Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

5 lucruri de luat în considerare la alegerea unei tehnologii fără fir pentru produsul dvs.

Aveți o idee pe care doriți să o aduceți pe piață? În această serie, John Teel trece prin procesul de extindere de la prototip la producție. Urmați fiecare tranșă pentru o privire mai atentă asupra modului de integrare a componentelor individuale.


Proiectul dvs. nou necesită capacități de comunicare fără fir pe rază scurtă de acțiune? Dacă da, există mai multe tehnologii wireless disponibile pentru a alege de la dezvoltarea noului dvs. produs. Fiecare tehnologie are avantaje și dezavantaje, iar cea mai bună alegere depinde de aplicație.

În acest articol vom compara patru dintre cele mai cunoscute standarde de tehnologie wireless pentru noile produse electronice, printre care: Bluetooth Classic, Bluetooth Low-Energy (numit și Bluetooth Smart), WiFi și WiFi Direct.

Viteza de transfer de date

Dacă transferul rapid de date este cea mai importantă specificație pentru produsul dvs., atunci cel mai probabil WiFi sau WiFi Direct va fi cea mai bună alegere. Toată lumea știe de WiFi, dar majoritatea nu au auzit de WiFi Direct, deși se schimbă lent.

Un punct de acces este necesar pentru WiFi standard (de obicei un router). Deci, pentru a transfera informații de la un dispozitiv la altul, datele trebuie să treacă prin punctul de acces.

WiFi Direct este la fel de rapid ca WiFi standard, dar elimină necesitatea unui punct de acces. WiFi Direct permite comunicarea directă între dispozitive ca și Bluetooth.

Standard wireless Viteza de transfer
Bluetooth low-Energy 1 Mbps
Bluetooth Classic 2-3 Mbps
WiFi / WiFi Direct 100-250 Mbps

Tabelul 1 - Comparația vitezei de transfer

WiFi și WiFi Direct au o viteză maximă de transfer de date de aproximativ 10 ori mai rapid decât ceea ce se poate obține cu Bluetooth Classic. De exemplu, dacă aplicația dvs. necesită streaming video, veți avea nevoie de o conexiune wireless de mare viteză. Nici tehnologia Bluetooth nu va fi suficient de rapidă (cu excepția filmului cu probabilitate foarte scăzută), deci veți dori să oferiți capabilități WiFi / WiFi Direct.

La celălalt capăt al intervalului de viteză este Bluetooth Low-Energy, care este aproximativ jumătate de repede ca Bluetooth Classic. BLE este, de obicei, adecvată pentru transferarea unor cantități mici de date intermitente, cum ar fi temperatura, umiditatea, datele de mișcare, coordonatele GPS etc.

În mod normal, dacă aplicația dvs. necesită transmiterea constantă a datelor, cum ar fi streaming audio, atunci Bluetooth Classic este cea mai bună alegere. Bluetooth Classic este optimizat în special pentru streaming de date, față de BLE, care este optimizat pentru exploziile rare de date destul de simple.

Acestea fiind spuse, este posibilă redarea audio folosind BLE, doar nu cu calitatea audio a Bluetooth Classic. Cu toate acestea, necesită firmware BLE personalizat. Furnizorul de firmware Bluetooth Searan oferă un stack Bluetooth LE personalizat, care permite streaming audio. Aceasta poate fi o soluție bună dacă durata de viață a bateriei este mai importantă pentru produsul dvs. decât pentru cea mai înaltă fidelitate audio.

Gama de operare

WiFi și WiFi Direct au un interval de transmisie maxim de 60 de metri. Bluetooth (Classic sau BLE) are în mod normal un domeniu maxim de aproximativ 20 de metri.

Gama mai mare de WiFi este posibilă datorită puterii sale de transmisie mai mari. Compensarea pentru această gamă mărită este durata de viață a bateriei. WiFi-ul va scurge bateria mult mai repede decât Bluetooth, în special Bluetooth Low-Energy.

Standard wireless Viteza de transfer
Bluetooth low-Energy 50 ft în mod obișnuit, până la 1500 ft folosind extensia de distanță
Bluetooth Classic 50 ft în mod obișnuit, până la 3000 ft folosind extender range
WiFi / WiFi Direct 200 ft de obicei

Tabelul 2 - Compararea gamei de operare

Există foarte diferite clase de transmițătoare Bluetooth. Majoritatea produselor Bluetooth utilizează un emițător de clasă 2 cu o gamă de operare de aproximativ 50 de picioare. Dar este posibil să utilizați și un transmițător de clasa 1 care are o distanță mai mică de 100 de metri. Cu toate acestea, la fel ca în cazul serviciului WiFi Direct, puterea de ieșire mai mare reduce durata de viață a bateriei.

Este posibilă extinderea gamei Bluetooth chiar prin adăugarea unui circuit de extindere a domeniului care crește în primul rând sensibilitatea receptorului. De exemplu, Silicon Labs oferă un modul Bluetooth LE cu rază lungă de acțiune numit BLE112LR, care are un domeniu maxim de apropiere de 450 de metri. Acestea oferă de asemenea un modul Bluetooth cu rază lungă de acțiune, care are o gamă chiar mai mare de peste o jumătate de mile (1 km). Țineți minte că toate aceste distanțe de gamă își asumă linia de vedere.

Utilizarea energiei în funcție de durata de viață / dimensiunea bateriei

O gamă mai mare de transmisie și viteze mai rapide de transmisie a datelor înseamnă o utilizare a puterii mai mare, ceea ce înseamnă o durată mai scurtă de viață a bateriei. Dacă durata de viață a bateriei sau dimensiunea bateriei sunt caracteristici cheie pentru produsul dvs., atunci utilizarea de energie va fi extrem de importantă.

Cu ușurință, cea mai bună tehnologie wireless pentru aplicațiile cu putere redusă este Bluetooth Low Energy (BLE). BLE a fost dezvoltat în primul rând pentru aplicațiile Internet de lucruri (Io) care rulează în mod obișnuit de la o singură baterie de ceas.

Un dispozitiv BLE bine conceput poate funcționa de ani de zile pe o baterie de ceas mic, deoarece majoritatea produselor BLE sunt proiectate să transmită date doar ocazional. De exemplu, un dispozitiv poate fi programat să transmită date doar pentru o secundă în fiecare minut. Deci, dispozitivul transmite numai 1/60 = 1,7% din timp, iar restul de 98,3% din timpul în care dispozitivul se află în modul de repaus ultra-scăzut.

Compatibilitatea telefonului inteligent

Dacă compatibilitatea cu telefoanele inteligente mai vechi este esențială pentru produsul dvs., atunci Bluetooth Classic sau WiFi standard poate fi cea mai bună alegere. Toate telefoanele inteligente acceptă Bluetooth Classic și WiFi, dar numai telefoanele mai noi acceptă Bluetooth Low Energy și WiFi Direct.

Standard wireless Google Android Apple iOS
Bluetooth Classic Toate versiunile Toate versiunile
Bluetooth low-Energy Versiunea 4.3+ Versiunea 4S +
Wifi Toate versiunile Toate versiunile
Wi-Fi Direct Versiunea 4.0+ Versiunea 5S +

Tabelul 3 - Compararea compatibilității telefonului inteligent

Securitate

Toate cele patru tehnologii fără fir oferă un nivel ridicat de securitate. Cu toate acestea, WiFi și WiFi Direct folosesc criptarea pe 256 biți, în timp ce Bluetooth (atât Classic cât și LE) utilizează numai criptare pe 128 biți.

Pentru majoritatea aplicațiilor, Bluetooth oferă o protecție suficientă a securității. Dar dacă securitatea este o prioritate foarte mare pentru produsul dvs., atunci WiFi sau WiFi Direct este o alegere mai bună.

Costul și complexitatea costurilor de dezvoltare

Există două funcții hardware necesare funcționalității fără fir: un transmițător RF (un transmițător este un transmițător și un receptor) și un microcontroler sau un microprocesor care execută firmware-ul de protocol wireless (numit și o stivă).

Viata ta va fi mult mai simpla daca folosesti o solutie System-On-a-Chip (SoC) care integreaza atat transceiverul cat si microcontrolerul intr-un singur chip.

Folosind o singură soluție, soluția SoC va reduce drastic costurile de dezvoltare prin minimizarea probabilității apariției unor probleme și prin includerea stiva de protocol fără fir deja încorporată. În caz contrar, trebuie să cumpărați stivă separat, ceea ce nu este ieftin. Așteptați să plătiți un minim de 10 USD, plus o taxă per unitate de licențiere.

Bluetooth Low-Energy este cel mai simplu și mai ieftin tip de funcționalitate wireless de implementat într-un produs nou, iar toate ofertele de chip BLE sunt soluții SoC cu un singur chip.

Numeroși producători de cipuri oferă soluții BLE SoC, inclusiv Cypress, CSR, Nordic, Dialog și Texas Instruments. Bilele BLE pot fi achiziționate pentru numai $ 1 până la $ 2 în volume de câteva mii.

În cele mai multe cazuri, este mai bine să porniți utilizând un modul pentru orice funcții fără fir, pentru a reduce costul certificării FCC și pentru a reduce riscul de dezvoltare.

Costul unității de producție

Celălalt cost critic este costul de producție pe unitate care determină marja de profit. Pentru unitățile dvs. inițiale care utilizează module fără fir, costul unitar va fi destul de ridicat. Poate că va trebui să vă vindeți unitățile precoce fără profit.

Atunci când creați un produs nou, prioritatea principală ar trebui să fie minimizarea costurilor de dezvoltare (și a riscului), nu minimizarea costului unitatii de producție. În schimb, concentrați-vă pe reducerea costului de producție odată ce aveți clienți și sunteți pregătiți pentru fabricarea în masă.

Așa cum este întotdeauna cazul noului design de produs, există compromisuri între diferitele tehnologii fără fir. Nu este cea mai bună tehnologie pentru fiecare aplicație. Trebuie să acordați prioritate specificațiilor care sunt cele mai importante pentru produsul dvs. Selectarea tehnologiei fără fir pentru produsul dvs. poate fi ușoară sau complexă. Dacă viteza de transfer de date este cea mai importantă specificație pentru produsul dvs., atunci decizia dvs. este destul de ușoară: WiFi sau WiFi Direct. În cazul în care durata de viață a bateriei sau dimensiunea bateriei sunt cele mai critice criterii, decizia dvs. este destul de ușoară: Bluetooth Low-Energy. Dacă păstrarea dezvoltării și a costurilor de producție scăzute este prioritatea dvs. de vârf atunci Bluetooth LE este din nou cea mai bună opțiune.

Dar, dacă viteza de transfer, durata de viață a bateriei și costul sunt la fel de importante, atunci decizia dvs. este mai complicată. Bine ați venit în lumea dezvoltării de noi produse!

Doriți să aflați mai multe despre dezvoltarea unui nou produs electronic? Apoi, asigurați-vă că pentru a verifica Ghidul Ultimate - Cum de a dezvolta un nou produs electronic.

Acțiune

Lasa Un Comentariu