Bluetooth eller wifi - vilket är bäst för din nya trådlösa produkt?

Det finns många trådlösa standarder till ditt förfogande när du skapar en ny produkt. Varje val har sin egen uppsättning fördelar och nackdelar. Det beror verkligen på ditt mål. I den här artikeln ska vi titta på de tre mest populära trådlösa standarderna för kort räckvidd, inklusive: Bluetooth Classic, Bluetooth Low-Energy (BLE) och WiFi Direct.

Behovet av hastighet

Om höghastighetsdataöverföring är det mest kritiska kravet för din produkt är WiFi Direct troligen det bästa valet. Alla har hört talas om WiFi, men få känner till WiFi Direct. Även om det förändras. Standard WiFi kräver en åtkomstpunkt. Så om du vill överföra data från en enhet till en annan måste den passera genom åtkomstpunkten. WiFi Direct har hastighetsfördelarna med WiFi utan behov av en åtkomstpunkt. Data kan överföras direkt från en enhet till en annan precis som med Bluetooth.

Hastighetsjämförelse
Trådlös standard	Fart
Bluetooth Low-Energy	1 Mbps
Bluetooth Classic	2-3 Mbps
Wifi-direkt	100-250 Mbps

WiFi Direct har en maximal dataöverföringshastighet på cirka 10 gånger den hastighet som kan uppnås med Bluetooth Classic. Så om du till exempel behöver strömma video, särskilt högupplöst video, behöver du snabbast möjliga trådlösa anslutning. Det finns inget sätt att Bluetooth kommer att vara tillräckligt snabbt, så du behöver nästan säkert erbjuda WiFi Direct-anslutning.

I andra änden av hastighetsspektrumet finns Bluetooth Low-Energy (även kallad Bluetooth Smart) vilket är ungefär 2-3 gånger långsammare än Bluetooth Classic eller 20-30x långsammare än WiFi Direct. Den används vanligtvis för att sända små mängder av intermittent data, såsom sensoravläsningar (temperatur, acceleration, etc.) eller kanske GPS-koordinater.

När du behöver ständigt överföra data, till exempel när du strömmar ljud, behöver du vanligtvis använda Bluetooth Classic. Bluetooth Classic är optimerad för strömmande applikationer, kontra BLE som är optimerad för korta, sällsynta dataskurar.

Det är dock möjligt att använda BLE för streaming av ljud, men inte i samma kvalitet som med Bluetooth Classic. Till exempel kan Bluetooth-stackleverantören Searan LLC förse dig med en anpassad Bluetooth LE-stack som möjliggör ljudströmning.

Sändningsintervall

WiFi Direct har en maximal räckvidd på cirka 200 fot, jämfört med endast cirka 50 fot, vanligtvis för Bluetooth (klassisk och låg energi). Det ökade utbudet av WiFi Direct är möjligt på grund av den högre överföringseffekten som används av WiFi Direct.

Avvägningen är batteriets livslängd och den ökade överföringseffekten tömmer ett litet batteri mycket snabbare än någon Bluetooth-standard.

Områdesjämförelse
Bluetooth Low-Energy	50 fot vanligtvis, men upp till 1500 fot med räckviddsförlängare
Bluetooth Classic	50 fot vanligtvis, men upp till 3000 fot med räckviddsförlängare
Wifi-direkt	200 fot

Men vänta lite… saker är inte alltid så enkla. Det finns några undantag. Först och främst finns det faktiskt olika klasser av Bluetooth-sändare. De flesta Bluetooth-produkter använder en klass 2-sändare med en räckvidd på 50 fot som tidigare nämnts. Men det är möjligt att använda en klass 1-sändare med ett område närmare cirka 300 fot. Men precis som med WiFi Direct kostar den högre överföringseffekten en minskad batteritid.

Genom att använda en range extender-krets (som mestadels består av en mycket känslig mottagare) kan du öka räckvidden med Bluetooth ytterligare. Till exempel erbjuder Bluetooth-modulleverantören Bluegiga en långväga BLE-modul (BLE121LR) med en räckvidd upp till cirka 1500 fot. De erbjuder också en Bluetooth Classic-långdistansmodul (WT41) med en räckvidd på upp till 3000 fot!

Det finns ännu ett undantag. I vissa applikationer är det faktiskt möjligt för Bluetooth (även lågenergiversionen) att sända över ett större intervall än WiFi Direct medan du fortfarande använder mycket lite ström. Detta är möjligt på grund av en fantastisk funktion som heter mesh-nätverk.

Normalt för att skicka data från enhet A till enhet C måste du bilda en direktlänk mellan A och C. Men med nätverksnätverk kan du istället skicka data från enhet A till enhet C via enhet B. Så om enhet B råkar vara halvvägs mellan A och C, då kan A och C vara dubbelt så långt ifrån varandra som normalt är tillåtet. Detta beror på att enhet B fungerar som ett relä, eller på många sätt som en signalbooster. Denna idé kan utökas så att ett stort nätverk av sammankopplade enheter med låg effekt sprids över ett stort avstånd. Faktum är att upp till 65 000 enheter kan vara sammankopplade med nät.

En ledande tillverkare av Bluetooth-mikrochips med namnet CSR började inkludera nätverksnätverk med sina Bluetooth Low-Energy-chips 2014. Hittills är de den enda chiptillverkaren som erbjuder mesh med BLE. Jag tvivlar dock på att det kommer att vara fallet mycket längre.

Det finns möjlighet att få en anpassad Bluetooth-stack utvecklad för att möjliggöra nätverksnätverk med andra marker eller med Bluetooth Classic. Jag vet att Bluetooth-stackleverantören Searan har möjlighet att lägga till nätverksnätverk till sina Bluetooth-stackar.

Ström / batteritid / batteristorlek

Högre hastighet och längre direktöverföringsområde korrelerar med högre energiförbrukning och därmed kortare batteritid. Så om batteriets livslängd eller batteristorlek är viktigt för din produkt blir strömförbrukningen kritisk.

Bluetooth Low-Energy (BLE) är den tydliga vinnaren när det gäller låg energiförbrukning. Den utvecklades främst för Internet of Things-applikationer som många gånger behöver köras från ett litet batteri med en enda klocka. En BLE-enhet kan köras i ett år eller två på ett klockbatteri. Detta är främst möjligt eftersom dessa typer av produkter är utformade för att bara sändas ibland. Till exempel kan en BLE-enhet bara överföra data i 1 sekund en gång per minut. Det betyder att enheten är inaktiv 59/60 = 98,3% av tiden.

Kompatibilitet

Om kompatibilitet med äldre smartphones är avgörande för din produkt kan Bluetooth Classic vara det bästa valet. Alla smartphones stöder Bluetooth Classic, men endast måttligt nyare telefoner stöder BLE och WiFi Direct.

Områdesjämförelse
Bluetooth Low-Energy	Alla versioner	Alla versioner
Bluetooth Classic	Version 4.3 eller senare	Version 4S eller senare
Wifi-direkt	Version 4.0 eller senare	Version 5S eller senare

Det bästa av två världar: Bluetooth Dual-Mode

För vissa applikationer ibland är Bluetooth Classic det bästa valet, och andra gånger är Bluetooth Low-Energy det bättre alternativet. Till exempel kanske du föredrar Bluetooth Low-Energy för att spara batteritid, men du vill också tillåta kompatibilitet med äldre smarta telefoner.

Den bästa lösningen kan vara Bluetooth Dual-Mode. När du kommunicerar med nyare telefoner kan du använda batterisparläget BLE-läge, men när du behöver länka till äldre telefoner kan du välja klassiskt läge. De flesta Bluetooth-chiptillverkare och modulleverantörer erbjuder Bluetooth-lösningar med dubbla lägen.

säkerhet

Alla tre trådlösa standarder erbjuder en hög säkerhetsnivå. WiFi använder dock 256-bitars kryptering jämfört med Bluetooth (Classic och LE) använder endast 128-bitars kryptering. I de flesta fall är Bluetooths säkerhetsnivå tillräcklig, men om säkerhet är avgörande för din produkt kan WiFi Direct vara det bättre alternativet.

Sammanfattning

Som alltid är fallet med teknik finns det avvägningar mellan de olika lösningarna. Ingen lösning är bäst i alla applikationer. Du måste bestämma vilka kriterier som är viktigast för din produkt. Detta kan vara enkelt eller komplicerat. Om hastighet är allt du bryr dig om är ditt val enkelt. Eller om batteriets livslängd är ditt främsta bekymmer är ditt val ganska enkelt. Men om du bryr dig om både hastighet och energianvändning lika då blir ditt val mer komplext.

Att bestämma vilka specifikationer som är mest kritiska för din produkt är alltid en utmanande aspekt av produktutvecklingen. Välkommen till en värld av produktutveckling där ingenting är riktigt enkelt. Om det var lätt skulle varje företag vara lika framgångsrikt som Apple.

Om författaren

John Teel är president för Predictable Designs, ett företag som hjälper entreprenörer, nystartade företag, tillverkare, uppfinnare och småföretag att ta med sig nya elektroniska produkter på marknaden. John var tidigare senior designingenjör för Texas Instruments där han skapade elektroniska mönster som nu används i miljontals produkter (inklusive några från Apple). Han är också en framgångsrik entreprenör som utvecklade sin egen produkt, lät den tillverkas i Asien och sålde på hundratals butiker i flera länder. Ladda ner hans gratis fuskark: 15 steg för att utveckla din nya elektroniska produkt.