■Bluetoothとは？
BluetoothはPCやスマートフォン等とキーボード、マウス、イヤホン、マイク、ヘッドセット等の機器の接続を行う通信技術として、定着しております。周波数帯は2.4GHzの帯域を利用しているため、免許なしで利用できる通信技術の一つです。
では一体、なぜこのようなPC・スマホと周辺機器の接続にBluetoothが使われているのでしょうか？
また、今後IoT/M2Mが発達するに連れて更に利用されることが予測されます。
その理由について、Bluetoothの特徴とともにご紹介いたします。
■ペアリングについて
Bluetoothでは、最初にマスター(PC、スマホなどの通信の命令権をもつ機器)とスレーブ(キーボードなどの非命令権を持つ機器)の接続作業を行います。これをペアリングといいます。ペアリングはだれでも簡単に行えます。
ペアリングはユーザーによる暗証番号の入力をせずに接続できるため、ユーザーに大きく負担をかけません。
また、基本的にBluetooth機器同士を一度ペアリング可能な状態にすると、電源を消した後でも自動的に検出し接続されます。
機械の使い方に詳しく無い一般の利用者を対象としたPC、スマートフォンの周辺機器はもちろん、今後のコンシューマー向けIoT/M2M製品には適しているでしょう。
■どんなデータを扱えるのか？ Bluetoothが扱えるデータ量・通信速度について
Bluetoothは音楽データ程度以内の通信をするのに適した無線通信技術の一つです。音楽データ以上の動画などの大容量のデータ通信を利用する場合は、より多くのデータ量を扱えるWi-Fiを用います。
例えばビデオカメラで録画している映像を別の液晶機器に映し出す際はBluetoothでは無くWi-Fiが使われています。
具体的には1～2Mbps程度の速度です。また、１つのマスターに対して同時に７台スレーブを接続することが可能です。
■Bluetoothの通信距離について
Bluetoothは基本的に1～100mでの通信が可能です。BluetoothにはClassという概念があり、電波強度の上限によってClassが３つに分類されます。
Class1: 電波強度100mW 距離にして約100m
Class2: 電波強度2.5mW 距離にして約10m
Class3: 電波強度1mW 距離にして約1m
■Bluetoothの自由な指向性・省電力なスリープモードについて
Bluetoothは指向性が無く、また物理的な障害物を超すことが可能です。更にスリープモードも搭載しております。スリープモードではBluetooth機器を使用しないときは省電力で待機状態に、また利用する際は自動でスリープを解除して、すぐに通信の復帰が可能です。
また、スリープモードでは無く、電源を落とした後でも一度ペアリングしていれば自動的に接続することも可能です。
これらの特徴を用いて利用者に負担をかけない通信が可能です。
例えば歩行中にバッグに入れっぱなしのスマートフォンに着信が来たとします。
スリープ状態のBluetoothヘッドセットが着信の情報をキャッチしてイヤホンとマイクの機能が立ち上がります。
こうして、スマートフォンをバッグから取り出すこと無く、ヘッドセットで通話を行うことができます。
今後、IT関連技術に詳しく無い人も利用することが想定されるIoT/M2Mをつくるにあたって、人に負担をかけずに無線通信が行えるBluetoothの特性は適しているのでは無いでしょうか。
また、最近では更に省電力化した、Bluetooth Low Energyと呼ばれるBluetoothのバージョンが利用され初めており、利用者の充電の手間が大幅に省かれております。
■干渉・ノイズを減らす Bluetoothの周波数ホッピングについて
Bluetoothは活用できるシーンが公共の場や人混み、PC周りなどの多くの通信機器が使われる場所で利用されることが多いため、Bluetooth機器同士や他の通信機器との干渉を避ける仕組みが必要です。そこでBluetoothでは周波数ホッピングと呼ばれる技術が用いられています。
周波数ホッピングは特定のBluetooth機器間で利用する周波数を短い時間でランダムに変更し続けることにより、他のBluetooth機器の利用する周波数と極力被らないようにします。
Bluetoothは2.4GHz帯(2402～2480MHz)で、1MHzの幅ごとに79個のチャネルで区切り、毎秒1600回チャネルを切り替えております。
このように、多くあるチャネルの中から、一つのチャネルを利用するので、他の機器と同じ周波数を利用してしまう可能性は低いです。
■Bluetooth製品の開発に用いるプロファイルについて
Bluetoothではプロファイルが規定されております。プロファイルは機能の種類によって通信手順(プロトコル)が規定されているものでBluetoothを用いた商品を開発する際に利用できます。
例えばヘッドセットの通話用のプロトコルがあり、ヘッドセットの機能を簡易的に利用することが可能です。
プロファイルを規定する目的として、各社が開発する様々な機器でも、同じ機能を使えるように標準化するためものです。
業界団体のBluetooth SIGによってプロファイルは規定されます。
各社が違う、機器を生産したとしても、これらのプロトコルにしたがって作れば、独自にプロトコルを作成する必要ありません。
プロファイルを利用すれば簡単にかつ標準化したプロトコル利用することができます。
これらのプロファイルを利用して、開発費を大幅に削減することが可能になっております。
(監修・校閲：池端隆司)
■Bluetooth検証(相互接続性試験について)
ウェブレッジでは、Bluetoothをはじめとした、様々な無線通信機器の接続性検証を行っております。もし、接続性試験においてお困りごとある方は、ぜひ一度お問い合わせくださいませ。