IoTにおけるBluetooth:Bluetoothとは?

BluetoothはIoTに必要な、比較的小さくて安価なデバイスがインターネットにつながるというシステムの実現に重要な技術です。

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(Bluetoothのロゴ、http://ja.wikipedia.org/wiki/Bluetooth より)

Bluetoothとは近距離無線通信規格の一つです。2018年には96%の携帯電話はBluetooth機能を持つと予想されています。特にスマートフォンは大概Bluetoothを搭載しています。そしてスマートフォンの日本での普及率(総人口比)は2014年時点で36.9%です。(日経BPコンサルティング調査から)日本では、世の中の約4割弱の人がBluetooth機能を持つデバイスとインターネットとの中継器を持っているということになります。最新の規格Bluetooth LEでは、消費電力が非常に低く、ボタン電池で1~2年稼働する機器を実現することも可能です。この技術により、スマートフォンを経由して常にインターネットにつながる、小さくて比較的安価なデバイスを実現することが可能です。

以下ではBluetoothの概要を解説します。

Bluetoothのバージョン

Bluetoothにはいくつかのバージョンがあります。このうち4.0以前はClassic、4.0以降はBLEと呼び分けることがあります。

1.0b  最初のバージョン。1.0b + CE (Critical Errata)1.0bに修正を加えた。

1.1  普及バージョン1.22.4GHz帯域の無線LAN (IEEE 802.11/b/g) などとの干渉対策が盛り込まれた。2003年11月公開。

2.0  容量の大きいデータを通信する際に最大通信速度が3Mbpsの通信に切り替えるEDR (Enhanced Data Rate) がオプションで追加できるようになった。2004年11月公開。

2.1  ペアリングが簡略化され、近距離無線通信のNFC (Near Field Communication) に対応した。マウスやキーボードなどのスリープ時間が多い機器のバッテリーを最大で5倍延長できる「Sniff Subrating」機能を加えた。2007年3月公開。

3.0  Protocol Adaptation Layer (PAL) とGeneric Alternate MAC/PHY (AMP) によって無線LAN規格IEEE 802.11のMAC/PHY層の利用が可能となり、最大通信速度が24MbpsとなるHS (High Speed) がオプションで追加できるようになった。また、電力管理機能を強化して省電力性を向上させた。2009年4月公開[6]

4.0  従来のバージョンに比べ大幅に省電力化された(Bluetooth Low Energy)。Bluetooth SIGが公開する資料によれば、ボタン電池1つのみでも数年駆動可能としている。転送速度は1Mbpsだが、データパケットサイズが8 – 27オクテットと非常に小さくなっている。これは、例えば家電製品などに搭載されたセンサとのデータ通信に向けた仕様となっている。この点が3.0+HSと方向性が異なっており、ベンダは3.0+HS、4.0をそれぞれ目的別に採用するものとされている。2009年12月公開。また、4.0は以前のバージョンとの互換性を持たない。ただし、ホスト側は2.1もしくは3.0を組み込んだ「デュアルモード」を実装できる。

4.1 4.2  Bluetooth Smart の通信速度(アプリケーションスループット)が260kbpsから650kbps[7]に2.5倍高速化。Bluetooth Smart が IPv6/6LoWPAN でインターネット接続できるようになる。[8]

http://ja.wikipedia.org/wiki/Bluetooth より)

iBeacon

iBeaconとは、、、(執筆中)

ibeacon

(http://www.ibeacon.com/2014-the-year-of-the-beacon/ より)

 

プロファイル

Bluetoothはその特性上、様々なデバイスでの通信に使用される為、機器の種類ごとに策定されたプロトコルがあり、それらの使用方法をプロファイル (Profile) と呼び標準化している。 通信しようとする機器同士が同じプロファイルを持っている場合に限り、そのプロファイルの機能を利用した通信をおこなえる。(http://ja.wikipedia.org/wiki/Bluetooth#.E3.83.97.E3.83.AD.E3.83.95.E3.82.A1.E3.82.A4.E3.83.AB より)

代表的なところでは、HID(Human Interface Device) プロファイル(マウスやキーボード用)や、A2DP(Advanced Audio Distribution)プロファイル(ヘッドフォン用)や、GATT(Generic Attribute)プロファイル(iBeaconやその他の新規デバイスで用いられることが多い)というプロファイルがあります。

Bluetoothのセントラル、ペリフェラル

Bluetoothの機器を設計するとき、Bluetoothモジュールを選ぶ際には、それが、スマートフォン側(セントラル)として動作することにするか、それとも周辺機器の側(ペリフェラル)として動作することにするかを考えて必要な性能を持つものを選ぶ必要があります。

 

Bluetooth関連の認証

Bluetoothを使う機器は無線の認証と、Bluetoothの認証を取る必要があります。無線の認証は日本の経産省でのTELEC認証、Bluetoothの認証はBluetooth SIGによる認証です。

 

 

 

 

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