Bluetooth або Wi-Fi - що найкраще підходить для вашого нового бездротового продукту?

Під час створення нового продукту у вашому розпорядженні безліч бездротових стандартів. Кожен вибір має свій набір переваг і недоліків. Це насправді залежить від вашої мети. У цій статті ми розглянемо три найпопулярніші стандарти бездротового зв'язку короткого діапазону, включаючи: Bluetooth Classic, Bluetooth Low-Energy (BLE) та WiFi Direct.

Потреба в швидкості

Якщо швидкісна передача даних є найбільш важливою вимогою для вашого продукту, то, швидше за все, найкращим вибором буде WiFi Direct. Всі чули про WiFi, але мало хто знає про WiFi Direct. Хоча це змінюється. Для стандартного Wi-Fi потрібна точка доступу. Отже, якщо ви хочете передати дані з одного пристрою на інший, вони повинні проходити через точку доступу. WiFi Direct має швидкісні переваги WiFi без потреби в точці доступу. Дані можуть передаватися безпосередньо з одного пристрою на інший, як і через Bluetooth.

Порівняння швидкості
Стандарт бездротового зв'язку	Швидкість
Bluetooth з низьким енергоспоживанням	1 Мбіт / с
Bluetooth Classic	2-3 Мбіт / с
Wifi-Direct	100-250 Мбіт / с

WiFi Direct має максимальну швидкість передачі даних, яка приблизно в 10 разів перевищує швидкість, яку можна отримати за допомогою Bluetooth Classic. Так, наприклад, якщо для вашого продукту потрібно транслювати відео, особливо відео високої чіткості, вам знадобиться найшвидше бездротове підключення. Bluetooth не буде досить швидким, тому вам майже напевно потрібно буде запропонувати зв’язок WiFi Direct.

На іншому кінці спектру швидкості знаходиться Bluetooth Low-Energy (також званий Bluetooth Smart), який приблизно в 2-3 рази повільніший за Bluetooth Classic або в 20-30 разів повільніше, ніж WiFi Direct. Зазвичай він використовується для передачі невеликої кількості періодичних даних, таких як показання датчика (температура, прискорення тощо) або, можливо, координати GPS.

Коли вам потрібно постійно передавати дані, наприклад, під час потокового передавання аудіо, вам, як правило, потрібно використовувати Bluetooth Classic. Bluetooth Classic оптимізований для потокових програм проти BLE, який оптимізований для коротких, рідкісних пакетів даних.

Однак можна використовувати BLE для потокового передавання звуку, але не такої якості, як у Bluetooth Classic. Наприклад, постачальник стеків Bluetooth, компанія Searan LLC може надати вам власний стек Bluetooth LE, який дозволяє передавати аудіо.

Діапазон передачі

WiFi Direct має максимальний діапазон близько 200 футів, порівняно із лише 50 футами, як правило, для Bluetooth (класичний та низькоенергетичний). Збільшений діапазон WiFi Direct можливий завдяки більшій потужності передачі, що використовується WiFi Direct.

Компромісом є час автономної роботи, і це збільшення потужності передачі дозволить розрядити невелику батарею набагато швидше, ніж будь-який стандарт Bluetooth.

Порівняння дальності
Bluetooth з низьким енергоспоживанням	Зазвичай 50 футів, але більше 1500 футів з подовжувачем дальності
Bluetooth Classic	Зазвичай 50 футів, але до 3000 футів з подовжувачем дальності
Wifi-Direct	200 футів

Але зачекайте хвилинку… все не завжди так просто. Є деякі винятки. Перш за все, насправді існують різні класи передавачів Bluetooth. Більшість продуктів Bluetooth використовують передавач класу 2 з радіусом дії близько 50 футів, як було зазначено раніше. Але можна використовувати передавач класу 1 з радіусом дії близько 300 футів. Але, як і у випадку з WiFi Direct, більша потужність передачі відбувається за рахунок зменшення часу автономної роботи.

Використовуючи схему розширення діапазону (яка в основному складається з дуже чутливого приймача), ви можете ще більше збільшити дальність за допомогою Bluetooth. Наприклад, постачальник модулів Bluetooth Bluegiga пропонує модуль BLE великого діапазону (BLE121LR) з радіусом дії до 1500 футів. Вони також пропонують дальний модуль Bluetooth Classic (WT41) з радіусом дії до 3000 футів!

Є ще один виняток. У деяких додатках насправді можливо, що Bluetooth (навіть версія з низьким енергоспоживанням) передає в більшому діапазоні, ніж WiFi Direct, при цьому використовуючи дуже мало енергії. Це можливо завдяки чудовій функції, яка називається mesh networking.

Зазвичай для надсилання даних з пристрою A на пристрій C ви повинні формувати прямий зв'язок між A і C. Але за допомогою мережевих мереж ви можете замість цього надсилати дані з пристрою A на пристрій C через пристрій B. Отже, якщо пристрій B виявляється на півдорозі між A і С, тоді А і С можуть бути вдвічі більше, ніж зазвичай, дозволено. Це пов’язано з тим, що пристрій B виконує функцію реле або, багато в чому, підсилювача сигналу. Цю ідею можна розширити, зробивши можливим велику мережу взаємопов’язаних пристроїв малої потужності, розподілених на велику відстань. Фактично, до 65000 пристроїв можуть бути зв’язані між собою за допомогою мережі.

Провідний виробник мікросхем Bluetooth під назвою CSR почав включати мережеві мережі зі своїми чіпами Bluetooth з низьким енергоспоживанням у 2014 році. Поки що вони є єдиними виробниками чіпів, які пропонують мережу з BLE. Однак я сумніваюся, що так буде набагато довше.

Існує можливість створити власний стек Bluetooth, щоб дозволити мережеві мережі з іншими чіпами або з Bluetooth Classic. Я знаю, що постачальник стеків Bluetooth Searan має можливість додавати мережеві мережі до своїх стеків Bluetooth.

Живлення / Час роботи акумулятора / Розмір акумулятора

Більш висока швидкість та більший діапазон прямої передачі корелюють із більшим використанням енергії та, таким чином, меншим часом автономної роботи. Отже, якщо час роботи батареї або розмір батареї важливі для вашого виробу, тоді використання енергії стає критичним.

Bluetooth з низьким енергоспоживанням (BLE) є безперечним переможцем щодо низького енергоспоживання. Він був розроблений в першу чергу для додатків Інтернету речей, які багато разів повинні працювати від невеликої батареї на один годинник. Пристрій BLE може працювати рік-два на одній батареї годинника. Це можливо насамперед тому, що ці типи продуктів призначені для передачі лише зрідка. Наприклад, пристрій BLE може передавати дані лише 1 секунду один раз на хвилину. Це означає, що пристрій не працює 59/60 = 98,3% часу.

Сумісність

Якщо сумісність зі старими смартфонами є критично важливою для вашого продукту, то Bluetooth Classic може бути найкращим вибором. Всі смартфони підтримують Bluetooth Classic, але лише помірно новіші телефони підтримують BLE та WiFi Direct.

Порівняння дальності
Bluetooth з низьким енергоспоживанням	Всі версії	Всі версії
Bluetooth Classic	Версія 4.3 або новіша	Версія 4S або пізніша
Wifi-Direct	Версія 4.0 або новіша	Версія 5S або пізніша

Найкраще з двох світів: подвійний режим Bluetooth

Для деяких додатків часом найкращим вибором є Bluetooth Classic, а інколи кращим варіантом є Bluetooth Low-Energy. Наприклад, можливо, ви віддаєте перевагу Bluetooth з низьким енергоспоживанням для економії часу автономної роботи, але ви також хочете дозволити сумісність зі старими смартфонами.

Найкращим рішенням може бути Bluetooth Dual-Mode. Під час спілкування з новішими телефонами ви можете використовувати режим BLE, який економить заряд батареї, але коли вам потрібно зв’язати старі телефони, ви можете вибрати класичний режим. Більшість виробників мікросхем Bluetooth і постачальників модулів пропонують дворежимні рішення Bluetooth.

Безпека

Всі три стандарти бездротового зв'язку забезпечують високий рівень безпеки. Однак WiFi використовує 256-бітове шифрування, а Bluetooth (класичне та LE) - лише 128-бітове. У більшості випадків рівень безпеки Bluetooth є достатнім, але якщо безпека є критично важливою для вашого продукту, то кращим варіантом може бути WiFi Direct.

Резюме

Як це завжди буває з машинобудуванням, між різними рішеннями існують компроміси. Жодне рішення не є найкращим у всіх додатках. Вам потрібно вирішити, які критерії найважливіші для вашого товару. Це може бути просто або складно. Якщо швидкість - це все, про що ви дбаєте, то ваш вибір простий. Або якщо час роботи від акумулятора - це ваша головна проблема, тоді ваш вибір досить простий. Але якщо ви однаково дбаєте і про швидкість, і про енергоспоживання, тоді ваш вибір стає більш складним.

Вирішення, які технічні характеристики є найбільш важливими для вашого продукту, завжди є складним аспектом розробки продукту. Ласкаво просимо у світ розробки продуктів, де ніщо не є по-справжньому простим. Якби це було легко, кожна компанія мала б такий же успіх, як Apple.

Про автора

Джон Тіл є президентом компанії Predictable Designs, яка допомагає підприємцям, стартапам, виробникам, винахідникам та невеликим компаніям виводити на ринок нові електронні продукти. Джон раніше був старшим інженером-конструктором у Texas Instruments, де він створював електронні конструкції, які зараз використовуються у мільйонах продуктів (включаючи деякі від Apple). Він також успішний підприємець, який розробив власний продукт, виготовив його в Азії та продавав у сотнях торгових точок у багатьох країнах. Завантажте його безкоштовну шпаргалку: 15 кроків до розробки вашого нового електронного продукту.