Bluetoothまたはwifi–新しいワイヤレス製品に最適なのはどれですか？

新製品を作成する際に自由に使用できるワイヤレス規格は多数あります。それぞれの選択肢には、独自の長所と短所があります。それは本当にあなたの目標に依存します。この記事では、我々は見しようとしている3最も人気のある近距離無線規格を含む：ブルートゥースクラシック、ブルートゥース低エネルギー（BLE）、およびWiFiの直接の。

スピードの必要性

高速データ転送が製品の最も重要な要件である場合は、WiFiDirectが最良の選択である可能性があります。誰もがWiFiについて聞いたことはありますが、WiFiDirectについて知っている人はほとんどいません。それは変わりつつありますが。標準のWiFiにはアクセスポイントが必要です。したがって、あるデバイスから別のデバイスにデータを転送する場合は、アクセスポイントを通過する必要があります。WiFi Directには、アクセスポイントを必要とせずにWiFiの速度の利点があります。Bluetoothの場合と同様に、データを1つのデバイスから別のデバイスに直接送信できます。

速度比較
ワイヤレス規格	速度
Bluetooth Low-Energy	1 Mbps
Bluetoothクラシック	2-3 Mbps
Wi-Fiダイレクト	100〜250 Mbps

WiFi Directの最大データ転送速度は、BluetoothClassicで得られる速度の約10倍です。したがって、たとえば、製品でビデオ、特に高解像度ビデオをストリーミングする必要がある場合は、可能な限り最速のワイヤレス接続が必要になります。Bluetoothが十分に高速になる方法はないため、ほぼ確実にWiFiDirect接続を提供する必要があります。

速度スペクトルのもう一方の端には、Bluetooth Low-Energy（Bluetooth Smartとも呼ばれます）があります。これは、Bluetooth Classicの約2〜3倍、またはWiFi Directの20〜30倍遅いです。これは通常、センサーの読み取り値（温度、加速度など）やGPS座標など、少量の断続的なデータを送信するために使用されます。

オーディオのストリーミングなど、常にデータを送信する必要がある場合は、通常、BluetoothClassicを使用する必要があります。Bluetooth Classicはストリーミングアプリケーション用に最適化されていますが、BLEは短くてまれなデータバースト用に最適化されています。

ただし、オーディオのストリーミングにBLEを使用することは可能ですが、BluetoothClassicと同じ品質ではありません。たとえば、BluetoothスタックプロバイダーであるSearan LLCは、オーディオストリーミングを可能にするカスタムBluetoothLEスタックを提供できます。

送信範囲

WiFi Directの最大範囲は約200フィートですが、Bluetooth（クラシックおよび低エネルギー）の場合は通常約50フィートです。WiFi Directで使用される送信電力が高いため、WiFiDirectの範囲を広げることができます。

トレードオフはバッテリーの寿命であり、この増加した送信電力は、Bluetooth標準よりもはるかに速く小さなバッテリーを消耗します。

範囲の比較
Bluetooth Low-Energy	通常は50フィートですが、レンジエクステンダーを使用すると最大1,500フィートになります
Bluetoothクラシック	通常50フィートですが、レンジエクステンダーで最大3,000フィート
Wi-Fiダイレクト	200フィート

しかし、ちょっと待ってください…物事は必ずしもそれほど単純ではありません。いくつかの例外があります。まず第一に、Bluetooth送信機には実際にはさまざまなクラスがあります。ほとんどのBluetooth製品は、前述のように、範囲が約50フィートのクラス2送信機を使用します。ただし、範囲が約300フィートに近いクラス1送信機を使用することは可能です。ただし、WiFi Directの場合と同様に、送信電力が高くなると、バッテリーの寿命が短くなります。

レンジエクステンダー回路（ほとんどが非常に感度の高い受信機で構成されています）を使用することで、Bluetoothでレンジをさらに広げることができます。たとえば、BluetoothモジュールプロバイダーのBluegigaは、最大約1,500フィートの範囲の長距離BLEモジュール（BLE121LR）を提供しています。また、最大3,000フィートの範囲のBluetooth Classic長距離モジュール（WT41）も提供しています。

さらに別の例外があります。一部のアプリケーションでは、Bluetooth（低エネルギーバージョンでも）が、ごくわずかな電力を使用しながら、WiFiDirectよりも広い範囲で送信することが実際に可能です。これは、メッシュネットワーキングと呼ばれる素晴らしい機能によって可能になります。

通常、デバイスAからデバイスCにデータを送信するには、AとCの間に直接リンクを形成する必要があります。ただし、メッシュネットワークでは、代わりにデバイスBを介してデバイスAからデバイスCにデータを送信できます。したがって、デバイスBがAの中間にある場合Cの場合、AとCは通常許可されている距離の2倍離れている可能性があります。これは、デバイスBがリレー、または多くの点で信号ブースターとして機能するためです。このアイデアを拡張して、相互接続された低電力デバイスの大規模なネットワークを長距離に分散させることができます。実際、メッシュを使用して最大65,000台のデバイスを相互接続できます。

CSRと呼ばれるBluetoothマイクロチップの大手メーカーは、2014年にBluetooth Low-Energyチップを使用したメッシュネットワークの導入を開始しました。これまでのところ、BLEを使用したメッシュを提供しているのは彼らだけです。しかし、それがずっと長く続くとは思えません。

他のチップまたはBluetoothClassicとのメッシュネットワークを可能にするために開発されたカスタムBluetoothスタックを持つオプションがあります。BluetoothスタックプロバイダーのSearanには、Bluetoothスタックにメッシュネットワークを追加する機能があることを私は知っています。

電力/バッテリー寿命/バッテリーサイズ

より高速でより長い直接伝送範囲は、より高い電力使用量と相関し、したがってより短いバッテリー寿命と相関します。したがって、バッテリーの寿命やバッテリーのサイズが製品にとって重要である場合は、電力使用量が重要になります。

Bluetooth Low-Energy（BLE）は、低電力使用量に関して明らかに勝者です。これは主に、小型の単一時計バッテリーから実行する必要のあるモノのインターネットアプリケーション用に開発されました。BLEデバイスは、1つの時計の電池で1〜2年間動作します。これは主に、これらのタイプの製品がたまにしか送信しないように設計されているために可能です。たとえば、BLEデバイスは1分間に1回だけ1秒間データを送信できます。これは、デバイスが59/60 = 98.3％の時間アイドル状態であることを意味します。

互換性

古いスマートフォンとの互換性が製品にとって重要である場合は、BluetoothClassicが最良の選択かもしれません。すべてのスマートフォンはBluetoothClassicをサポートしていますが、BLEとWiFiDirectをサポートしているのは適度に新しい電話だけです。

範囲の比較
Bluetooth Low-Energy	すべてのバージョン	すべてのバージョン
Bluetoothクラシック	バージョン4.3以降	バージョン4S以降
Wi-Fiダイレクト	バージョン4.0以降	バージョン5S以降

2つの世界のベスト：Bluetoothデュアルモード

一部のアプリケーションでは、Bluetooth Classicが最良の選択である場合もあれば、Bluetooth Low-Energyがより良いオプションである場合もあります。たとえば、バッテリー寿命を節約するためにBluetooth Low-Energyを好むかもしれませんが、古いスマートフォンとの互換性も許可したい場合があります。

最良の解決策はBluetoothデュアルモードかもしれません。新しい電話と通信する場合は、バッテリー節約BLEモードを使用できますが、古い電話にリンクする必要がある場合は、クラシックモードを選択できます。ほとんどのBluetoothチップメーカーとモジュールプロバイダーは、デュアルモードBluetoothソリューションを提供しています。

セキュリティ

3つのワイヤレス規格はすべて、高レベルのセキュリティを提供します。ただし、WiFiは256ビット暗号化を使用しますが、Bluetooth（クラシックおよびLE）は128ビット暗号化のみを使用します。ほとんどの場合、Bluetoothのセキュリティレベルで十分ですが、製品のセキュリティが重要な場合は、WiFiDirectの方が適している場合があります。

概要

エンジニアリングの場合は常にそうであるように、さまざまなソリューションの間にはトレードオフがあります。すべてのアプリケーションに最適なソリューションはありません。製品にとって最も重要な基準を決定する必要があります。これは単純な場合も複雑な場合もあります。スピードだけが気になるなら、あなたの選択は簡単です。または、バッテリーの寿命が主な関心事である場合、選択は非常に簡単です。しかし、速度と電力使用量の両方を等しく気にする場合、選択はより複雑になります。

製品にとって最も重要な仕様を決定することは、製品開発の常に困難な側面です。本当にシンプルなものは何もない製品開発の世界へようこそ。それが簡単だったら、すべての会社がAppleと同じくらい成功するでしょう。

著者について

John Teelは、起業家、新興企業、メーカー、発明家、中小企業が新しい電子製品を市場に投入するのを支援するPredictableDesigns社の社長です。ジョンは以前、テキサスインスツルメンツのシニアデザインエンジニアであり、現在では数百万の製品（アップルの製品を含む）で使用される電子デザインを作成しました。彼はまた、彼自身の製品を開発し、それをアジアで製造し、複数の国の何百もの小売店で販売した成功した起業家でもあります。彼の無料のチートシートをダウンロードしてください：新しい電子製品を開発するための15のステップ。