Bluetooth とは何ですか?またその仕組みは何ですか?

通信するために 2 台のデバイスが必要な場合、Bluetooth が頼りになります。これは過去 20 年間にわたって使用されてきました。 Bluetooth は私たちにとって当たり前の機能となりつつありますが、そもそも Bluetooth とは何でしょうか?それが何なのか、今日のつながりがますます進む世界でどのように機能するのか疑問に思われるかもしれません。このガイドでは明確な説明が提供されます。

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Bluetoothとは何ですか?

デンマークとノルウェーを統一した 10 世紀のスカンジナビア王、ハラルド “Bluetooth” ゴームソンにちなんで命名された、現代の Bluetooth の歴史は 1994 年に遡ります。

Bluetooth は、近距離無線周波数を使用して近くのデバイス間の通信を可能にするワイヤレス テクノロジーです。 Wi-Fi や携帯電話の信号とは異なり、Bluetooth は低出力の電波を使用します。これにより、通信範囲が近くにあるデバイス (通常は 10 ～ 20 メートル / 33 ～ 65 フィート) に制限されますが、消費電力も低く抑えられるため、スマートフォン、ヘッドフォン、ヘッドセットなど、バッテリーに依存するデバイスに最適です。および追加の周辺機器。

スウェーデンの通信大手エリクソンは、イヤホンとモバイル デバイスを接続するワイヤレス接続として Bluetooth を使用できる可能性があると考えました。 1998 年、業界リーダー 5 社 (エリクソン、ノキア、IBM、東芝、インテル) が協力し、Bluetooth テクノロジーの開発とライセンス供与を監督するBluetooth SIG (Special Interest Group) を設立しました。

Bluetooth は現在、電子機器の「標準」となっています。つまり、この機能を搭載したいメーカーは、電子機器に特定の要件を組み込む必要があります。これらの仕様により、デバイスは Bluetooth テクノロジーを使用する他のガジェットを認識し、対話できるようになります。現在、次の 3 種類の Bluetooth クラスが利用可能です。

• クラス 1 – 最大規制範囲は 100 メートル (330 フィート)。ただし、これには消費電力が高くなります。主に工業環境で使用されます。
• クラス 2 – 最も一般的で、10 ～ 20 メートル (33 ～ 65 フィート) の元の標準を維持しています。
• クラス 3 – 最も強力ではなく、通常は 1 メートル (3.3 フィート) の非常に短い距離にのみ適しています。

Bluetoothの種類

現在、Bluetooth に関しては、基本レート/拡張データ レート (BR/EDR) と低エネルギー (LE) の 2 つの選択肢があります。 BR/EDR 接続では常にペアリングが必要であることに注意してください。

一方、LE デバイスは常に信頼関係を必要とするわけではありません。必ずしも必要なわけではありません。 Bluetooth 4.0 とともに導入された Bluetooth LE は、バッテリ寿命が重要視されるウェアラブル、ヘッドフォン、その他の低電力デバイスなどの電子機器に最適です。現在、Bluetooth には 5 つの異なるバージョンがあります。

Bluetooth クラシック (バージョン 1.0 ～ 3.0)

Bluetooth 1.0 が最初に発表されたとき、データ速度は 1 Mbps 未満に制限され、通信範囲は 10 メートル (33 フィート) 以内でした。この機能を誇る最初の携帯電話が市場に投入されたのは、エリクソン T39 でした。 Bluetooth 2.0 では、速度が 2 ～ 3 Mbps 向上し、さらに進化しました。

Bluetooth 3.0 は 802.11 無線プロトコルを利用しており、音楽、画像、ビデオなどの大きなデータ パケットを転送するときに Bluetooth プロトコルが Wi-Fi 信号に便乗できるようになります。これにより、データ転送が最大 24 Mbps まで増加しました。

Bluetooth 4.0

Bluetooth 4.0 では、Bluetooth Smart とも呼ばれる Bluetooth Energy (BLE) モードが追加されました。 Bluetooth 4.0 は最大 25 Mbps の高速を実現できますが、BLE は速度よりも電力効率を優先します。伝送速度が 1 Mbps と低いため、BLE はウェアラブルや IoT センサーなどの小型デバイスに最適です。これにより、頻繁に充電することなく、長期間接続を維持できるようになります。

Bluetooth 5.0

Bluetooth 5 は、以前のバージョンよりもデバイス間の距離を延長できる可能性のあるバージョンです。また、データレートを向上させることで、低エネルギー面の改善も実現します。 125 Kbps、500 Kbps、1 Mbps、2 Mbps などのさまざまな伝送範囲で動作します。

データ レートの低下により、データ範囲を 240 メートル (800 フィート) まで拡大できるというプラスの効果がありましたが、現在は規制が課されているため、これを体験できない可能性があります。逆に、2 Mbps の高速伝送はかなり制限があり、短距離での使用に最適です。

最新バージョンは、2021 年にデビューした Bluetooth 5.3 です。これは、干渉が少なく、接続のセキュリティが向上し、品質が向上した接続を約束します。

Bluetooth テクノロジーはどのように機能するのでしょうか?

Bluetooth 対応デバイスが近くにある場合、相互に検出できます。 Bluetooth は、2.4 GHz スペクトル帯域内の 79 の異なる無線周波数を利用します。 Wi-Fi もこの帯域を利用しますが、両方のワイヤレス テクノロジーがシームレスに共存するのに十分なスペースを提供します。

接続を確立するために、Bluetooth 対応デバイスは 79 の利用可能な周波数から 1 つをランダムに選択します。ペアリング後は、これらの周波数を常に切り替え、1 秒間に何度もホッピングします。この素早い連続により、Wi-Fi や他の Bluetooth デバイスからの干渉が積極的に軽減され、最終的には安定した接続が確保されます。

情報を共有する Bluetooth デバイスのグループは、ピコネットと呼ばれる一時的なミニ コンピューター ネットワークを作成します。これにより、デバイスはいつでも参加または離脱できます。ピコネットでは、1 つのデバイスがマスターとしてリーダーの役割を引き受け、ネットワーク内の通信を調整します。スレーブとして知られる他のデバイスは、マスターの指示に従います。ネットワークには、いつでも接続および通信できる 2 ～ 8 台のデバイスを収容できます。

2 台の Bluetooth デバイスを接続するプロセスは「ペアリング」として知られています。通常、Bluetooth モードがオンになっている場合、デバイスは互いのプレゼンスをブロードキャストします。マスターデバイスに利用可能なデバイス名が表示されたら、ユーザーは接続したいデバイスを選択するだけです。セキュリティを強化するため、接続によっては、目的のデバイスに接続していることを確認するためにペアリング コードの入力が必要になる場合があります。

Bluetooth と Wi-Fi の比較

ラップトップやスマートフォンなど、私たちが日常的に使用するデバイスのほとんどには、Wi-Fi だけでなく Bluetooth も搭載されています。どちらも無線通信形式ですが、2 つの規格は目的と機能の点で異なります。

最大の違いは、Bluetooth により近くのデバイス間で短距離データ転送が可能になることです。一方、Wi-Fi を使用すると、デバイスがインターネットにリンクして、オンライン コンテンツやサービスにアクセスできるようになります。 Wi-Fi ははるかに長い到達距離を誇り、ルーターによって異なりますが、通常は最大 100 メートル (330 フィート) 以上に到達します。同時に、Wi-Fi はデータ転送速度が大幅に速いのに対し、Bluetooth は速度に劣ります。

消費電力に関しては、Bluetooth は低電力で使用できるように設計されているため、バッテリー駆動のデバイスに最適です。対照的に、Wi-Fi は接続を維持してデータを送信するためにより多くの電力を使用します。

Bluetooth を使用する理由

Bluetooth は基本的に、デバイス間のケーブル不要の接続を提供しますが、追加の利点もいくつか備えています。

• 幅広い利用可能性– Bluetooth は、スマートフォンやラップトップからスピーカーやヘッドセットに至るまで、現在では事実上あらゆる場所に普及しています。欲しいかどうかに関係なく、今日購入する新しいデバイスにはこの機能が搭載されているので、ぜひ試してみてください。
• 比較的安全 – Bluetooth は脆弱性や侵害の影響を受けないわけではありません。一般に、基本的なデータの転送には安全であると考えられています。
• 動作にほとんど電力を必要としません– Bluetooth はバッテリーに優しいテクノロジーです。 Wi-Fi よりも消費電力が大幅に少ないため、再充電せずにデバイスを長時間稼働し続けることができます。

Bluetooth は堅牢なワイヤレス テクノロジですが、問題がないわけではありません。または、これらの提案は、Windows の Bluetooth 従量制課金接続エラーを解決するのに役立ちます。

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