Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

5 points à considérer lors du choix d'une technologie sans fil pour votre produit

Vous avez une idée que vous aimeriez mettre sur le marché? Dans cette série, John Teel suit le processus de passage du prototype à la production. Suivez chaque versement pour voir de plus près comment incorporer des composants individuels.


Votre nouveau projet nécessite-t-il des capacités de communication sans fil à courte portée? Si tel est le cas, plusieurs technologies sans fil sont disponibles lors du développement de votre nouveau produit. Chaque technologie présente des avantages et des inconvénients et le meilleur choix dépend de l'application.

Dans cet article, nous allons comparer les quatre normes de technologie sans fil les plus courantes pour les nouveaux produits électroniques, à savoir: Bluetooth classique, Bluetooth basse consommation (également appelé Bluetooth Smart), WiFi et WiFi Direct.

Vitesse de transfert de données

Si le débit de données rapide est la spécification la plus importante pour votre produit, alors le plus probable est WiFi ou WiFi Direct. Tout le monde connaît le WiFi, mais la plupart n’ont pas entendu parler de WiFi Direct, bien que cela change lentement.

Un point d'accès est requis pour le WiFi standard (généralement un routeur). Donc, pour transférer des informations d'un périphérique à un autre, les données doivent passer par le point d'accès.

WiFi Direct est aussi rapide que le WiFi standard, mais élimine le besoin d’un point d’accès. WiFi Direct permet une communication directe entre périphériques, comme avec Bluetooth.

Standard sans fil Vitesse de transfert
Bluetooth basse consommation 1 Mbps
Bluetooth classique 2-3 Mbps
WiFi / WiFi direct 100-250 Mbps

Tableau 1 - Comparaison de la vitesse de transfert

WiFi et WiFi Direct ont un débit de données maximum environ 10 fois plus rapide que celui que l'on peut obtenir avec Bluetooth Classic. Par exemple, si votre application nécessite le streaming vidéo, vous aurez besoin d’une connexion sans fil à très haut débit. Aucune des technologies Bluetooth ne sera suffisamment rapide (à l'exception peut-être de la vidéo très basse définition), de sorte que vous souhaiterez offrir des fonctionnalités WiFi / WiFi Direct.

À l’autre extrémité de la plage de vitesse se trouve Bluetooth Low-Energy, qui est environ deux fois plus rapide que Bluetooth Classic. BLE convient généralement au transfert de petites quantités de données intermittentes, telles que la température, l’humidité, les données de mouvement, les coordonnées GPS, etc.

Normalement, si votre application nécessite la transmission constante de données, par exemple lors de la diffusion audio, Bluetooth Classic est le meilleur choix. Bluetooth Classic est spécialement optimisé pour la transmission de données en continu, à l’inverse de BLE, optimisé pour des rafales peu fréquentes de données plutôt simples.

Cela dit, il est possible de diffuser du son en utilisant BLE, mais pas avec la qualité audio de Bluetooth Classic. Cependant, il nécessite un micrologiciel BLE personnalisé. Le fournisseur de micrologiciels Bluetooth Searan propose une pile Bluetooth LE personnalisée qui permet le streaming audio. Cela peut être une bonne solution si la durée de vie de la batterie est plus importante pour votre produit que d’avoir un son de la plus haute fidélité.

Plage de fonctionnement

Le WiFi et le WiFi Direct ont une portée de transmission maximale d’environ 60 mètres. Bluetooth (Classic ou BLE) a normalement une portée maximale d’environ 20 mètres.

La plus grande gamme de WiFi est possible en raison de sa puissance de transmission plus élevée. Le compromis pour cette gamme accrue est la durée de vie de la batterie. Le WiFi va vider la batterie beaucoup plus rapidement que Bluetooth, en particulier Bluetooth Low-Energy.

Standard sans fil Vitesse de transfert
Bluetooth basse consommation 50 pi en général, jusqu'à 1 500 pi en utilisant une rallonge d'autonomie
Bluetooth classique 50 pi en général, jusqu'à 3 000 pi avec prolongateur d'autonomie
WiFi / WiFi direct 200 ft typiquement

Tableau 2 - Comparaison des plages de fonctionnement

Il existe différentes classes d'émetteurs Bluetooth. La majorité des produits Bluetooth utilisent un émetteur de classe 2 avec une plage de fonctionnement d’environ 50 pieds. Mais il est également possible d’utiliser un émetteur de classe 1 dont la portée est plus proche de 300 pieds (100 mètres). Cependant, comme avec WiFi Direct, la puissance plus élevée réduit la durée de vie de la batterie.

Il est en fait possible d’étendre encore la portée de la technologie Bluetooth en ajoutant un circuit d’extension de portée qui augmente principalement la sensibilité du récepteur. Par exemple, Silicon Labs propose un module Bluetooth LE à longue portée, appelé BLE112LR, dont la portée maximale approche les 1 500 pieds (450 mètres). Ils proposent également un module Bluetooth Classic longue portée offrant une autonomie encore plus grande, supérieure à 1 km. Gardez à l'esprit que toutes ces distances supposent une visibilité directe.

Utilisation de l'énergie par rapport à la vie / taille de la batterie

Une plus grande plage de transmission et des vitesses de transfert de données plus rapides signifient une consommation d'énergie accrue, ce qui équivaut à une durée de vie de la batterie plus courte. Si la durée de vie de la batterie ou la taille de la batterie sont des caractéristiques essentielles de votre produit, la consommation électrique deviendra extrêmement importante.

La meilleure technologie sans fil pour les applications à très basse consommation est sans aucun doute la technologie Bluetooth Low-Energy (BLE). BLE a été développé principalement pour les applications Internet of Things (Io) fonctionnant généralement avec une seule pile de montre.

Un appareil BLE bien conçu peut fonctionner pendant des années avec une petite pile de montre, car la plupart des produits BLE sont conçus pour ne transmettre des données qu'occasionnellement. Par exemple, un appareil peut être programmé pour ne transmettre des données que pendant 1 seconde toutes les minutes. Ainsi, l’appareil ne transmet que 1/60 = 1,7% du temps, et les 98,3% restants du temps où il est en mode veille à très faible consommation.

Compatibilité Smart Phone

Si la compatibilité avec vos anciens téléphones intelligents est essentielle pour votre produit, alors le Bluetooth ou le WiFi standard standard peuvent constituer le meilleur choix. Tous les téléphones intelligents prennent en charge Bluetooth Classic et WiFi, mais seuls les téléphones plus récents prennent en charge les technologies Bluetooth Low-Energy et WiFi Direct.

Standard sans fil Google Android Apple iOS
Bluetooth classique Toutes les versions Toutes les versions
Bluetooth basse consommation Version 4.3+ Version 4S +
Wifi Toutes les versions Toutes les versions
Wi-Fi Direct Version 4.0+ Version 5S +

Tableau 3 - Comparaison de la compatibilité des téléphones intelligents

Sécurité

Les quatre technologies sans fil offrent un niveau de sécurité élevé. Cependant, WiFi et WiFi Direct utilisent le cryptage 256 bits alors que Bluetooth (Classic et LE) utilise uniquement le cryptage 128 bits.

Pour la majorité des applications, Bluetooth fournit une protection de sécurité suffisante. Mais si la sécurité est une priorité absolue pour votre produit, alors WiFi ou WiFi Direct est un meilleur choix.

Coût de développement et complexité

Deux fonctions matérielles sont requises pour les fonctionnalités sans fil: un émetteur-récepteur RF (un émetteur-récepteur est un émetteur et un récepteur) et un microcontrôleur ou un microprocesseur exécutant le micrologiciel du protocole sans fil (également appelé pile).

Votre vie sera beaucoup plus simple si vous utilisez une solution système sur puce (SoC) intégrant à la fois l'émetteur-récepteur et le microcontrôleur dans une seule puce.

L'utilisation d'une solution SoC à puce unique réduira considérablement vos coûts de développement en minimisant les risques de problèmes et en incluant la pile de protocoles sans fil déjà intégrée. Sinon, vous devez acheter la pile séparément, ce qui n’est pas bon marché. Attendez-vous à payer un minimum de 10 000 $ plus des frais de licence par unité.

Bluetooth Low-Energy est le type de fonctionnalité sans fil le plus simple et le moins cher à implémenter dans un nouveau produit. Toutes les offres de puces BLE sont des solutions SoC à puce unique.

De nombreux fabricants de puces proposent des solutions BLE SoC, notamment Cypress, CSR, Nordic, Dialog et Texas Instruments. Les jetons BLE peuvent être achetés pour seulement 1 $ à 2 $ par volumes de quelques milliers.

Dans la plupart des cas, il est préférable de commencer par utiliser un module pour les fonctions sans fil afin de réduire le coût de la certification FCC et de réduire vos risques de développement.

Coût unitaire de fabrication

L'autre coût critique est le coût de production par unité, qui détermine votre marge bénéficiaire. Pour vos premières unités qui utilisent des modules sans fil, le coût unitaire sera assez élevé. Il se peut donc que vous deviez vendre vos premières unités sans profit.

Lors de la création d'un nouveau produit, votre priorité absolue devrait être de minimiser les coûts de développement (et le risque), et non de minimiser les coûts unitaires de fabrication. Au lieu de cela, concentrez-vous sur la réduction des coûts de production une fois que vous avez des clients et que vous êtes prêts pour une fabrication en masse.

Comme toujours avec la conception de nouveaux produits, il existe des compromis entre les différentes technologies sans fil. Aucune technologie n'est la meilleure pour chaque application. Vous devez hiérarchiser les spécifications les plus critiques pour votre produit. Le choix de la technologie sans fil pour votre produit peut être simple ou complexe. Si la vitesse de transfert des données est la spécification la plus importante pour votre produit, votre décision est plutôt simple: WiFi ou WiFi Direct. Si la vie de la batterie ou la taille de la batterie sont vos critères les plus critiques, votre décision est également simple: Bluetooth Low-Energy. Si garder la priorité sur vos coûts de développement et de production est votre priorité, alors Bluetooth LE est à nouveau votre meilleure option.

Mais si la vitesse de transfert, la durée de vie de la batterie et le coût sont tous également importants, votre décision est plus compliquée. Bienvenue dans le monde du développement de nouveaux produits!

Voulez-vous en savoir plus sur le développement d'un nouveau produit électronique? Assurez-vous ensuite de consulter The Ultimate Guide - Comment développer un nouveau produit électronique.

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