Почему существует две технологии беспроводной связи Bluetooth и Wi-Fi
Обновлено: 21.11.2024
Несмотря на то, что были приложены все усилия для соблюдения правил стиля цитирования, могут быть некоторые расхождения. Если у вас есть какие-либо вопросы, обратитесь к соответствующему руководству по стилю или другим источникам.
Если у вас есть смартфон, ноутбук, планшет или подобное устройство, вероятно, оно оснащено функциями беспроводной связи Bluetooth и Wi-Fi. Но что такое Bluetooth и Wi-Fi и чем они отличаются?
Bluetooth – это технология, разработанная в конце 1990-х годов для обеспечения беспроводной связи ближнего радиуса действия между электронными устройствами, например между ноутбуком и смартфоном или между компьютером и телевизором. Bluetooth работает с использованием радиочастот, а не инфракрасного спектра, используемого традиционными пультами дистанционного управления. В результате Bluetooth устраняет необходимость не только в проводном соединении, но и в обеспечении прямой видимости для связи между устройствами.
Wi-Fi похож на Bluetooth в том, что он также использует радиоволны для высокоскоростной передачи данных на короткие расстояния без необходимости проводного подключения. Wi-Fi работает, разбивая сигнал на части и передавая эти фрагменты по нескольким радиочастотам. Этот метод позволяет передавать сигнал с меньшей мощностью на частоту, а также позволяет нескольким устройствам использовать один и тот же передатчик Wi-Fi. Первоначально разработанный в 1990-х годах, Wi-Fi прошел несколько процессов стандартизации, одобренных Институтом инженеров по электротехнике и электронике (IEEE), чтобы обеспечить большую пропускную способность при передаче данных.
Несмотря на то, что Bluetooth и Wi-Fi являются беспроводными формами связи, они различаются по своему назначению, возможностям и другим факторам. Bluetooth позволяет передавать данные между устройствами на короткие расстояния. Например, он обычно используется в гарнитурах для мобильных телефонов, что позволяет пользоваться телефоном без помощи рук. Wi-Fi, с другой стороны, позволяет устройствам подключаться к Интернету. Bluetooth ограничивает количество устройств, которые могут подключаться одновременно, тогда как Wi-Fi открыт для большего количества устройств и большего количества пользователей. Кроме того, Bluetooth, поскольку для каждого подключаемого устройства требуется только адаптер, как правило, проще в использовании и требует меньше энергии, чем Wi-Fi, хотя это достигается за счет дальности и скорости передачи данных, в которых Wi-Fi Fi обычно превосходит возможности Bluetooth.
Bluetooth и WiFi — это разные стандарты беспроводной связи.
Технология Bluetooth удобна при передаче информации между двумя или более устройствами, расположенными рядом друг с другом, когда скорость не имеет значения, например между телефонами, принтерами, модемами и гарнитурами. Он лучше всего подходит для приложений с низкой пропускной способностью, таких как передача звуковых данных с помощью телефонов (например, с помощью гарнитуры Bluetooth) или байтовых данных с портативными компьютерами (передача файлов) или клавиатуры и мыши.
Wi-Fi лучше подходит для работы в полномасштабных сетях, поскольку обеспечивает более быстрое соединение, лучший радиус действия от базовой станции и лучшую безопасность беспроводной сети (при правильной настройке), чем Bluetooth.
Сравнительная таблица
| Bluetooth | Wi-Fi | |
|---|---|---|
| Частота | 2,4 ГГц | 2,4, 3,6, 5 ГГц |
| Стоимость | Низкая | Высокая |
| Пропускная способность | < td >Низкий (800 Кбит/с)Высокий (11 Мбит/с) | |
| Уполномоченный по спецификациям | Bluetooth SIG< /td> | IEEE, WECA |
| Безопасность | Это менее безопасно | Проблемы безопасности уже обсуждается. |
| Год разработки | 1994 | 1991 |
| Основные устройства | Мобильные телефоны, мыши, клавиатуры, офисные и промышленные устройства автоматизации. Трекеры активности, такие как Fitbit и Jawbone. | Ноутбуки, настольные компьютеры, серверы, телевизоры, новейшие мобильные телефоны. |
| Требования к оборудованию | Bluetooth-адаптер на всех устройствах, соединяющихся друг с другом | Беспроводные адаптеры на всех устройствах сети, беспроводной маршрутизатор и/или точки беспроводного доступа |
| Диапазон | 5–30 метров | С 802.11b/g типичный диапазон составляет 32 м в помещении и 95 м (300 футов) на открытом воздухе. 802.11n имеет больший радиус действия. 2.Связь Wi-Fi на частоте 5 ГГц имеет больший радиус действия, чем 5 ГГц. Антенны также могут увеличить радиус действия. |
| Потребляемая мощность | Низкое | Высокое |
| Простота использования | Довольно прост в использовании. Может использоваться для одновременного подключения до семи устройств. Легко переключаться между устройствами или находить и подключаться к любому устройству. | Это более сложно и требует настройки аппаратного и программного обеспечения. |
| Задержка | 200 мс | 150 мс — средняя задержка. (Зависит от скорости соединения) |
| Битрейт | 2,1 Мбит/с | 600 Мбит/с< /td> |
Видео, объясняющее различия
Bluetooth и Wi-Fi – это беспроводные сетевые технологии. Они передают информацию с помощью радиосигналов, передаваемых по воздуху, а не по проводам, что позволяет устройствам общаться друг с другом и обмениваться информацией. И Bluetooth, и Wi-Fi обычно работают на нерегулируемой радиочастоте 2,4 ГГц, хотя один редко используемый стандарт Wi-Fi использует частоту 5 ГГц. Частота 2,4 ГГц также используется такими вещами, как пульт Wii, радиоуправляемый вертолет вашего ребенка и кухонная микроволновая печь. Хотя Bluetooth и Wi-Fi имеют много общего, их различия делают их подходящими для разных сетевых решений.
Диапазон
В сети Wi-Fi для подключения устройств в гораздо большем радиусе действия используется гораздо больше энергии. Wi-Fi используется для создания беспроводных локальных сетей, связывающих устройства в радиусе около 100 метров от центральной беспроводной точки доступа. Bluetooth имеет гораздо меньший диапазон и используется для создания персональных сетей устройств, которые находятся в пределах 10 метров друг от друга. Bluetooth отлично подходит для подключения компьютеров к планшетам или телефонов к гарнитурам, заменяя провода, которые в противном случае вам пришлось бы прокладывать между устройствами.
Тип сети
Типы сетей, которые создает каждый стандарт, также различаются. Bluetooth не имеет концентратора. Любые два устройства с адаптерами Bluetooth могут подключаться друг к другу. Одно устройство с поддержкой Bluetooth может подключаться к семи устройствам, и каждое из этих устройств может подключаться к семи другим устройствам. Сеть с поддержкой Wi-Fi зависит от концентратора. Все устройства в сети Wi-Fi в конечном итоге подключаются через единую точку беспроводного доступа, также называемую беспроводным маршрутизатором. Любая связь по сети Wi-Fi должна проходить через эту центральную точку доступа.
Скорость
Помимо дальности действия, большая мощность сети Wi-Fi также означает, что она может передавать данные гораздо быстрее, чем сеть Bluetooth. По состоянию на сентябрь 2012 года самый высокий стандарт сети Wi-Fi, 802.11n, работает со скоростью до 300 мегабит в секунду. Сравните это с сетью Bluetooth, которая при использовании самого быстрого стандарта по состоянию на сентябрь 2012 года Bluetooth 3.0 + HS достигает скорости только 24 Мбит/с. Wi-Fi больше подходит для операций с большим объемом данных, таких как потоковое воспроизведение фильмов высокой четкости, а Bluetooth лучше подходит для таких задач, как передача нажатий клавиатуры на компьютер.
Потребляемая мощность
Хотя скорость передачи данных может быть ниже, а радиус действия ограничен, низкое энергопотребление Bluetooth делает его полезным в условиях ограниченного энергопотребления. Устройства Wi-Fi часто подключаются к настенным розеткам для работы. В устройствах с батарейным питанием Wi-Fi быстро расходует энергию. Чрезвычайно низкое энергопотребление новейшего стандарта Bluetooth 4.0 позволяет добавлять беспроводную связь к устройствам, питающимся только от часовых батареек. Это обещает распространить Bluetooth на мониторы сердечного ритма, спортивные часы и термостаты.
Брайан Юнг профессионально пишет с 1991 года. В настоящее время он работает разработчиком программного обеспечения в университетской больнице Кливленда, штат Огайо. Кроме того, он публикует обзоры и комментарии к детской и юношеской литературе в своем собственном блоге Critique de Mr Chompchomp. и ребятам зажгли провода. Брайан имеет степень доктора философии по английскому языку Университета Висконсина в Милуоки.
Если у вас есть телефон, ноутбук, компьютер или любое другое современное электронное устройство, скорее всего, вы видели символы Bluetooth и WiFi. Но что на самом деле означают эти два термина? Вот все, что вам нужно знать о разнице между Bluetooth и WiFi и о том, можно ли использовать Bluetooth без WiFi.
Bluetooth и WiFi
Bluetooth и Wi-Fi — это беспроводные технологии для подключения ваших устройств, но они совершенно разные. В то время как Wi-Fi в основном используется для подключения ваших устройств к Интернету, Bluetooth используется только для соединения ваших устройств друг с другом.
Чтобы понять разницу между ними, важно более подробно определить, как работают Bluetooth и WiFi.
Что такое Wi-Fi?
WiFi — это беспроводная технология, которая в основном используется для подключения ваших устройств к Интернету. Чтобы использовать Wi-Fi, вам обычно нужно ввести пароль Wi-Fi на своем устройстве, чтобы вы могли подключиться к локальной сети (LAN) через маршрутизатор.
По сути, Wi-Fi позволяет просматривать веб-страницы, не подключая устройство к телефонной линии или кабельной розетке. Для этого вам понадобится WiFi-маршрутизатор, который будет принимать интернет-сигнал от вашего модема и преобразовывать его в радиосигнал. Затем ваши устройства с поддержкой WiFi получают этот радиосигнал и преобразуют его обратно в интернет-сигнал. Это позволяет вам подключаться к Интернету на вашем устройстве по беспроводной сети.
В наши дни приемники Wi-Fi можно найти на большинстве настольных компьютеров, ноутбуков, смартфонов, планшетов, смарт-телевизоров, принтеров, цифровых камер, цифровых аудиоплееров и других умных домашних устройств.
Если вы видите символ WiFi на устройстве, это означает, что устройство может подключаться к Интернету по беспроводной сети. И если вы видите этот символ в ресторанах, кафе и аэропортах, это означает, что они обеспечивают беспроводной доступ в Интернет для ваших устройств.
Мощность сигнала WiFi зависит от качества вашего маршрутизатора. Однако обычно вы можете подключиться к сигналу Wi-Fi на расстоянии до 300 футов. Если вы хотите узнать больше о сигнале WiFi, ознакомьтесь с нашей статьей о том, как проверить скорость WiFi здесь.
Помимо подключения к Интернету, вы также можете использовать Wi-Fi для подключения устройств в одной сети. Например, вы можете соединить два компьютера в одной локальной сети для передачи файлов между ними по беспроводной сети.
Что такое Bluetooth?
Bluetooth используется для передачи данных между вашими электронными устройствами на короткие расстояния. Например, вы можете использовать Bluetooth для подключения компьютера к беспроводной клавиатуре или сопряжения телефона с динамиком Bluetooth.
Как и Wi-Fi, Bluetooth также использует радиосигналы для передачи данных между устройствами. На самом деле Bluetooth использует некоторые из тех же частот, что и WiFi, что может создавать помехи для устройств WiFi. Однако, в отличие от WiFi, Bluetooth не требует ввода пароля для подключения к устройству.
Как правило, для сопряжения устройств Bluetooth необходимо нажать и удерживать кнопку на одном устройстве. Затем вы выберете это устройство из другого устройства. Например, вам может потребоваться нажать кнопку сопряжения Bluetooth на беспроводных наушниках, а затем выбрать эти наушники из списка обнаруживаемых устройств Bluetooth на вашем компьютере.
Поскольку Bluetooth не требует пароля для подключения между устройствами, это означает, что соединение обычно не так безопасно, как WiFi. Bluetooth также медленнее Wi-Fi и имеет меньший радиус действия (обычно до 10 м).
Изначально разработанный как способ подключения устройств без использования кабелей, Bluetooth теперь поддерживается практически всеми доступными беспроводными устройствами. В настоящее время Bluetooth используется в большинстве компьютеров, ноутбуков, мобильных телефонов, планшетов, клавиатур, мышей, наушников, игровых консолей, смарт-часов, фитнес-трекеров, слуховых аппаратов и многих других периферийных устройств.
Если вы видите значок Bluetooth на устройстве, это означает, что вы можете подключить его к другим устройствам с поддержкой Bluetooth по беспроводной сети.
Например, вы можете использовать Bluetooth для подключения телефона к беспроводным наушникам и беспроводным динамикам. Вы также можете использовать Bluetooth для подключения беспроводной клавиатуры и мыши к настольному компьютеру, ноутбуку или планшету.
Можно ли использовать Bluetooth без WiFi?
Вы можете использовать Bluetooth для передачи данных с одного устройства на другое без подключения к WiFi. Однако многим устройствам для правильной работы требуется соединение WiFi. Таким образом, не каждое устройство Bluetooth будет работать без сигнала WiFi.
Например, вам может понадобиться использовать Wi-Fi для отправки документов с компьютера на принтер по локальной сети. Однако, если у вас есть Bluetooth-принтер, вам может не понадобиться подключение к Wi-Fi.
Теперь, когда вы знаете разницу между Bluetooth и WiFi, ознакомьтесь с нашей статьей о разнице между модемом и маршрутизатором здесь.
Эта статья поможет вам выбрать лучшую беспроводную технологию для вашего конкретного нового продукта. Различные беспроводные технологии анализируются с точки зрения функциональности, скорости передачи данных и рабочего диапазона.
Решение о том, какой тип беспроводной технологии следует использовать в вашем новом продукте, может оказаться сложной задачей. В настоящее время доступно не только огромное количество беспроводных технологий, но и регулярно внедряемые новые технологии.
Исходя из предполагаемой функциональности вашего продукта, вам должно быть относительно просто сразу определить, какую группу технологий вам следует рассмотреть.
Например, если для передачи небольших объемов данных вам требуется два устройства, разнесенные на 30 футов, нет смысла использовать какую-либо из технологий дальней или высокоскоростной беспроводной связи.
При этом я рекомендую вам прочитать эту статью целиком, независимо от конкретных потребностей вашего продукта, потому что вы сможете получить общее представление обо всех доступных вам беспроводных технологиях.
Технологии одноранговой сети
Одноранговая связь просто означает, что два устройства соединены вместе для прямой связи. Обычно в одноранговом соединении могут участвовать только два устройства.
В следующем разделе я расскажу о так называемых ячеистых сетевых технологиях, которые позволяют объединять множество устройств.
Классический Bluetooth
Самой известной технологией одноранговой беспроводной связи является Bluetooth. При подключении телефона к динамику Bluetooth, который представляет собой одноранговое беспроводное соединение между телефоном и динамиком.
Bluetooth доминирует в одноранговых потоковых аудиоприложениях, таких как эта гарнитура Bluetooth.
Из-за относительно короткого рабочего диапазона Bluetooth потребляет довольно мало энергии. Он потребляет гораздо меньше энергии, чем Wi-Fi, и намного меньше, чем сотовые технологии, но все же значительно больше, чем такие технологии, как Bluetooth Low-Energy или Zigbee.
Прямой WiFi
Все знают о WiFi, но мало кто слышал о WiFi Direct. Это правда, хотя почти все телефоны и планшеты поддерживают его. Как и Bluetooth, но в отличие от традиционного Wi-Fi, Wi-Fi Direct представляет собой одноранговую беспроводную технологию.
Как вы, наверное, уже знаете, традиционная сеть Wi-Fi создает точку доступа, которая позволяет подключаться к ней многим устройствам. Но что, если вы хотите передавать данные напрямую с одного устройства на другое без накладных расходов на точку доступа? Вот где в игру вступает WiFi Direct.
WiFi Direct использует ту же базовую технологию, что и традиционный WiFi. Он использует ту же частоту и предлагает аналогичную пропускную способность и скорость. Но для этого не требуется точка доступа, что позволяет двум устройствам иметь прямое соединение, аналогичное Bluetooth.
Преимущество WiFi Direct по сравнению с Bluetooth в основном заключается в более высокой скорости передачи. На самом деле WiFi Direct более чем в сто раз быстрее, чем Bluetooth. Однако за эту скорость приходится платить, и эта цена в основном связана с более высоким энергопотреблением.
Связь ближнего радиуса действия
Связь ближнего радиуса действия (NFC) принципиально отличается от других беспроводных технологий, обсуждаемых в этой статье. Связь NFC осуществляется с помощью электромагнитных полей, разделяемых двумя катушками, тогда как все другие беспроводные технологии излучают радиоволны.
Поскольку NFC обменивается данными через две катушки, которые электромагнитно связаны друг с другом, рабочий диапазон составляет всего около дюйма или двух. Две связанные катушки по существу образуют трансформатор с воздушным сердечником.
Наиболее часто NFC используется в бесконтактных платежных системах. Хотя платежные данные, конечно же, зашифрованы, чрезвычайно малый радиус действия NFC также помогает исключить возможность того, что кто-то поблизости сможет взломать транзакцию.
NFC позволяет использовать пассивные метки NFC. В этом случае пассивный означает отсутствие источника питания. Вместо этого пассивная метка питается от электромагнитного поля считывающего устройства NFC. И связь, и передача энергии происходят между двумя связанными катушками.
Преимущество пассивных тегов заключается в том, что они просты, дешевы, компактны и работают практически бесконечно, поскольку в них нет батареи. Также доступны активные теги, которые включают батарею.
Кроме того, беспроводная зарядка, когда вы заряжаете устройство, помещая его на коврик для зарядки, также использует то же самое явление передачи энергии между двумя связанными катушками.
Сетчатые технологии с низким энергопотреблением, малым радиусом действия и малым объемом данных
Существует четыре распространенные технологии для создания маломощной сети с малым объемом данных: Bluetooth Low-Energy, Zigbee, Z-Wave и 6LoWPAN.
Если ваш продукт работает от батареи и вам необходимо передавать относительно небольшие объемы данных на небольшое расстояние, то одна из этих четырех технологий, вероятно, является лучшим решением.
Важнейшая функция, поддерживаемая всеми четырьмя технологиями, называется ячеистой сетью, которую иногда называют сетью многие ко многим.
Обычно для отправки данных с устройства A на устройство C необходимо создать прямую связь между устройством A и устройством C. Это относится к одноранговым технологиям, таким как Bluetooth и WiFi Direct.
Но с ячеистой сетью вы можете вместо этого отправлять данные с устройства A на устройство C через устройство B. Данные отправляются с устройства A на устройство B, которое затем передает данные на устройство C. Это позволяет создать огромную сеть взаимосвязанных устройств, способных покрыть большую территорию при крайне низком энергопотреблении.
Например, представьте, что у вас есть 26 устройств, помеченных буквами от A до Z, которые расположены на расстоянии 100 футов друг от друга. Обычно, если вы хотите отправить данные с устройства А на устройство Z, расположенное на расстоянии 2500 футов, вам понадобится передатчик значительной мощности. Для этого требуется продукт с большой батареей.
Но с помощью ячеистой сети вы можете передавать данные с устройства A на устройство B, на устройство C и так далее до устройства Z. Ни одно устройство не должно передавать данные дальше, чем на сто футов, поэтому потребляемая каждым устройством мощность намного меньше.
Ячеистые сети могут открыть множество действительно интересных приложений.
Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE)
Bluetooth Low-Energy — это гораздо больше, чем просто версия Bluetooth Classic с низким энергопотреблением. На самом деле, его приложения полностью отличаются от обычных Bluetooth.
Bluetooth LE, вероятно, является наиболее распространенным типом беспроводных функций для продуктов, в разработке которых я помогаю. Он предназначен для довольно редкой передачи/получения небольших объемов данных при очень низком энергопотреблении.
BLE имеет множество применений, но одним из наиболее распространенных является передача данных датчиков. Примерами могут служить сенсорное устройство, которое измеряет температуру раз в минуту, или устройство GPS, которое записывает и передает свое местоположение каждые 10 минут.
Во многих случаях продукты Bluetooth LE питаются только от небольшой батарейки типа «таблетка». Если данные отправляются нечасто, устройство BLE, работающее от батарейки типа «таблетка», может проработать год или больше.
Bluetooth LE широко поддерживается мобильными телефонами и планшетами, что делает его идеальным решением для сопряжения вашего продукта с мобильным приложением. Он также поддерживает приличную скорость передачи данных до 1 Мбит/с (классический Bluetooth поддерживает скорость до 2–3 Мбит/с).
Как и все технологии, обсуждаемые в этом разделе, BLE поддерживает ячеистую сеть. На самом деле, он позволяет создавать ячеистые сети с поддержкой до 32 767 устройств!
Если у вас нет веских причин для выбора одной из других технологий, описанных в этом разделе (Zigbee, Z-Wave и 6LoWPAN), я настоятельно рекомендую вам использовать Bluetooth LE. Эту беспроводную технологию проще всего внедрить, она потребляет очень мало энергии и пользуется наибольшей поддержкой.
BLE, Zigbee, Z-Wave и 6LoWPAN — все это потенциальные решения для приложений умного дома.
Зигби
Zigbee — это еще одна сетевая технология малого радиуса действия, во многом похожая на Bluetooth LE с аналогичными приложениями. Он использует ту же несущую частоту 2,4 ГГц, потребляет очень мало энергии, работает в том же диапазоне и предлагает ячеистую сеть.
На самом деле ячеистая сеть Zigbee может включать до 65 000 устройств, что в два раза больше, чем может поддерживать Bluetooth LE. Однако я еще не видел приложения, которое выдвигало бы любое ограничение.
Zigbee в основном используется для приложений домашней автоматизации, таких как интеллектуальное освещение, интеллектуальные термостаты и мониторинг домашней энергии. Он также широко используется в промышленной автоматизации, интеллектуальных счетчиках и системах безопасности.
Z-волна
Z-Wave – это запатентованная технология беспроводной связи (приобретенная Silicon Labs в 2018 году), которая в основном конкурирует с Zigbee и BLE на рынке домашней автоматизации.
В отличие от BLE и Zigbee, которые используют популярный диапазон 2,4 ГГц, Z-Wave вместо этого использует диапазон менее 1 ГГц. Точная группа варьируется во многих странах, что может вызвать сложности, если вы хотите продавать свой продукт по всему миру. В США Z-Wave работает на частоте 908 МГц, а в Европе — на 868 МГц. В других странах и регионах используются все частоты от 865 МГц до 921 МГц.
Низкая несущая частота дает два существенных преимущества: увеличение радиуса действия и уменьшение помех. Радиоволны более низкой частоты распространяются дальше. Полоса частот 2,4 ГГц, используемая BLE и Zigbee, также используется для Wi-Fi, Bluetooth Classic и даже для вашей микроволновой печи, поэтому возможны помехи.
Полосы частот, используемые Z-Wave, обычно менее загружены. Недостатком более низкой несущей частоты является более низкая скорость передачи данных, которая оказывается почти в 10 раз медленнее, чем у Bluetooth LE.
Z-Wave поддерживает небольшие ячеистые сети до 232 устройств, что более чем достаточно для большинства приложений.
6LoWPAN
6LoWPAN — это технология со странным названием, в которой сочетаются два разных сокращения. 6 относится к Интернет-протоколу (IP) версии 6, а LoWPAN относится к маломощной беспроводной персональной сети. Знаю, броское имя.
6LoWPAN, по сути, является новым конкурентом Zigbee. Основным отличием является то, что 6LoWPAN — это сеть на основе IP, такая как WiFi. Как и Zigbee и Z-Wave, 6LoWPAN в основном используется для приложений домашней автоматизации и интеллектуальных счетчиков.
Технологии локальных сетей (LAN)
WiFi, возможно, даже в большей степени, чем Bluetooth, вряд ли нуждается в представлении. Если вашему продукту требуется доступ к Интернету и он всегда будет использоваться рядом с точкой доступа Wi-Fi, тогда Wi-Fi — это ответ. Wi-Fi известен как технология локальной вычислительной сети (LAN) из-за умеренной зоны покрытия.
WiFi — это быстро, дешево, легко реализовать, имеет хороший радиус действия и широкодоступно. Самым большим недостатком WiFi, по крайней мере, для мобильных устройств, является энергопотребление. Из-за более высокого энергопотребления обычно лучше использовать другие беспроводные технологии, если вам не нужна производительность, предлагаемая WiFi.
Технологии сотовой связи на большие расстояния
Если вашему продукту нужен доступ к облаку, но он не будет постоянно находиться рядом с точкой доступа Wi-Fi, то вашему продукту, скорее всего, потребуется сотовая радиосвязь для междугородной связи.
Точный тип сотовой технологии, необходимой для вашего продукта, зависит от того, насколько быстро вам нужно передавать данные, и в меньшей степени от того, где будет продаваться ваш продукт.
GSM/GPRS
Долгое время GSM (глобальная система мобильной связи) в сочетании с GPRS (общая служба пакетной радиосвязи) для передачи данных была наиболее часто используемой технологией сотовой связи для продуктов, не требующих передачи больших объемов данных. В основном это связано с широкой доступностью и относительно низкой стоимостью аппаратного обеспечения GSM/GPRS.
К сожалению, это подходит к концу. Большинство операторов сотовой связи по всему миру отказываются от GSM, чтобы высвободить больше пропускной способности для смартфонов 4G и 5G, которые требуют передачи огромных объемов данных.
К сожалению, очевидной альтернативы технологии пока нет. Наиболее вероятным вариантом является обновление аппаратного обеспечения с решения GSM до сотовой технологии LTE, но это сопряжено со значительным повышением цены.
LTE – это технология сотовой связи 4G, которая поддерживает гораздо более высокую скорость передачи данных, чем GSM. Если для вашего продукта требуется очень высокая скорость передачи данных по сотовой сети, лучшим выбором будет, вероятно, LTE.
Но если вашему продукту на самом деле не требуется такой уровень скорости передачи данных, вы будете платить за оборудование, которое вам просто не нужно. Встроенный модуль GSM можно приобрести в Китае всего за несколько долларов, тогда как модули LTE могут стоить более 20 долларов. Стоимость услуг оператора для LTE также будет значительно выше, чем для GSM.
С огромной популярностью устройств Интернета вещей (IoT) этот разрыв в выборе технологий стал еще более заметным. Однако этот пробел в настоящее время заполняется несколькими новыми беспроводными технологиями, о которых я расскажу в следующем разделе.
Технологии дальней связи с низким энергопотреблением
Если вам требуется междугородная связь с малым объемом данных, как это бывает со многими продуктами Интернета вещей, выбор технологий не так очевиден, как для других приложений. Этот тип сети обычно называют LPWAN или глобальной сетью с низким энергопотреблением.
Например, если ваш продукт собирает данные о погоде в удаленных местах и автоматически загружает эти данные в облако, вероятно, потребуется технология LPWAN. Как я уже отмечал, сотовые технологии GSM и LTE не подходят для приложений с низкой скоростью передачи данных.
Существуют и другие беспроводные технологии, предлагающие хорошие решения этой проблемы, включая LoRa, NB-IOT и LTE-M. К сожалению, ни один из них не является широко поддерживаемым глобальным стандартом.Это делает их внедрение сложным или невозможным для многих продуктов в зависимости от того, где они будут продаваться.
LoRa/LoRaWAN
LoRa (сокращение от Long-Range) обеспечивает связь на очень большом расстоянии — более 10 км в некоторых районах, при этом потребляя мало энергии. Это запатентованная беспроводная технология, приобретенная Semtech в 2012 году.
LoRa использует различные полосы частот в зависимости от региона работы. В Северной Америке используется частота 915 МГц, а в Европе — 868 МГц. В других регионах также могут использоваться частоты 169 МГц и 433 МГц.
LoRa относится к базовой технологии и может напрямую использоваться для одноранговой связи. LoRaWAN относится к сетевому протоколу верхнего уровня.
Если вы ищете маломощное решение для удаленных одноранговых соединений, то LoRa — отличный выбор. Обычно вы можете приобрести модули LoRa дешевле, чем модули LoRaWAN.
Если вы хотите, чтобы ваш продукт подключался к существующей сети LoRaWAN, вам потребуется более дорогой модуль LoRaWAN с включенным сетевым уровнем. К сожалению, сети LoRaWAN доступны только в некоторых частях Европы, а не в Северной Америке. Это серьезно ограничивает полезность LoRaWAN для большинства продуктов.
Хотя LoRa предназначена для работы в большом диапазоне, это не сотовая технология, которая может подключаться к мобильным сетям. Это делает его менее сложным и дешевым в реализации, но его применение ограничено.
Например, если для вашего продукта требуется удаленный доступ к облаку, вам также потребуется предоставить шлюз LoRa для подключения к Интернету. Шлюз подключается к Интернету и обменивается данными с любыми удаленными устройствами LoRa.
LoRa не предоставляет ни одному удаленному устройству способ удаленного доступа к облаку, если в пределах рабочего диапазона нет шлюза LoRa.
НБ-ТВ
В отличие от LoRa/LoRaWAN, NB-IOT — это сотовая технология. Это означает, что он сложнее, дороже в реализации и потребляет больше энергии. Но он предлагает более качественную сотовую связь и прямой доступ в Интернет.
NB-IOT предназначен только для передачи очень небольших объемов данных. Самым большим недостатком NB-IOT является ограниченная доступность. Его пока не поддерживает ни один оператор связи в США, и в настоящее время он тестируется только в Европе. Но ожидается, что он станет доступен в США где-то в 2019 году.
Эту технологию вряд ли имеет смысл внедрять в ваш продукт сейчас, но через пару лет она станет более практичной.
Если для вашего продукта требуется доступ к сотовой связи на большие расстояния с более высокой скоростью передачи данных, чем поддерживается LoRa или NB-IOT, тогда LTE-M может быть вашим лучшим выбором.
LTE-M — это сокращение от LTE (Long Term Evolution) Cat-M1. Эта технология предназначена для устройств Интернета вещей, которым необходимо напрямую подключаться к мобильной сети 4G. Это разновидность сотовой технологии LTE, оптимизированная для устройств с низкой скоростью передачи данных, работающих от небольших батарей.
LTE-M несколько отличается от стандартного LTE. Во-первых, это дешевле реализовать, поскольку можно использовать более простые микросхемы из-за более ограниченной пропускной способности.
Во-вторых, он оптимизирован для снижения энергопотребления, чтобы не разряжать быстро маленькие батареи. Наконец, стоимость услуг сотовой связи значительно ниже, поскольку вы не используете полосу пропускания, необходимую для стандартного LTE.
Заключение
Ключом к выбору беспроводной технологии является сужение ваших требований, чтобы вы могли сосредоточиться исключительно на жизнеспособных технологиях. Требуемый рабочий диапазон, скорость передачи данных, энергопотребление и стоимость являются основными критериями выбора беспроводной технологии.
Конечно, как и во всем, что касается инженерии, вы не можете все делать по-своему. Например, большой рабочий диапазон требует повышенного энергопотребления. То же самое верно и для более высоких скоростей передачи данных. Между этими критериями всегда будут какие-то компромиссы. Идеального решения не бывает.
Если вы ищете технологию, обеспечивающую передачу данных на большие расстояния, низкое энергопотребление, высокую скорость передачи данных и низкую стоимость, вы никогда не найдете реалистичного решения. Вместо этого я предлагаю вам определить приоритеты ваших критериев дизайна и начать сужать свой выбор оттуда.
Наконец, не забудьте загрузить бесплатный PDF-файл: Полное руководство по разработке и продаже нового электронного оборудования. Вы также будете получать наш еженедельный информационный бюллетень, в котором мы делимся премиум-контентом, недоступным в нашем блоге.
Читайте также: