Bluetooth eller wifi - hva er best for ditt nye trådløse produkt?

Det er mange trådløse standarder til din disposisjon når du lager et nytt produkt. Hvert valg har sitt eget sett med fordeler og ulemper. Det kommer virkelig an på målet ditt. I denne artikkelen skal vi se på de tre mest populære trådløse standardene for kort rekkevidde, inkludert: Bluetooth Classic, Bluetooth Low-Energy (BLE) og WiFi Direct.

Behovet for fart

Hvis høyhastighets dataoverføring er det mest kritiske kravet til produktet ditt, er sannsynligvis WiFi Direct det beste valget. Alle har hørt om WiFi, men få vet om WiFi Direct. Selv om det er i endring. Standard WiFi krever et tilgangspunkt. Så hvis du vil overføre data fra en enhet til en annen, må den passere gjennom tilgangspunktet. WiFi Direct har hastighetsfordelene med WiFi uten behov for tilgangspunkt. Data kan overføres direkte fra en enhet til en annen akkurat som med Bluetooth.

Hastighets sammenligning
Trådløs standard	Hastighet
Bluetooth lavenergi	1 Mbps
Bluetooth Classic	2-3 Mbps
Wifi-Direct	100-250 Mbps

WiFi Direct har en maksimal dataoverføringshastighet på omtrent 10 ganger den hastigheten som kan oppnås med Bluetooth Classic. Så hvis du for eksempel trenger å streame video, spesielt HD-video, trenger du den raskeste trådløse tilkoblingen. Det er ingen måte Bluetooth vil være raskt nok, så du må nesten helt sikkert tilby WiFi Direct-tilkobling.

I den andre enden av hastighetsspekteret er Bluetooth Low-Energy (også kalt Bluetooth Smart) som er omtrent 2-3 ganger tregere enn Bluetooth Classic, eller 20-30 ganger tregere enn WiFi Direct. Den brukes vanligvis til å overføre små mengder intermitterende data, for eksempel sensoravlesninger (temperatur, akselerasjon, etc.) eller kanskje GPS-koordinater.

Når du trenger å overføre data hele tiden, for eksempel når du streamer lyd, må du vanligvis bruke Bluetooth Classic. Bluetooth Classic er optimalisert for streaming-applikasjoner, mot BLE som er optimalisert for korte, sjeldne utbrudd av data.

Det er imidlertid mulig å bruke BLE for streaming av lyd, men ikke i samme kvalitet som med Bluetooth Classic. For eksempel, Bluetooth stack leverandør, Searan LLC kan gi deg en tilpasset Bluetooth LE stack som tillater lyd streaming.

Overføringsrekkevidde

WiFi Direct har en maksimal rekkevidde på ca. 200 fot, sammenlignet med bare ca. 50 fot, vanligvis for Bluetooth (klassisk og lavenergi). Det økte utvalget av WiFi Direct er mulig på grunn av den høyere overføringseffekten som brukes av WiFi Direct.

Avveien er batterilevetid, og denne økte overføringskraften vil tømme et lite batteri mye raskere enn noen av Bluetooth-standardene.

Rekkeviddesammenligning
Bluetooth lavenergi	50 fot typisk, men opp 1500 fot med rekkeviddeutvidelse
Bluetooth Classic	50 fot vanligvis, men opptil 3000 fot med rekkeviddeutvidelse
Wifi-Direct	200 fot

Men vent litt… ting er ikke alltid så enkle. Det er noen unntak. Først og fremst er det faktisk forskjellige klasser av Bluetooth-sendere. De fleste Bluetooth-produkter bruker en klasse 2-sender med en rekkevidde på rundt 50 fot som tidligere nevnt. Men det er mulig å bruke en klasse 1-sender med en rekkevidde nærmere 300 fot. Men akkurat som med WiFi Direct koster høyere overføringseffekt redusert batterilevetid.

Ved å bruke en rekkeviddeutviderkrets (som hovedsakelig består av en veldig følsom mottaker) kan du øke rekkevidden med Bluetooth ytterligere. For eksempel tilbyr Bluetooth-modulleverandør Bluegiga en langdistanse BLE-modul (BLE121LR) med en rekkevidde på opptil 1500 fot. De tilbyr også en Bluetooth Classic langdistansemodul (WT41) med en rekkevidde på opptil 3000 fot!

Det er enda et unntak. I noen applikasjoner er det faktisk mulig for Bluetooth (til og med lavenergiversjonen) å overføre over et større område enn WiFi Direct mens du fortsatt bruker veldig lite strøm. Dette er mulig på grunn av en fantastisk funksjon som heter mesh-nettverk.

Normalt for å sende data fra enhet A til enhet C, må du danne en direkte kobling mellom A og C. Men med nettverksnettverk kan du i stedet sende data fra enhet A til enhet C via enhet B. Så hvis enhet B tilfeldigvis er midt mellom A og C, da kan A og C være dobbelt så langt fra hverandre som normalt er tillatt. Dette er fordi enhet B fungerer som et relé, eller på mange måter en signalforsterker. Denne ideen kan utvides og muliggjør et stort nettverk av sammenkoblede enheter med lav effekt spredt over en stor avstand. Faktisk kan opptil 65.000 enheter være sammenkoblet ved hjelp av mesh.

En ledende produsent av Bluetooth-mikrochips kalt CSR begynte å inkludere mesh-nettverk med sine Bluetooth Low-Energy-chips i 2014. Så langt er de den eneste chipprodusenten som tilbyr mesh med BLE. Jeg tviler imidlertid på at det vil være tilfelle mye lenger.

Det er muligheten for å få en tilpasset Bluetooth-stack utviklet for å tillate nettverksnettverk med andre brikker, eller med Bluetooth Classic. Jeg vet at Bluetooth stack-leverandøren Searan har muligheten til å legge til mesh-nettverk i Bluetooth-stakkene sine.

Strøm / batterilevetid / batteristørrelse

Høyere hastighet og lengre direkte overføringsområde korrelerer med høyere strømforbruk og dermed kortere batterilevetid. Så hvis batterilevetid eller batteristørrelse er viktig for produktet ditt, blir strømforbruket kritisk.

Bluetooth Low-Energy (BLE) er den klare vinneren når det gjelder lavt strømforbruk. Den ble primært utviklet for Internet of Things-applikasjoner som mange ganger trenger å kjøre fra et lite, enkelt klokkebatteri. En BLE-enhet kan kjøre i et år eller to på et enkelt klokkebatteri. Dette er først og fremst mulig fordi denne typen produkter er designet for å bare overføre innimellom. For eksempel kan en BLE-enhet bare overføre data i 1 sekund en gang i minuttet. Dette betyr at enheten er inaktiv i 59/60 = 98,3% av tiden.

Kompatibilitet

Hvis kompatibilitet med eldre smarttelefoner er avgjørende for produktet ditt, kan Bluetooth Classic være det beste valget. Alle smarttelefoner støtter Bluetooth Classic, men bare moderat nyere telefoner støtter BLE og WiFi Direct.

Rekkeviddesammenligning
Bluetooth lavenergi	Alle versjoner	Alle versjoner
Bluetooth Classic	Versjon 4.3 eller nyere	Versjon 4S eller nyere
Wifi-Direct	Versjon 4.0 eller nyere	Versjon 5S eller nyere

Det beste fra to verdener: Bluetooth Dual-Mode

For noen applikasjoner er Bluetooth Classic det beste valget, og andre ganger er Bluetooth Low-Energy det beste alternativet. For eksempel, kanskje du foretrekker Bluetooth Low-Energy for å spare batterilevetid, men du vil også tillate kompatibilitet med eldre smarttelefoner.

Den beste løsningen kan være Bluetooth Dual-Mode. Når du kommuniserer med nyere telefoner, kan du bruke batterisparende BLE-modus, men når du trenger å koble til eldre telefoner, kan du velge Klassisk modus. De fleste av Bluetooth-brikkeprodusentene og modulleverandørene tilbyr dual-mode Bluetooth-løsninger.

Sikkerhet

Alle de tre trådløse standardene tilbyr et høyt sikkerhetsnivå. Imidlertid bruker WiFi 256-biters kryptering versus Bluetooth (Classic og LE), bruker bare 128-biters kryptering. I de fleste tilfeller er Bluetooths sikkerhetsnivå tilstrekkelig, men hvis sikkerhet er avgjørende for produktet ditt, kan WiFi Direct være det bedre alternativet.

Sammendrag

Som det alltid er tilfelle med ingeniørarbeid, er det avveininger mellom de forskjellige løsningene. Ingen løsning er best i alle applikasjoner. Du må bestemme hvilke kriterier som er viktigst for produktet ditt. Dette kan være enkelt eller komplisert. Hvis hastighet er alt du bryr deg om, er valget ditt enkelt. Eller hvis batterilevetiden er din viktigste bekymring, er valget ditt ganske enkelt. Men hvis du bryr deg både om hastighet og strømforbruk, blir valget ditt mer komplekst.

Å bestemme hvilke spesifikasjoner som er de viktigste for ditt produkt, er alltid et utfordrende aspekt av produktutviklingen. Velkommen til en verden av produktutvikling der ingenting er virkelig enkelt. Hvis det var enkelt, ville hvert selskap være like vellykket som Apple.

om forfatteren

John Teel er president for Predictable Designs, et selskap som hjelper gründere, nyetablerere, produsenter, oppfinnere og små selskaper med å bringe nye elektroniske produkter til markedet. John var tidligere senior designingeniør for Texas Instruments hvor han laget elektroniske design som nå brukes i millioner av produkter (inkludert noen fra Apple). Han er også en vellykket gründer som utviklet sitt eget produkt, fikk det produsert i Asia og solgt i hundrevis av detaljhandelssteder i flere land. Last ned hans gratis jukseark: 15 trinn for å utvikle ditt nye elektroniske produkt.