Bluetooth или wifi - кое е най-доброто за новия ви безжичен продукт?

Има многобройни безжични стандарти на ваше разположение при създаването на нов продукт. Всеки избор има свой набор от предимства и недостатъци. Това наистина зависи от вашата цел. В тази статия ще разгледаме трите най-популярни безжични стандарта с малък обхват, включително: Bluetooth Classic, Bluetooth Low-Energy (BLE) и WiFi Direct.

Нуждата от скорост

Ако високоскоростното предаване на данни е най-критичното изискване за вашия продукт, тогава най-вероятно WiFi Direct ще бъде най-добрият избор. Всички са чували за WiFi, но малцина знаят за WiFi Direct. Въпреки че това се променя. Стандартният WiFi изисква точка за достъп. Така че, ако искате да прехвърлите данни от едно устройство на друго, то трябва да премине през точката за достъп. WiFi Direct има предимствата на скоростта на WiFi, без да е необходима точка за достъп. Данните могат да се предават директно от едно устройство на друго, точно както при Bluetooth.

Сравнение на скоростта
Безжичен стандарт	Скорост
Bluetooth с ниска енергия	1 Mbps
Bluetooth Classic	2-3 Mbps
Wifi-Direct	100-250 Mbps

WiFi Direct има максимална скорост на трансфер на данни около 10 пъти по-голяма от скоростта, която може да се получи с Bluetooth Classic. Така например, ако вашият продукт трябва да предава поточно видео, особено видео с висока разделителна способност, ще ви е необходима възможно най-бързата безжична връзка. Няма начин Bluetooth да бъде достатъчно бърз, така че почти сигурно ще трябва да предложите WiFi Direct свързаност.

В другия край на скоростния спектър е Bluetooth Low-Energy (наричан още Bluetooth Smart), който е около 2-3 пъти по-бавен от Bluetooth Classic или 20-30x по-бавен от WiFi Direct. Обикновено се използва за предаване на малки количества периодични данни, като показания на сензора (температура, ускорение и т.н.) или GPS координати.

Когато трябва постоянно да предавате данни, например при поточно предаване на аудио, обикновено ще трябва да използвате Bluetooth Classic. Bluetooth Classic е оптимизиран за стрийминг на приложения, в сравнение с BLE, който е оптимизиран за кратки, редки пакети данни.

Възможно е обаче да използвате BLE за стрийминг на аудио, но не със същото качество като при Bluetooth Classic. Например, доставчикът на Bluetooth стек, Searan LLC може да ви предостави персонализиран стек Bluetooth LE, който позволява поточно предаване на аудио.

Обхват на предаване

WiFi Direct има максимален обхват от около 200 фута, в сравнение с само около 50 фута, обикновено за Bluetooth (класически и нискоенергиен). Увеличеният обхват на WiFi Direct е възможен поради по-високата мощност на предаване, използвана от WiFi Direct.

Компромисът е живота на батерията и тази увеличена мощност на предаване ще изтощи малка батерия много по-бързо от Bluetooth стандарта.

Сравнение на обхвата
Bluetooth с ниска енергия	50 фута обикновено, но до 1500 фута с удължител на обхвата
Bluetooth Classic	50 фута обикновено, но до 3000 фута с удължител на обхвата
Wifi-Direct	200 фута

Но почакайте малко… нещата не винаги са толкова прости. Има някои изключения. На първо място, всъщност има различни класове Bluetooth предаватели. Повечето Bluetooth продукти използват предавател клас 2 с обхват около 50 фута, както беше посочено по-рано. Но е възможно да се използва предавател клас 1 с обхват по-близо до около 300 фута. Но, както при WiFi Direct, по-високата мощност на предаване се дължи на намаления живот на батерията.

Използвайки схема за удължаване на обхвата (която се състои предимно от много чувствителен приемник), можете да увеличите обхвата с Bluetooth още повече. Например, доставчикът на Bluetooth модули Bluegiga предлага BLE модул с голям обсег (BLE121LR) с обхват до около 1500 фута. Те също така предлагат Bluetooth Classic модул за голям обсег (WT41) с обхват до 3000 фута!

Има още едно изключение. В някои приложения всъщност е възможно Bluetooth (дори версията с ниска енергия) да предава в по-голям обхват от WiFi Direct, като същевременно използва много малко енергия. Това е възможно благодарение на страхотна функция, наречена мрежова мрежа.

Обикновено, за да изпращате данни от устройство A към устройство C, трябва да формирате директна връзка между A и C. Но с мрежова мрежа можете вместо това да изпращате данни от устройство A към устройство C чрез устройство B. Така че, ако устройство B се окаже на половината път между A и С, тогава А и С могат да бъдат два пъти по-далеч от нормално позволеното. Това е така, защото устройство B действа като реле или в много отношения усилвател на сигнала. Тази идея може да бъде разширена, което прави възможно голяма мрежа от взаимосвързани устройства с ниска мощност, разпръснати на голямо разстояние. Всъщност до 65 000 устройства могат да бъдат свързани помежду си с помощта на мрежа.

Водещ производител на Bluetooth микрочипове, наречен CSR, започна да включва мрежови мрежи със своите Bluetooth нискоенергийни чипове през 2014 г. Засега те са единственият производител на чипове, който предлага мрежа с BLE. Съмнявам се обаче, че това ще бъде много по-дълго.

Има възможност да се разработи персонализиран Bluetooth стек, който да позволява мрежова мрежа с други чипове или с Bluetooth Classic. Знам, че доставчикът на Bluetooth стекове Searan има възможността да добавя мрежови мрежи към своите Bluetooth стекове.

Захранване / Живот на батерията / Размер на батерията

По-високата скорост и по-дългият обхват на директно предаване корелират с по-голямото използване на енергия и по този начин по-кратък живот на батерията. Така че, ако животът на батерията или размерът на батерията са важни за вашия продукт, тогава потреблението на енергия става критично.

Bluetooth Low-Energy (BLE) е категоричният победител по отношение на ниското потребление на енергия. Той е разработен предимно за приложения на Internet of Things, които много пъти трябва да работят от малка батерия с един часовник. Устройството BLE може да работи година или две с една батерия на часовника. Това е възможно преди всичко, защото тези видове продукти са проектирани да предават само от време на време. Например, BLE устройство може да предава данни само за 1 секунда веднъж в минута. Това означава, че устройството не работи 59/60 = 98,3% от времето.

Съвместимост

Ако съвместимостта със старите смартфони е от решаващо значение за вашия продукт, тогава Bluetooth Classic може да е най-добрият избор. Всички смартфони поддържат Bluetooth Classic, но само умерено по-новите телефони поддържат BLE и WiFi Direct.

Сравнение на обхвата
Bluetooth с ниска енергия	Всички версии	Всички версии
Bluetooth Classic	Версия 4.3 или по-нова	Версия 4S или по-нова
Wifi-Direct	Версия 4.0 или по-нова	Версия 5S или по-нова

Най-доброто от два свята: Bluetooth двоен режим

За някои приложения понякога Bluetooth Classic е най-добрият избор, а в други случаи Bluetooth Low-Energy е по-добрият вариант. Например, може би предпочитате Bluetooth Low-Energy, за да спестите живота на батерията, но също така искате да разрешите съвместимост с по-стари смарт телефони.

Най-доброто решение може да бъде Bluetooth Dual-Mode. Когато общувате с по-нови телефони, можете да използвате BLE режим за пестене на батерия, но когато трябва да се свържете със стари телефони, можете да изберете Класически режим. Повечето производители на Bluetooth чипове и доставчици на модули предлагат двурежимни Bluetooth решения.

Сигурност

И трите безжични стандарта предлагат високо ниво на сигурност. WiFi обаче използва 256-битово криптиране, а Bluetooth (Classic и LE) използва само 128-битово криптиране. В повечето случаи нивото на сигурност на Bluetooth е достатъчно, но ако сигурността е от решаващо значение за вашия продукт, тогава WiFi Direct може да е по-добрият вариант.

Обобщение

Както винаги е случаят с инженерството, има компромиси между различните решения. Никое решение не е най-доброто във всички приложения. Трябва да решите кои критерии са най-важни за вашия продукт. Това може да е просто или сложно. Ако скоростта е всичко, което ви интересува, изборът ви е лесен. Или ако животът на батерията е вашата основна грижа, тогава изборът ви е доста прост. Но ако се грижите както за скоростта, така и за потреблението на енергия, изборът ви става по-сложен.

Решаването кои спецификации са най-важни за вашия продукт винаги е предизвикателен аспект от развитието на продукта. Добре дошли в света на разработването на продукти, където нищо не е наистина просто. Ако беше лесно, всяка компания щеше да бъде толкова успешна, колкото Apple.

за автора

Джон Тийл е президент на Predictable Designs, компания, която помага на предприемачи, стартиращи фирми, производители, изобретатели и малки компании да предлагат нови електронни продукти на пазара. Джон е бивш старши инженер в Texas Instruments, където създава електронни дизайни, използвани в милиони продукти (включително някои от Apple). Той също така е успешен предприемач, който разработи свой собствен продукт, произведен в Азия и продаван в стотици търговски обекти в множество страни. Изтеглете безплатния му мамят: 15 стъпки за разработване на вашия нов електронен продукт.