Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

5 saker att tänka på när du väljer en trådlös teknik för din produkt

Har du en idé som du vill ta med på marknaden? I denna serie går John Teel genom processen att skala upp från prototyp till produktion. Följ varje avdelning för en närmare titt på hur man införlivar enskilda komponenter.


Behöver ditt nya projekt kortsiktiga trådlösa kommunikationsmöjligheter? Om så är fallet finns det flera trådlösa tekniker att välja mellan när du utvecklar din nya produkt. Varje teknik har fördelar och nackdelar och det bästa valet beror på applikationen.

I den här artikeln ska vi jämföra de fyra mest populära trådlösa teknologinormerna för nya elektroniska produkter, bland annat: Bluetooth Classic, Bluetooth Low-Energy (även kallad Bluetooth Smart), WiFi och WiFi Direct.

Dataöverföringshastighet

Om snabb data-genomströmning är den viktigaste specifikationen för din produkt så är det troligt att WiFi eller WiFi Direct blir det bästa valet. Alla vet om WiFi men de flesta har inte hört talas om WiFi Direct, även om det ändras långsamt.

En åtkomstpunkt krävs för standard WiFi (vanligtvis en router). Så att överföra information från en enhet till en annan måste data passera genom åtkomstpunkten.

WiFi Direct är lika snabbt som standard WiFi, men det eliminerar behovet av en åtkomstpunkt. WiFi Direct möjliggör direkt enhet-till-enhet kommunikation precis som med Bluetooth.

Trådlös standard Överföringshastighet
Bluetooth Låg Energi 1 Mbps
Bluetooth Classic 2-3 Mbps
WiFi / WiFi Direkt 100-250 Mbps

Tabell 1 - Överföringshastighetsjämförelse

WiFi och WiFi Direct har en maximal dataflöde om 10x snabbare än vad som kan erhållas med Bluetooth Classic. Om din applikation exempelvis kräver videostreaming behöver du en trådlös anslutning med mycket hög hastighet. Varken Bluetooth-tekniken kommer att vara snabb nog (med undantag för kanske mycket låg video), så du vill ge WiFi / WiFi Direct-funktioner.

I den andra änden av hastighetsområdet är Bluetooth Low Energy, vilket är ungefär hälften så snabb som Bluetooth Classic. BLE är vanligtvis lämpligt för överföring av små mängder av intermittent data, såsom temperatur, fuktighet, rörelsesdata, GPS-koordinater etc.

Normalt, om din ansökan kräver kontinuerlig överföring av data, till exempel när du spelar upp ljud, är Bluetooth Classic det bästa valet. Bluetooth Classic är speciellt optimerad för strömmande data, jämfört med BLE som optimeras för sällsynta utbrott av ganska enkla data.

Med detta sagt är det möjligt att strömma ljud med BLE, bara inte med ljudkvaliteten hos Bluetooth Classic. Det kräver dock anpassad BLE-firmware. Bluetooth-firmware leverantör Searan erbjuder en anpassad Bluetooth LE-stack som möjliggör ljudsändning. Det kan vara en bra lösning om batterilivslängden är viktigare för din produkt än att ha det högsta trovärdigheten.

Driftsområde

WiFi och WiFi Direct har ett maximalt överföringsområde på cirka 200 meter (60 meter). Bluetooth (Classic eller BLE) har normalt ett maximalt intervall på endast ca 60 meter (20 meter).

Det större utbudet av WiFi är möjligt på grund av dess högre överföringseffekt. Avyttringen för detta ökade intervall är batteriets livslängd. WiFi kommer att tömma batteriet mycket snabbare än Bluetooth, särskilt Bluetooth Low-Energy.

Trådlös standard Överföringshastighet
Bluetooth Låg Energi 50 ft typiskt, upp till 1 500 ft med hjälp av intervallförlängare
Bluetooth Classic 50 ft typiskt, upp till 3000 ft med hjälp av intervallförlängare
WiFi / WiFi Direkt 200 ft typiskt

Tabell 2 - Jämförelse av driftstorlek

Det finns olika klasser av Bluetooth-sändare. Majoriteten av Bluetooth-produkter använder en klass 2-sändare med ett arbetsområde på cirka 50 fot. Men det är också möjligt att använda en klass 1-sändare som har ett intervall närmare 300 meter (100 meter). Men precis som med WiFi Direct minskar den högre effekten batterilivslängden.

Det är faktiskt möjligt att utvidga Bluetooth-intervallet ytterligare genom att lägga till en intervallförlängningskrets som förstärker mottagarens känslighet. Till exempel erbjuder Silicon Labs en lång rad Bluetooth LE-modul som heter BLE112LR, som har ett maximalt intervall på närmare 1500 meter. De erbjuder också en lång rad Bluetooth Classic-modul som har ett ännu större intervall på över en halv mil (1 km). Tänk på att alla dessa avståndsintervall antar synfält.

Effekförbrukning vs batterilivslängd / storlek

Ett större överföringsområde och snabbare dataöverföringshastigheter innebär ökad strömförbrukning vilket motsvarar en kortare batterilivslängd. Om batterilivslängd eller batteristorlek är nyckelfunktioner för din produkt är strömförbrukningen extremt viktig.

Enkelt är den bästa trådlösa tekniken för ultralåg strömförsörjning Bluetooth Low-Energy (BLE). BLE utvecklades främst för Internet of Things (Io) applikationer som vanligtvis körs från ett enda klockbatteri.

En väl utformad BLE-enhet kan köra i flera år på ett litet urbatteri eftersom de flesta BLE-produkter är konstruerade för att endast överföra data endast ibland. Till exempel kan en anordning programmeras för att endast sända data i 1 sekund varje minut. Så sänder enheten endast för 1/60 = 1,7% av tiden och den återstående 98,3% av tiden enheten är i ultraläge sovläge.

Smart Phone Compatibility

Om kompatibilitet med äldre smarta telefoner är avgörande för din produkt, kan Bluetooth Classic eller standard WiFi vara det bästa valet. Alla smarta telefoner stöder Bluetooth Classic och WiFi, men endast nya telefoner stöder Bluetooth Low-Energy och WiFi Direct.

Trådlös standard Google Android Apple iOS
Bluetooth Classic Alla versioner Alla versioner
Bluetooth Låg Energi Version 4.3+ Version 4S +
WiFi Alla versioner Alla versioner
WiFi Direct Version 4.0+ Version 5S +

Tabell 3 - Jämförelse av smart telefonkompatibilitet

säkerhet

Alla fyra trådlösa teknologier ger en hög säkerhetsnivå. Wi-Fi och WiFi Direct använder dock 256-bitars kryptering, medan Bluetooth (både Classic och LE) använder endast 128-bitars kryptering.

För de flesta applikationer ger Bluetooth tillräckligt med säkerhetsskydd. Men om säkerhet är en hög prioritet för din produkt är WiFi eller WiFi Direct ett bättre val.

Utvecklingskostnad och komplexitet

Det finns två hårdvarufunktioner som krävs för trådlös funktionalitet: en RF-sändare (en sändare är en sändare och en mottagare) och en mikrokontroller eller mikroprocessor som utför den trådlösa protokollets fast programvara (kallas också en stapel).

Ditt liv blir mycket enklare om du använder en system-on-a-chip (SoC) -lösning som integrerar både transceivern och mikrokontrollen i ett enda chip.

Genom att använda ett enda chip kommer SoC-lösningen att drastiskt minska din utvecklingskostnad genom att minimera sannolikheten för problem och genom att inkludera den trådlösa protokollstacken redan inbyggd. Annars måste du köpa stacken separat vilket inte är billigt. Förvänta dig att betala minst $ 10k plus en licensavgift per enhet.

Bluetooth Low-Energy är den enklaste och billigaste typen av trådlös funktionalitet att implementera i en ny produkt, och alla BLE-chip-erbjudanden är SoC-lösningar med enkel chip.

Många chipmakare erbjuder BLE SoC-lösningar, inklusive Cypress, CSR, Nordic, Dialog och Texas Instruments. BLE-chips kan köpas för endast $ 1 till $ 2 i volymer på några tusen.

I de flesta fall är det bäst att börja använda en modul för alla trådlösa funktioner för att minska kostnaden för FCC-certifiering och minska din utvecklingsrisk.

Tillverkningsenhetskostnad

Den andra kritiska kostnaden är produktionskostnaden per enhet som bestämmer din vinstmarginal. För dina tidiga enheter som använder trådlösa moduler är enhetskostnaden ganska hög. Så du kanske måste sälja dina tidiga enheter utan vinst.

När du skapar en ny produkt bör din högsta prioritet minimera utvecklingskostnaderna (och risken), vilket inte minimerar tillverkningsenhetens kostnad. I stället fokusera på att minska produktionskostnaden när du har kunder och är redo för masstillverkning.

Som alltid är fallet med ny produktdesign är det avvägning mellan olika trådlösa tekniker. Ingen teknik är bäst för varje applikation. Du måste prioritera de specifikationer som är mest kritiska för din produkt. Att välja den trådlösa tekniken för din produkt kan vara lätt eller komplex. Om dataöverföringshastighet är den viktigaste specifikationen för din produkt är ditt beslut ganska lätt: WiFi eller WiFi Direct. Om batterilivslängd eller batteristorlek är dina mest kritiska kriterier är ditt beslut också ganska enkelt: Bluetooth Low-Energy. Om du håller din utveckling och produktionskostnader låg är din högsta prioritet är Bluetooth LE återigen det bästa alternativet.

Men om överföringshastighet, batterilivslängd och kostnad är lika viktiga så är ditt beslut mer komplicerat. Välkommen till världen av ny produktutveckling!

Vill du lära dig mer om att utveckla en ny elektronisk produkt? Då är du säker på att kolla in The Ultimate Guide - Hur man utvecklar en ny elektronisk produkt.

Del

Lämna En Kommentar