Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

5 stvari, ki jih je treba upoštevati pri izbiri brezžične tehnologije za vaš izdelek

Imate idejo, ki jo želite dati na trg? V tej seriji, John Teel hodi skozi proces povečanja od prototipa do proizvodnje. Sledite vsakemu obroku za podrobnejši pregled vključitve posameznih komponent.


Ali vaš novi projekt potrebuje zmogljivosti brezžične komunikacije kratkega dosega? Če je tako, lahko pri razvoju vašega novega izdelka izbirate med številnimi brezžičnimi tehnologijami. Vsaka tehnologija ima prednosti in slabosti, najboljša izbira pa je odvisna od aplikacije.

V tem članku bomo primerjali štiri najbolj priljubljene brezžične tehnološke standarde za nove elektronske izdelke, med drugim: Bluetooth Classic, Bluetooth z nizko porabo (imenovan tudi Bluetooth Smart), WiFi in WiFi Direct.

Hitrost prenosa podatkov

Če je hitrost pretoka podatkov najpomembnejša specifikacija za vaš izdelek, bo najverjetneje najboljša izbira WiFi ali WiFi Direct. Vsakdo pozna WiFi, vendar večina še ni slišala za WiFi Direct, čeprav se to počasi spreminja.

Za standardno WiFi (običajno usmerjevalnik) je potrebna dostopna točka. Zato morajo podatki za prenos podatkov iz ene naprave v drugo prenesti skozi dostopno točko.

WiFi Direct je tako hitro kot standard WiFi, vendar odpravlja potrebo po dostopni točki. WiFi Direct omogoča neposredno komunikacijo med napravami, tako kot s tehnologijo Bluetooth.

Brezžični standard Hitrost prenosa
Bluetooth z nizko energijo 1 Mb / s
Bluetooth Classic 2-3 Mbps
WiFi / WiFi Direct 100-250 Mb / s

Tabela 1 - Primerjava hitrosti prenosa

WiFi in WiFi Direct imata maksimalni prepustnost podatkov približno 10-krat hitreje od tistega, ki ga dobite s tehnologijo Bluetooth Classic. Če na primer aplikacija zahteva pretakanje videoposnetkov, potrebujete zelo hitro brezžično povezavo. Tehnologija Bluetooth ne bo dovolj hitra (razen videoposnetka z zelo nizko ločljivostjo), zato boste želeli omogočiti možnosti WiFi / WiFi Direct.

Na drugem koncu območja hitrosti je Bluetooth Low-Energy, ki je približno polovica hitrejši kot Bluetooth Classic. BLE je običajno primeren za prenos majhnih količin intermitentnih podatkov, kot so temperatura, vlažnost, podatki o gibanju, GPS koordinate itd.

Običajno, če vaša aplikacija zahteva stalno prenašanje podatkov, na primer pri pretakanju zvoka, je Bluetooth Classic najboljša izbira. Bluetooth Classic je posebej optimiziran za pretakanje podatkov, v primerjavi z BLE, ki je optimiziran za redke izbruhe dokaj preprostih podatkov.

S tem je mogoče predvajati zvok z uporabo tehnologije BLE, vendar ne s kakovostjo zvoka Bluetooth Classic. Vendar pa zahteva firmware po meri. Ponudnik programske opreme Bluetooth Searan ponuja prilagojen Bluetooth stack po meri, ki omogoča pretakanje zvoka. To je lahko dobra rešitev, če je življenjska doba baterije pomembnejša za vaš izdelek, kot če imate zvok z najvišjo natančnostjo.

Delovno območje

WiFi in WiFi Direct imata maksimalni obseg prenosa približno 200 metrov (60 metrov). Bluetooth (Classic ali BLE) ima običajno največ 20 metrov.

Večji razpon WiFi je mogoč zaradi večje prenosne moči. Razdalja za to povečano območje je življenjska doba baterije. WiFi bo izpraznil baterijo veliko hitreje kot Bluetooth, zlasti Bluetooth Low-Energy.

Brezžični standard Hitrost prenosa
Bluetooth z nizko energijo Običajno 50 ft, do 1.500 ft z uporabo podaljševalnika razdalje
Bluetooth Classic Običajno 50 ft, do 3.000 ft s podaljškom dometa
WiFi / WiFi Direct 200 ft običajno

Tabela 2 - Primerjava delovnega območja

Obstajajo resnično različni razredi Bluetooth oddajnikov. Večina izdelkov Bluetooth uporablja oddajnik razreda 2 z območjem delovanja približno 50 čevljev. Lahko pa uporabite tudi oddajnik razreda 1, ki ima območje bližje 100 metrov. Vendar, tako kot pri WiFi Direct, večja izhodna moč skrajša življenjsko dobo baterije.

Obseg Bluetooth je dejansko mogoče še povečati z dodatnim krogom podaljševalnika razpona, ki predvsem poveča občutljivost sprejemnika. Na primer, Silicon Labs ponuja modul Bluetooth LE dolgega dosega, ki se imenuje BLE112LR in ima največji doseg, ki se približuje 450 metrom. Ponujajo tudi modul Bluetooth Classic dolgega dosega, ki ima še večjo razdaljo več kot pol milje (1 km). Ne pozabite, da so vse te razdalje daleč daleč od pogleda.

Poraba energije v primerjavi z življenjsko dobo / velikostjo baterije

Večji obseg prenosa in hitrejši prenos podatkov pomenita povečano porabo energije, ki je enaka krajši življenjski dobi baterije. Če sta življenjska doba baterije ali velikost baterije ključna za vaš izdelek, bo poraba energije izjemno pomembna.

Najboljša brezžična tehnologija za aplikacije z nizko porabo je Bluetooth z nizko porabo energije (BLE). BLE je bil razvit predvsem za aplikacije interneta stvari (Io), ki običajno tečejo iz ene baterije.

Dobro zasnovana naprava BLE lahko traja več let na majhni bateriji, ker je večina izdelkov BLE zasnovana za prenos podatkov le občasno. Naprava je lahko na primer programirana tako, da pošilja podatke samo za eno sekundo vsako minuto. Naprava torej prenaša samo 1/60 = 1.7% časa, preostalih 98.3% časa pa je naprava v stanju nizke porabe.

Združljivost s pametnim telefonom

Če je združljivost s starejšimi pametnimi telefoni ključnega pomena za vaš izdelek, je Bluetooth Classic ali standardni WiFi najboljša izbira. Vsi pametni telefoni podpirajo Bluetooth Classic in WiFi, vendar samo novi telefoni podpirajo tehnologijo Bluetooth Low-Energy in WiFi Direct.

Brezžični standard Google Android Apple iOS
Bluetooth Classic Vse različice Vse različice
Bluetooth z nizko energijo Različica 4.3+ Različica 4S +
Wifi Vse različice Vse različice
WiFi Direct Različica 4.0+ Različica 5S +

Tabela 3 - Primerjava združljivosti pametnega telefona

Varnost

Vse štiri brezžične tehnologije zagotavljajo visoko raven varnosti.Vendar WiFi in WiFi Direct uporabljata 256-bitno šifriranje, medtem ko Bluetooth (tako Classic kot LE) uporablja samo 128-bitno šifriranje.

Za večino aplikacij Bluetooth zagotavlja zadostno varnostno zaščito. Ampak, če je varnost res visoka prednost za vaš izdelek, potem je WiFi ali WiFi Direct boljša izbira.

Razvojni stroški in kompleksnost

Za brezžično funkcionalnost sta potrebni dve funkciji strojne opreme: oddajnik RF (oddajnik in sprejemnik) in mikrokrmilnik ali mikroprocesor, ki izvaja brezžično programsko opremo (imenovano tudi sklad).

Vaše življenje bo veliko enostavnejše, če uporabite rešitev System-On-a-Chip (SoC), ki združuje tako oddajno-sprejemno enoto kot mikrokrmilnik v en sam čip.

Uporaba SoC rešitve z enim čipom bo drastično zmanjšala stroške razvoja z zmanjšanjem verjetnosti težav in z vključitvijo že vgrajenega brezžičnega protokola. V nasprotnem primeru morate kup kupiti ločeno, kar ni poceni. Pričakujte, da boste plačali najmanj $ 10k plus pristojbino za licenco enote.

Bluetooth Low-Energy je najlažja in najcenejša vrsta brezžične funkcionalnosti, ki jo lahko uporabite v novem izdelku, in vse ponudbe BLE čipov so SoC rešitve z enim čipom.

Številni proizvajalci čipov ponujajo rešitve BLE SoC, vključno s Cypress, CSR, Nordic, Dialog in Texas Instruments. BLE žetone lahko kupite za samo 1 $ do 2 $ v količinah nekaj tisoč.

V večini primerov je najbolje, da začnete z uporabo modula za vse brezžične funkcije, da zmanjšate stroške certifikacije FCC in zmanjšate tveganje za razvoj.

Proizvodni stroški na enoto

Drugi kritični stroški so proizvodni stroški na enoto, ki določajo vašo stopnjo dobička. Za vaše zgodnje enote, ki uporabljajo brezžične module, bodo stroški enote precej visoki. Torej boste morda morali prodati svoje zgodnje enote brez dobička.

Pri ustvarjanju novega izdelka mora biti vaša prednostna naloga zmanjšati stroške razvoja (in tveganja), ne pa minimizirati stroške proizvodne enote. Namesto tega se osredotočite na zmanjšanje proizvodnih stroškov, ko imate stranke in so pripravljeni za množično proizvodnjo.

Kot vedno velja za novo zasnovo izdelka, obstajajo kompromisi med različnimi brezžičnimi tehnologijami. Nobena tehnologija ni najboljša za vsako uporabo. Morate dati prednost specifikacijam, ki so najbolj kritične za vaš izdelek. Izbira brezžične tehnologije za vaš izdelek je lahko enostavna ali zapletena. Če je hitrost prenosa podatkov najpomembnejša specifikacija za vaš izdelek, potem je vaša odločitev precej preprosta: WiFi ali WiFi Direct. Če je življenjska doba baterije ali velikost baterije najbolj kritična merila, potem je vaša odločitev precej preprosta: Bluetooth Low-Energy. Če je ohranitev vaših razvojnih in proizvodnih stroškov nizka, je vaša prednostna prednost Bluetooth LE.

Toda če so hitrost prenosa, življenjska doba baterije in stroški enako pomembni, je vaša odločitev bolj zapletena. Dobrodošli v svetu razvoja novih izdelkov!

Želite izvedeti več o razvoju novega elektronskega izdelka? Potem se prepričajte, da preverite The Ultimate Guide - Kako razviti nov elektronski izdelek.

Delež

Pustite Komentar