Bluetooth ou wi-fi - o que é melhor para o seu novo produto sem fio?

Existem vários padrões sem fio à sua disposição ao criar um novo produto. Cada escolha tem seu próprio conjunto de vantagens e desvantagens. Realmente depende do seu objetivo. Neste artigo, veremos os três padrões sem fio de curto alcance mais populares, incluindo: Bluetooth Classic, Bluetooth Low-Energy (BLE) e WiFi Direct.

A necessidade de velocidade

Se a transmissão de dados em alta velocidade for o requisito mais crítico para o seu produto, provavelmente o WiFi Direct será a melhor escolha. Todo mundo já ouviu falar de WiFi, mas poucos sabem de WiFi Direct. Embora isso esteja mudando. O WiFi padrão requer um ponto de acesso. Portanto, se você deseja transferir dados de um dispositivo para outro, eles devem passar pelo ponto de acesso. O WiFi Direct tem as vantagens de velocidade do WiFi sem a necessidade de um ponto de acesso. Os dados podem ser transmitidos diretamente de um dispositivo para outro, assim como no Bluetooth.

Comparação de velocidade
Padrão sem fio	Rapidez
Bluetooth de baixa energia	1 Mbps
Bluetooth Classic	2-3 Mbps
Wifi-Direct	100-250 Mbps

O WiFi Direct tem uma velocidade máxima de transferência de dados cerca de 10x a velocidade obtida com o Bluetooth Classic. Portanto, por exemplo, se o seu produto precisa transmitir vídeo, especialmente vídeo de alta definição, você precisará da conexão sem fio mais rápida possível. Não há como o Bluetooth ser rápido o suficiente, então é quase certo que você precise oferecer conectividade WiFi Direct.

Na outra extremidade do espectro de velocidade está o Bluetooth de baixa energia (também chamado de Bluetooth Smart), que é cerca de 2-3x mais lento do que o Bluetooth Classic ou 20-30x mais lento do que o WiFi Direct. É normalmente usado para transmitir pequenas quantidades de dados intermitentes, como leituras de sensores (temperatura, aceleração, etc.) ou talvez coordenadas GPS.

Quando você precisa transmitir dados constantemente, como ao fazer streaming de áudio, geralmente precisa usar o Bluetooth Classic. O Bluetooth Classic é otimizado para aplicativos de streaming, em comparação com o BLE, que é otimizado para picos de dados curtos e infrequentes.

No entanto, é possível usar o BLE para streaming de áudio, mas não com a mesma qualidade do Bluetooth Classic. Por exemplo, o provedor de pilha Bluetooth Searan LLC pode fornecer uma pilha Bluetooth LE personalizada que permite streaming de áudio.

Alcance de transmissão

O WiFi Direct tem um alcance máximo de cerca de 200 pés, em comparação com apenas cerca de 50 pés normalmente para Bluetooth (Classic e Low-Energy). O maior alcance do WiFi Direct é possível devido à maior potência de transmissão usada pelo WiFi Direct.

A desvantagem é a duração da bateria e esse aumento de potência de transmissão drenará uma pequena bateria muito mais rápido do que qualquer padrão Bluetooth.

Comparação de faixa
Bluetooth de baixa energia	50 pés normalmente, mas até 1.500 pés com extensor de alcance
Bluetooth Classic	50 pés normalmente, mas até 3.000 pés com extensor de alcance
Wifi-Direct	200 pés

Mas espere um minuto… as coisas nem sempre são tão simples. Existem algumas exceções. Em primeiro lugar, existem diferentes classes de transmissores Bluetooth. A maioria dos produtos Bluetooth usa um transmissor classe 2 com um alcance de cerca de 15 metros, conforme declarado anteriormente. Mas é possível usar um transmissor classe 1 com um alcance próximo a cerca de 300 pés. Mas, assim como com WiFi Direct, a maior potência de transmissão vem com o custo da vida útil da bateria reduzida.

Usando um circuito extensor de alcance (que consiste principalmente em um receptor muito sensível), você pode aumentar o alcance com Bluetooth ainda mais. Por exemplo, o provedor de módulo Bluetooth Bluegiga oferece um módulo BLE de longo alcance (BLE121LR) com um alcance de até cerca de 1.500 pés. Eles também oferecem um módulo de longo alcance Bluetooth Classic (WT41) com um alcance de até 3.000 pés!

Ainda há outra exceção. Em algumas aplicações, é possível que o Bluetooth (mesmo a versão de baixo consumo de energia) transmita em uma faixa maior do que o WiFi Direct, usando muito pouca energia. Isso é possível devido a um recurso incrível chamado rede mesh.

Normalmente, para enviar dados do dispositivo A para o dispositivo C, você deve formar um link direto entre A e C. Mas com a rede mesh, você pode enviar dados do dispositivo A para o dispositivo C através do dispositivo B. Portanto, se o dispositivo B estiver a meio caminho entre A e C, então A e C podem estar duas vezes mais distantes do que normalmente permitido. Isso ocorre porque o dispositivo B atua como um relé ou, de várias maneiras, um amplificador de sinal. Essa ideia pode ser expandida tornando possível uma grande rede de dispositivos interconectados de baixo consumo de energia espalhados por uma grande distância. Na verdade, até 65.000 dispositivos podem ser interconectados usando malha.

Um fabricante líder de microchips Bluetooth chamado CSR começou a incluir rede mesh com seus chips Bluetooth Low-Energy em 2014. Até agora, eles são os únicos fabricantes de chips a oferecer mesh com BLE. No entanto, duvido que seja o caso por muito mais tempo.

Existe a opção de ter uma pilha Bluetooth customizada desenvolvida para permitir a rede mesh com outros chips, ou com o Bluetooth Classic. Eu sei que o provedor de pilha Bluetooth Searan tem a capacidade de adicionar rede mesh às suas pilhas Bluetooth.

Energia / vida útil da bateria / tamanho da bateria

Maior velocidade e maior alcance de transmissão direta se correlacionam com maior uso de energia e, portanto, menor duração da bateria. Portanto, se a vida útil ou o tamanho da bateria forem importantes para o seu produto, o uso de energia se tornará crítico.

O Bluetooth Low-Energy (BLE) é o vencedor claro em relação ao uso de baixa energia. Ele foi desenvolvido principalmente para aplicativos da Internet das Coisas, que muitas vezes precisam funcionar com uma bateria de relógio pequena e única. Um dispositivo BLE pode funcionar por um ou dois anos com uma única bateria de relógio. Isso é possível principalmente porque esses tipos de produtos são projetados para transmitir apenas ocasionalmente. Por exemplo, um dispositivo BLE só pode transmitir dados por 1 segundo uma vez por minuto. Isso significa que o dispositivo fica inativo 59/60 = 98,3% do tempo.

Compatibilidade

Se a compatibilidade com smartphones mais antigos for crítica para o seu produto, então o Bluetooth Classic pode ser a melhor escolha. Todos os smartphones suportam Bluetooth Classic, mas apenas os telefones moderadamente mais novos suportam BLE e WiFi Direct.

Comparação de faixa
Bluetooth de baixa energia	Todas versões	Todas versões
Bluetooth Classic	Versão 4.3 ou posterior	Versão 4S ou posterior
Wifi-Direct	Versão 4.0 ou posterior	Versão 5S ou posterior

O melhor de dois mundos: Bluetooth Dual-Mode

Para algumas aplicações, por vezes, o Bluetooth Classic é a melhor opção e, outras vezes, o Bluetooth de baixa energia é a melhor opção. Por exemplo, talvez você prefira Bluetooth de baixa energia para conservar a vida da bateria, mas também deseja permitir a compatibilidade com smartphones mais antigos.

A melhor solução pode ser Bluetooth Dual-Mode. Ao se comunicar com telefones mais novos, você pode usar o modo BLE de economia de bateria, mas quando precisar conectar-se a telefones mais antigos, poderá selecionar o modo Clássico. A maioria dos fabricantes de chips Bluetooth e fornecedores de módulos oferece soluções Bluetooth de modo duplo.

Segurança

Todos os três padrões sem fio oferecem um alto nível de segurança. No entanto, WiFi usa criptografia de 256 bits contra Bluetooth (Classic e LE) usa apenas criptografia de 128 bits. Na maioria dos casos, o nível de segurança do Bluetooth é suficiente, mas se a segurança for crítica para o seu produto, WiFi Direct pode ser a melhor opção.

Resumo

Como sempre acontece com a engenharia, existem compensações entre as várias soluções. Nenhuma solução é a melhor em todos os aplicativos. Você precisa decidir quais critérios são mais importantes para o seu produto. Isso pode ser simples ou complexo. Se você só se preocupa com velocidade, sua escolha é fácil. Ou se a duração da bateria é sua principal preocupação, então sua escolha é muito simples. Mas se você se preocupa com a velocidade e o uso de energia igualmente, sua escolha se torna mais complexa.

Decidir quais especificações são as mais críticas para o seu produto é sempre um aspecto desafiador do desenvolvimento do produto. Bem-vindo ao mundo do desenvolvimento de produtos, onde nada é realmente simples. Se fosse fácil, todas as empresas teriam tanto sucesso quanto a Apple.

Sobre o autor

John Teel é presidente da Predictable Designs, uma empresa que ajuda empreendedores, startups, fabricantes, inventores e pequenas empresas a lançar novos produtos eletrônicos no mercado. John foi anteriormente um engenheiro de design sênior da Texas Instruments, onde criou designs eletrônicos agora usados ​​em milhões de produtos (incluindo alguns da Apple). Ele também é um empresário de sucesso que desenvolveu seu próprio produto, o fez fabricar na Ásia e o vendeu em centenas de locais de varejo em vários países. Baixe sua folha de dicas grátis: 15 etapas para desenvolver seu novo produto eletrônico.