Bluetooth of wifi - wat is het beste voor uw nieuwe draadloze product?

Bij het maken van een nieuw product staan er tal van draadloze standaarden tot uw beschikking. Elke keuze heeft zijn eigen voor- en nadelen. Het hangt echt af van je doel. In dit artikel gaan we kijken naar de drie meest populaire draadloze standaarden voor kort bereik, waaronder: Bluetooth Classic, Bluetooth Low-Energy (BLE) en WiFi Direct.

De behoefte aan snelheid

Als datatransmissie op hoge snelheid de belangrijkste vereiste is voor uw product, is WiFi Direct waarschijnlijk de beste keuze. Iedereen heeft gehoord van wifi, maar weinigen kennen wifi direct. Hoewel dat aan het veranderen is. Standaard wifi vereist een toegangspunt. Dus als u gegevens van het ene apparaat naar het andere wilt overbrengen, moet dit via het toegangspunt gaan. WiFi Direct heeft de snelheidsvoordelen van WiFi zonder dat er een access point nodig is. Gegevens kunnen net als bij Bluetooth rechtstreeks van het ene apparaat naar het andere worden verzonden.

Snelheidsvergelijking
Draadloze standaard	Snelheid
Bluetooth Low-Energy	1 Mbps
Bluetooth Klassieker	2-3 Mbps
Wifi Direct	100-250 Mbps

WiFi Direct heeft een maximale gegevensoverdrachtsnelheid van ongeveer 10x de snelheid die haalbaar is met Bluetooth Classic. Dus als uw product bijvoorbeeld video moet streamen, met name high-definition video, heeft u de snelst mogelijke draadloze verbinding nodig. Bluetooth zal op geen enkele manier snel genoeg zijn, dus u zult vrijwel zeker WiFi Direct-connectiviteit moeten bieden.

Aan de andere kant van het snelheidsspectrum bevindt zich Bluetooth Low-Energy (ook wel Bluetooth Smart genoemd), dat ongeveer 2-3x langzamer is dan Bluetooth Classic, of 20-30x langzamer dan WiFi Direct. Het wordt meestal gebruikt voor het verzenden van kleine hoeveelheden intermitterende gegevens, zoals sensormetingen (temperatuur, versnelling, enz.) Of misschien GPS-coördinaten.

Als u constant gegevens moet verzenden, zoals bij het streamen van audio, heeft u meestal Bluetooth Classic nodig. Bluetooth Classic is geoptimaliseerd voor streamingtoepassingen, terwijl BLE is geoptimaliseerd voor korte, niet-frequente gegevensuitbarstingen.

Het is echter mogelijk om BLE te gebruiken voor het streamen van audio, maar niet in dezelfde kwaliteit als bij Bluetooth Classic. De Bluetooth-stackprovider Searan LLC kan u bijvoorbeeld een aangepaste Bluetooth LE-stack bieden waarmee audiostreaming mogelijk is.

Zendbereik

WiFi Direct heeft een maximaal bereik van ongeveer 60 meter, vergeleken met slechts ongeveer 15 meter typisch voor Bluetooth (Classic en Low-Energy). Het grotere bereik van WiFi Direct is mogelijk door het hogere zendvermogen van WiFi Direct.

De afweging is de levensduur van de batterij en dit verhoogde zendvermogen zorgt ervoor dat een kleine batterij veel sneller leegloopt dan beide Bluetooth-standaards.

Bereikvergelijking
Bluetooth Low-Energy	50 ft typisch, maar 1.500 ft hoger met range extender
Bluetooth Klassieker	50 ft typisch, maar tot 3.000 ft met range extender
Wifi Direct	200ft

Maar wacht even… dingen zijn niet altijd zo eenvoudig. Er zijn enkele uitzonderingen. Allereerst zijn er eigenlijk verschillende klassen Bluetooth-zenders. De meeste Bluetooth-producten gebruiken een klasse 2-zender met een bereik van ongeveer 15 meter, zoals eerder vermeld. Maar het is mogelijk om een zender van klasse 1 te gebruiken met een bereik van dichterbij ongeveer 90 meter. Maar net als bij WiFi Direct gaat het hogere zendvermogen ten koste van een kortere levensduur van de batterij.

Door gebruik te maken van een range extender circuit (dat grotendeels bestaat uit een zeer gevoelige ontvanger) kun je met bluetooth het bereik nog verder vergroten. Bluegiga, leverancier van Bluetooth-modules, biedt bijvoorbeeld een BLE-module met groot bereik (BLE121LR) met een bereik tot ongeveer 1500 voet. Ze bieden ook een Bluetooth Classic langeafstandsmodule (WT41) met een bereik tot wel 3000 voet!

Er is nog een andere uitzondering. In sommige toepassingen is het zelfs mogelijk dat Bluetooth (zelfs de Low-Energy-versie) over een groter bereik zendt dan WiFi Direct en toch zeer weinig stroom verbruikt. Dit is mogelijk dankzij een geweldige functie genaamd mesh-netwerken.

Normaal gesproken moet u om gegevens van apparaat A naar apparaat C te verzenden een directe link vormen tussen A en C.Maar met mesh-netwerken kunt u in plaats daarvan gegevens van apparaat A naar apparaat C verzenden via apparaat B.Dus als apparaat B zich toevallig halverwege A bevindt en C, dan kunnen A en C twee keer zo ver uit elkaar staan als normaal is toegestaan. Dit komt omdat apparaat B fungeert als een relais, of in veel opzichten een signaalversterker. Dit idee kan worden uitgebreid waardoor een groot netwerk van onderling verbonden apparaten met een laag vermogen over een grote afstand kan worden verspreid. In feite kunnen tot 65.000 apparaten met elkaar worden verbonden via mesh.

Een toonaangevende maker van Bluetooth-microchips, CSR genaamd, is in 2014 begonnen met het opnemen van mesh-netwerken met hun Bluetooth Low-Energy-chips. Tot dusver zijn zij de enige chipfabrikant die mesh met BLE aanbiedt. Ik betwijfel echter of dat veel langer het geval zal zijn.

Er is de mogelijkheid om een aangepaste Bluetooth-stack te laten ontwikkelen om mesh-netwerken met andere chips of met Bluetooth Classic mogelijk te maken. Ik weet dat Bluetooth-stackprovider Searan de mogelijkheid heeft om mesh-netwerken aan hun Bluetooth-stapels toe te voegen.

Vermogen / levensduur van de batterij / batterijformaat

Een hogere snelheid en een groter direct zendbereik hangen samen met een hoger stroomverbruik en dus een kortere levensduur van de batterij. Dus als de levensduur van de batterij of het formaat van de batterij belangrijk zijn voor uw product, wordt het stroomverbruik van cruciaal belang.

Bluetooth Low-Energy (BLE) is de duidelijke winnaar met betrekking tot een laag stroomverbruik. Het is in de eerste plaats ontwikkeld voor Internet of Things-toepassingen die vaak op een kleine, enkele horlogebatterij moeten werken. Een BLE-apparaat kan een jaar of twee op één horlogebatterij werken. Dit is voornamelijk mogelijk omdat dit soort producten is ontworpen om slechts af en toe te verzenden. Een BLE-apparaat mag bijvoorbeeld slechts één seconde per minuut gegevens verzenden. Dit betekent dat het apparaat 59/60 = 98,3% van de tijd inactief is.

Compatibiliteit

Als compatibiliteit met oudere smartphones van cruciaal belang is voor uw product, is Bluetooth Classic wellicht de beste keuze. Alle smartphones ondersteunen Bluetooth Classic, maar alleen matig nieuwere telefoons ondersteunen BLE en WiFi Direct.

Bereikvergelijking
Bluetooth Low-Energy	Alle versies	Alle versies
Bluetooth Klassieker	Versie 4.3 of hoger	Versie 4S of hoger
Wifi Direct	Versie 4.0 of hoger	Versie 5S of hoger

Het beste van twee werelden: Bluetooth Dual-Mode

Voor sommige toepassingen is Bluetooth Classic soms de beste keuze, en soms is Bluetooth Low-Energy de betere optie. Misschien geeft u bijvoorbeeld de voorkeur aan Bluetooth Low-Energy om de batterij te sparen, maar wilt u ook compatibiliteit met oudere smartphones mogelijk maken.

De beste oplossing is wellicht Bluetooth Dual-Mode. Wanneer u communiceert met nieuwere telefoons, kunt u de batterijbesparende BLE-modus gebruiken, maar als u verbinding moet maken met oudere telefoons, kunt u de klassieke modus selecteren. De meeste Bluetooth-chipfabrikanten en moduleproviders bieden dual-mode Bluetooth-oplossingen.

Veiligheid

Alle drie de draadloze standaarden bieden een hoog beveiligingsniveau. WiFi gebruikt echter 256-bits codering, terwijl Bluetooth (klassiek en LE) alleen 128-bits codering gebruikt. In de meeste gevallen is het beveiligingsniveau van Bluetooth voldoende, maar als beveiliging van cruciaal belang is voor uw product, is WiFi Direct wellicht de betere optie.

Overzicht

Zoals altijd het geval is bij engineering, zijn er afwegingen tussen de verschillende oplossingen. Geen enkele oplossing is in alle toepassingen het beste. U moet beslissen welke criteria het belangrijkst zijn voor uw product. Dit kan eenvoudig of ingewikkeld zijn. Als snelheid het enige is waar u om geeft, dan is uw keuze eenvoudig. Of als de levensduur van de batterij uw primaire zorg is, dan is uw keuze vrij eenvoudig. Maar als u zowel snelheid als stroomverbruik even belangrijk vindt, wordt uw keuze complexer.

Bepalen welke specificaties het meest kritisch zijn voor uw product, is altijd een uitdagend aspect van productontwikkeling. Welkom in de wereld van productontwikkeling waar niets echt eenvoudig is. Als het gemakkelijk was, zou elk bedrijf net zo succesvol zijn als Apple.

Over de auteur

John Teel is president van Predictable Designs, een bedrijf dat ondernemers, startups, makers, uitvinders en kleine bedrijven helpt nieuwe elektronische producten op de markt te brengen. John was voorheen senior design engineer bij Texas Instruments, waar hij elektronische ontwerpen creëerde die nu in miljoenen producten worden gebruikt (waaronder enkele van Apple). Hij is ook een succesvolle ondernemer die zijn eigen product heeft ontwikkeld, in Azië heeft laten vervaardigen en in honderden winkellocaties in meerdere landen heeft verkocht. Download zijn gratis spiekbriefje: 15 stappen om uw nieuwe elektronische product te ontwikkelen.