært udviklet til Internet of Things-applikationer, som mange gange skal køre fra et lille, enkelt urbatteri. En BLE-enhed kan køre i et år eller to på et enkelt urbatteri. Dette er primært muligt, fordi disse typer produkter er designet til kun at transmittere lejlighedsvis. For eksempel kan en BLE-enhed kun sende data i 1 sekund en gang i minuttet. Dette betyder, at enheden er inaktiv i 59/60 = 98,3% af tiden.

Kompatibilitet

Hvis kompatibilitet med ældre smartphones er afgørende for dit produkt, kan Bluetooth Classic være det bedste valg. Alle smartphones understøtter Bluetooth Classic, men kun moderat nyere telefoner understøtter BLE og WiFi Direct.

Range Sammenligning
Bluetooth lavenergi	Alle versioner	Alle versioner
Bluetooth Classic	Version 4.3 eller nyere	Version 4S eller nyere
Wifi-direkte	Version 4.0 eller nyere	Version 5S eller nyere

Bedste af to verdener: Bluetooth Dual-Mode

For nogle applikationer er Bluetooth Classic til tider det bedste valg, og andre gange er Bluetooth Low-Energy den bedre mulighed. For eksempel foretrækker du måske Bluetooth Low-Energy for at spare batterilevetid, men du vil også tillade kompatibilitet med ældre smartphones.

Den bedste løsning kan være Bluetooth Dual-Mode. Når du kommunikerer med nyere telefoner, kan du bruge batteribesparende BLE-tilstand, men når du har brug for at linke til ældre telefoner, kan du vælge Classic-tilstand. De fleste af Bluetooth-chipproducenterne og moduludbydere tilbyder Bluetooth-løsninger med dobbelt tilstand.

Sikkerhed

Alle tre trådløse standarder tilbyder et højt sikkerhedsniveau. WiFi bruger dog 256 bit kryptering versus Bluetooth (Classic og LE) bruger kun 128 bit kryptering. I de fleste tilfælde er Bluetooths sikkerhedsniveau tilstrækkeligt, men hvis sikkerheden er kritisk for dit produkt, kan WiFi Direct være den bedre mulighed.

Resumé

Som det altid er tilfældet med ingeniørarbejde, er der kompromiser mellem de forskellige løsninger. Ingen løsning er bedst i alle applikationer. Du skal beslutte, hvilke kriterier der er vigtigst for dit produkt. Dette kan være enkelt eller komplekst. Hvis hastighed er alt hvad du holder af, så er dit valg let. Eller hvis batteriets levetid er dit primære problem, så er dit valg ret simpelt. Men hvis du er ligeglad med både hastighed og strømforbrug lige så bliver dit valg mere komplekst.

At beslutte, hvilke specifikationer der er mest kritiske for dit produkt, er altid et udfordrende aspekt af produktudviklingen. Velkommen til en verden af ​​produktudvikling, hvor intet er virkelig simpelt. Hvis det var let, ville enhver virksomhed være lige så succesrig som Apple.

Om forfatteren

John Teel er præsident for Predictable Designs, en virksomhed, der hjælper iværksættere, startups, producenter, opfindere og små virksomheder med at bringe nye elektroniske produkter på markedet. John var tidligere senior designingeniør for Texas Instruments, hvor han skabte elektroniske designs, der nu bruges i millioner af produkter (inklusive nogle fra Apple). Han er også en succesrig iværksætter, der udviklede sit eget produkt, fik det produceret i Asien og solgt i hundreder af detailsteder i flere lande. Download hans gratis snydeark: 15 trin til at udvikle dit nye elektroniske produkt.