Bluetooth hoặc wifi - loại nào tốt nhất cho sản phẩm không dây mới của bạn?

Có rất nhiều tiêu chuẩn không dây cho bạn sử dụng khi tạo một sản phẩm mới. Mỗi lựa chọn đều có ưu và nhược điểm riêng. Nó thực sự phụ thuộc vào mục tiêu của bạn. Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét ba tiêu chuẩn không dây tầm ngắn phổ biến nhất bao gồm: Bluetooth Classic, Bluetooth Low-Energy (BLE) và WiFi Direct.

Nhu cầu về tốc độ

Nếu truyền dữ liệu tốc độ cao là yêu cầu quan trọng nhất đối với sản phẩm của bạn thì rất có thể WiFi Direct sẽ là lựa chọn tốt nhất. Mọi người đều đã nghe nói về WiFi, nhưng ít người biết đến WiFi Direct. Mặc dù điều đó đang thay đổi. WiFi tiêu chuẩn yêu cầu một điểm truy cập. Vì vậy, nếu bạn muốn truyền dữ liệu từ thiết bị này sang thiết bị khác, nó phải đi qua điểm truy cập. WiFi Direct có lợi thế về tốc độ của WiFi mà không cần điểm truy cập. Dữ liệu có thể được truyền trực tiếp từ thiết bị này sang thiết bị khác giống như với Bluetooth.

So sánh tốc độ
Tiêu chuẩn không dây	Tốc độ
Bluetooth năng lượng thấp	1 Mb / giây
Bluetooth cổ điển	2-3 Mbps
Wi-Fi Direct	100-250 Mbps

WiFi Direct có tốc độ truyền dữ liệu tối đa gấp khoảng 10 lần tốc độ có được với Bluetooth Classic. Vì vậy, ví dụ: nếu sản phẩm của bạn cần phát video, đặc biệt là video độ phân giải cao, bạn sẽ cần kết nối không dây nhanh nhất có thể. Không có cách nào Bluetooth đủ nhanh, vì vậy chắc chắn bạn sẽ cần phải cung cấp kết nối WiFi Direct.

Ở đầu kia của phổ tốc độ là Bluetooth Low-Energy (còn được gọi là Bluetooth Smart), chậm hơn khoảng 2-3 lần so với Bluetooth Classic hoặc chậm hơn 20-30 lần so với WiFi Direct. Nó thường được sử dụng để truyền một lượng nhỏ dữ liệu không liên tục, chẳng hạn như các chỉ số cảm biến (nhiệt độ, gia tốc, v.v.) hoặc có lẽ là tọa độ GPS.

Khi bạn cần liên tục truyền dữ liệu, chẳng hạn như khi phát trực tuyến âm thanh, thông thường bạn sẽ cần sử dụng Bluetooth Classic. Bluetooth Classic được tối ưu hóa cho các ứng dụng phát trực tuyến, so với BLE được tối ưu hóa cho các đợt dữ liệu ngắn, không thường xuyên.

Tuy nhiên, có thể sử dụng BLE để phát âm thanh trực tuyến, nhưng chất lượng không giống như với Bluetooth Classic. Ví dụ: nhà cung cấp ngăn xếp Bluetooth, Searan LLC có thể cung cấp cho bạn ngăn xếp Bluetooth LE tùy chỉnh cho phép truyền phát âm thanh.

Phạm vi truyền

WiFi Direct có phạm vi tối đa khoảng 200 feet, so với chỉ khoảng 50 feet thông thường cho Bluetooth (Cổ điển và Năng lượng thấp). Phạm vi tăng của WiFi Direct có thể do công suất truyền cao hơn được sử dụng bởi WiFi Direct.

Sự cân bằng là tuổi thọ pin và công suất truyền tăng này sẽ làm tiêu hao một lượng pin nhỏ nhanh hơn nhiều so với cả hai tiêu chuẩn Bluetooth.

So sánh phạm vi
Bluetooth năng lượng thấp	Thông thường 50 ft, nhưng lên đến 1.500 ft với bộ mở rộng phạm vi
Bluetooth cổ điển	Thông thường 50 ft, nhưng lên đến 3.000 ft với bộ mở rộng phạm vi
Wi-Fi Direct	200ft

Nhưng chờ một chút… mọi thứ không phải lúc nào cũng đơn giản như vậy. Có một số ngoại lệ. Trước hết, thực tế có nhiều loại thiết bị phát Bluetooth khác nhau. Hầu hết các sản phẩm Bluetooth đều sử dụng bộ phát loại 2 với phạm vi khoảng 50 feet như đã nêu trước đây. Nhưng có thể sử dụng máy phát loại 1 với phạm vi gần hơn khoảng 300 feet. Tuy nhiên, giống như với WiFi Direct, công suất truyền cao hơn đi kèm với cái giá là thời lượng pin giảm.

Bằng cách sử dụng mạch mở rộng phạm vi (bao gồm chủ yếu là bộ thu rất nhạy), bạn có thể tăng phạm vi với Bluetooth hơn nữa. Ví dụ: nhà cung cấp mô-đun Bluetooth Bluegiga cung cấp mô-đun BLE tầm xa (BLE121LR) với phạm vi lên đến khoảng 1.500 feet. Họ cũng cung cấp một mô-đun tầm xa Bluetooth Classic (WT41) với phạm vi lên đến 3.000 feet!

Vẫn có một ngoại lệ khác. Trong một số ứng dụng, Bluetooth (ngay cả phiên bản Năng lượng thấp) thực sự có thể truyền trên một phạm vi lớn hơn WiFi Direct trong khi vẫn sử dụng rất ít năng lượng. Điều này có thể thực hiện được do một tính năng tuyệt vời được gọi là mạng lưới.

Thông thường để gửi dữ liệu từ thiết bị A đến thiết bị C, bạn phải tạo một liên kết trực tiếp giữa A và C. Nhưng với mạng lưới, thay vào đó, bạn có thể gửi dữ liệu từ thiết bị A đến thiết bị C thông qua thiết bị B. Vì vậy, nếu thiết bị B xảy ra ở giữa A và C thì A và C có thể xa nhau gấp đôi so với bình thường. Điều này là do thiết bị B hoạt động như một rơ le, hoặc theo nhiều cách khác là một bộ tăng cường tín hiệu. Ý tưởng này có thể được mở rộng để tạo ra một mạng lưới lớn các thiết bị tiêu thụ điện năng thấp được kết nối với nhau trải dài trên một khoảng cách rộng lớn. Trên thực tế, có tới 65.000 thiết bị có thể được kết nối với nhau bằng lưới.

Một nhà sản xuất vi mạch Bluetooth hàng đầu có tên CSR đã bắt đầu bao gồm mạng lưới với chip Bluetooth Low-Energy vào năm 2014. Cho đến nay, họ là nhà sản xuất chip duy nhất cung cấp mạng lưới với BLE. Tuy nhiên, tôi nghi ngờ rằng trường hợp đó sẽ còn lâu nữa.

Có tùy chọn phát triển ngăn xếp Bluetooth tùy chỉnh để cho phép kết nối mạng lưới với các chip khác hoặc với Bluetooth Cổ điển. Tôi biết rằng nhà cung cấp ngăn xếp Bluetooth Searan có khả năng thêm mạng lưới vào ngăn xếp Bluetooth của họ.

Nguồn / Tuổi thọ pin / Kích thước pin

Tốc độ cao hơn và phạm vi truyền trực tiếp dài hơn tương quan với việc sử dụng điện năng cao hơn và do đó tuổi thọ pin ngắn hơn. Vì vậy, nếu tuổi thọ pin hoặc kích thước pin là quan trọng đối với sản phẩm của bạn thì việc sử dụng năng lượng sẽ trở nên quan trọng.

Bluetooth Low-Energy (BLE) là người chiến thắng rõ ràng về mức sử dụng năng lượng thấp. Nó chủ yếu được phát triển cho các ứng dụng Internet of Things mà nhiều lần cần phải chạy từ một pin đồng hồ nhỏ, duy nhất. Thiết bị BLE có thể chạy trong một hoặc hai năm trên một pin đồng hồ. Điều này có thể xảy ra chủ yếu vì những loại sản phẩm này được thiết kế để chỉ thỉnh thoảng truyền tải. Ví dụ: thiết bị BLE chỉ có thể truyền dữ liệu trong 1 giây một lần mỗi phút. Điều này có nghĩa là thiết bị không hoạt động trong 59/60 = 98,3% thời gian.

Khả năng tương thích

Nếu khả năng tương thích với điện thoại thông minh cũ là rất quan trọng đối với sản phẩm của bạn, thì Bluetooth Classic có thể là lựa chọn tốt nhất. Tất cả điện thoại thông minh đều hỗ trợ Bluetooth Classic, nhưng chỉ những điện thoại mới hơn vừa phải mới hỗ trợ BLE và WiFi Direct.

So sánh phạm vi
Bluetooth năng lượng thấp	Tất cả các phiên bản	Tất cả các phiên bản
Bluetooth cổ điển	Phiên bản 4.3 trở lên	Phiên bản 4S trở lên
Wi-Fi Direct	Phiên bản 4.0 trở lên	Phiên bản 5S trở lên

Best of Two Worlds: Bluetooth Dual-Mode

Đối với một số ứng dụng, đôi khi Bluetooth Classic là lựa chọn tốt nhất và những lúc khác, Bluetooth Low-Energy là lựa chọn tốt hơn. Ví dụ: có lẽ bạn thích Bluetooth Low-Energy hơn để tiết kiệm pin, nhưng bạn cũng muốn cho phép tương thích với các điện thoại thông minh cũ hơn.

Giải pháp tốt nhất có thể là Bluetooth Dual-Mode. Khi liên lạc với điện thoại mới hơn, bạn có thể sử dụng chế độ BLE tiết kiệm pin, nhưng khi bạn cần liên kết với điện thoại cũ hơn, bạn có thể chọn chế độ Cổ điển. Hầu hết các nhà sản xuất chip Bluetooth và nhà cung cấp mô-đun đều cung cấp các giải pháp Bluetooth chế độ kép.

Bảo vệ

Cả ba tiêu chuẩn không dây đều cung cấp mức độ bảo mật cao. Tuy nhiên, WiFi sử dụng mã hóa 256 bit so với Bluetooth (Cổ điển và LE) chỉ sử dụng mã hóa 128 bit. Trong hầu hết các trường hợp, mức độ bảo mật của Bluetooth là đủ, nhưng nếu bảo mật là quan trọng đối với sản phẩm của bạn thì WiFi Direct có thể là lựa chọn tốt hơn.

Tóm lược

Như mọi khi trong trường hợp kỹ thuật, có sự đánh đổi giữa các giải pháp khác nhau. Không có giải pháp nào là tốt nhất trong tất cả các ứng dụng. Bạn cần quyết định tiêu chí nào là quan trọng nhất cho sản phẩm của mình. Điều này có thể đơn giản hoặc phức tạp. Nếu tốc độ là tất cả những gì bạn quan tâm thì sự lựa chọn của bạn rất dễ dàng. Hoặc nếu tuổi thọ pin là mối quan tâm hàng đầu của bạn thì lựa chọn của bạn khá đơn giản. Nhưng nếu bạn quan tâm đến cả tốc độ và mức sử dụng điện năng như nhau thì sự lựa chọn của bạn trở nên phức tạp hơn.

Quyết định thông số kỹ thuật nào là quan trọng nhất đối với sản phẩm của bạn luôn là một khía cạnh đầy thách thức trong quá trình phát triển sản phẩm. Chào mừng bạn đến với thế giới phát triển sản phẩm, nơi không có gì thực sự đơn giản. Nếu nó dễ dàng, mọi công ty sẽ thành công như Apple.

Giới thiệu về tác giả

John Teel là chủ tịch của P dự đoán Designs, một công ty giúp các doanh nhân, công ty khởi nghiệp, nhà sản xuất, nhà phát minh và các công ty nhỏ đưa các sản phẩm điện tử mới ra thị trường. John trước đây là kỹ sư thiết kế cao cấp của Texas Instruments, nơi ông đã tạo ra các thiết kế điện tử hiện được sử dụng trong hàng triệu sản phẩm (bao gồm một số sản phẩm của Apple). Ông cũng là một doanh nhân thành đạt, người đã phát triển sản phẩm của riêng mình, sản xuất ở châu Á và bán ở hàng trăm địa điểm bán lẻ ở nhiều quốc gia. Tải xuống cheat sheet miễn phí của anh ấy: 15 bước để phát triển sản phẩm điện tử mới của bạn.