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Bluetooth


 

Bluetooth logo

グローバルに展開するエコシステムにおける堅牢な接続

現在、Bluetoothには、音声およびストリーミング・アプリケーション向けのBR/EDR (基本レート/拡張データレート) とバッテリー駆動型センサー機器の断続的なデータ転送に対応したBluetooth Low Energy (BLE) という2種類の規格があります。

Bluetooth仕様の最新版、Bluetooth 5は、Bluetooth Low Energyの通信範囲とスピードを改善したものです。メッシュ・ネットワークを利用すれば、Bluetooth Low Energyのノードで大規模なネットワークを形成し、通信範囲を拡大することができます。


堅牢性

Bluetoothは、他のテクノロジーによって使用される可能性のあるチャネルを避けるため、周波数ホッピング・シーケンスを動的に適応させます (Adaptive Frequency Hopping / AFH)。そのため、Bluetoothの提供する信頼性が重要となる、産業、自動車、医療用のアプリケーションに、特に適しています。

前例のないエコシステム

ABI Researchによると、Bluetooth対応デバイスの出荷台数は2021年までに50億に達する見込みです。実際、Bluetoothはモバイル機器間のワイヤレス接続の標準として他に例を見ないエコシステムを形成し、携帯型汎用機器と他の据置型Bluetooth対応機器の接続に重要なスマートフォンやタブレットのすべてで使用することができます。


Bluetooth BR/EDRとBluetooth Low Energyの比較

Bluetooth Low Energy (旧称Bluetooth Smart) とBluetooth BR/EDR (旧称クラシックBluetooth) は、Bluetoothという名前は同じですが、根本的な違いがあります。

Bluetooth Low Energyテクノロジーは、低コストと低消費電力が重要となる、少量データの周期的な転送を使用するアプリケーションに最適です。特に、モノのインターネット (IoT) アプリケーションのセンサーに有効です。

デュアルモード BluetoothデバイスはBluetooth Low EnergyとBluetooth BR/EDRの両方をサポートします。たとえば、ノートPCにBR/EDR Bluetoothを介して接続し、 心拍数センサーにBluetooth Low Energyを介して接続するスマートフォンのケースがこれにあたります。心拍数センサーはシングルモードBluetooth Low Energyデバイスの一例です。

Bluetooth Low Energyでは、デバイスの周辺機器と中枢の役割といえます。接続が確立されると、デバイスはBluetooth BR/EDRと同様のマスター/スレーブトポロジーを形成します。 上記の例では、心拍数センサーが周辺機器/スレーブ、スマートフォンが中枢/マスターとして機能します。

2台のBluetooth BR/EDR対応デバイスを接続するには、これらのデバイスに同じプロファイルを実装している必要があります。たとえば、パーソナル・エリア・ネットワーク (PAN) は、2台以上のデバイスでアドホックネットワークを形成でき、シリアル通信インターフェースの代わりにシリアル・ポート・プロファイル (SPP) を使用します。

Bluetooth Low Energyでは、GATT (Generic Attribute) プロファイルでBluetooth Low Energyデバイス間のデータ通信に使用する階層データ構造を定義します。GATTプロファイルはユースケースを記述し、GATTサービスはBluetooth Low Energyデバイスの機能を定義する特性のコレクション (データ、説明、可能なアクションなど) です。

GATTはクライアント(「データを求めるデバイス」) とサーバー (「データを持つデバイス」) を定義します。GATTサーバーはATT (Attribute Protocol) 経由で送信されたデータを格納し、GATTクライアントから、リクエスト、コマンドおよび確認を受け取ります。GATTサーバーは、GATTクライアントに応答を送信し、GATTサーバー上のイベントによって生成されたメッセージを送信します。一例として、u‑blox NINA‑B1 Bluetooth Low EnergyモジュールはGATTサーバーとGATTクライアントの両方の役割を実装しています。

また、カスタム・サービスを定義することも可能です。たとえば、ユーブロックスでは、Bluetooth Low Energyデバイス間でシリアル・データ通信が行えるように、Bluetooth EDR/BR SPPと同様のu‑blox Serial Port Serviceを定義しています。

機能 説明
Bluetooth 4.1  
BR/EDRセキュア接続 128ビットAES暗号化の強度を提供
デュアルモード・テクノロジー 1台のデバイスをBluetoothデュアルモード・ハブとBluetooth low energy周辺機器として同時に機能させることが可能
L2CAP専用チャネル IPv6 over Bluetooth low energy対応
   
Bluetooth 4.2  
IPSP (インターネット・プロトコル・サポート・プロファイル) Bluetooth low energyセンサーはゲートウェイ・デバイス経由でインターネットへのアクセスが可能
LE Privacy 1.2 Bluetooth low energyデバイスの追跡を防止
LEセキュア接続 Bluetooth low energyに128ビットAES暗号化の強度を提供
LEデータ長拡張 データ・スループットを2.5倍まで向上
   
Bluetooth 5  
2 Mbps LE Bluetooth Low Energyがサポートするデータレートを2Mbpsまで拡大
LE長距離通信 Bluetooth Low Energyデバイスがサポートする通信距離を2倍まで拡大
LEアドバタイズ拡張 将来のIPv6メッシュに備える長いアドバタイズ・メッセージのサポート