青色のライトが点灯し、Bluetooth の魔法に接続されました! しかし、それはどのように機能しますか？
ブルートゥースは 無線 デバイスが近距離で通信できるようにする技術規格 (ISM バンド 2.4 ～ 2.485 の UHF 電波) GHz) パーソナル エリア ネットワーク (PAN) の構築。 ヘッドセットやスピーカーなどのモバイル デバイスに広く使用されており、通信機能を提供し、幅広いアプリケーションを実現しています。
この驚くべきワイヤレス規格の背後にある歴史と技術を見てみましょう。
Bluetooth テクノロジーを理解する
Bluetoothとは何ですか？
Bluetooth は、パーソナル エリア ネットワーク (PAN) を構築して、デバイスが短距離で相互に通信できるようにするワイヤレス テクノロジ標準です。 固定デバイスとモバイル デバイスの間でデータを交換するために広く使用されており、通信機能と幅広いアプリケーションの実現を可能にします。 Bluetooth テクノロジーは、 周波数 これは、産業、科学、および医療 (ISM) アプリケーション用に予約された限られた周波数範囲です。
Bluetoothはどのように機能しますか？
Bluetooth テクノロジーは、電波を使用してデバイス間でデータをワイヤレスで送受信します。 この技術は、空気を介して目に見えないように送信される安定したデータ ストリームを使用します。 Bluetooth デバイスの一般的な範囲は約 30 フィートですが、デバイスや環境によって異なります。
XNUMX つの Bluetooth 対応デバイスが互いの範囲内に来ると、自動的に互いを認識して選択します。このプロセスをペアリングと呼びます。 ペアリングすると、デバイスは完全にワイヤレスで相互に通信できます。
Bluetooth の利点は何ですか?
Bluetooth テクノロジには、次のようないくつかの利点があります。
- シンプルさ: Bluetooth テクノロジは使いやすく、ワイヤやケーブルを使用せずにデバイスが相互に通信できるようにします。
- 携帯性: Bluetooth テクノロジは、ポータブル デバイス間のワイヤレス通信用に設計されているため、旅行中の使用に最適です。
- 安全性: Bluetooth テクノロジーにより、ドライバーは携帯電話でハンズフリーで通話できるため、運転がより安全になります。
- 利便性: Bluetooth テクノロジにより、ユーザーはデジタル カメラから写真をダウンロードしたり、マウスをタブレットに接続したりできます。ワイヤやケーブルは必要ありません。
- 同時接続: Bluetooth テクノロジにより、複数のデバイスを同時に相互に接続できるため、キーボードとマウスを使用しながらヘッドセットで音楽を聴くことができます。
語源
スカンジナビアの古いノルド語の形容詞の英語版
「Bluetooth」という言葉は、スカンジナビアの古ノルド語の異名「Blátǫnn」を英語化したもので、「青い歯」を意味します。 この名前は、Bluetooth 技術の開発に携わった元 Intel エンジニアの Jim Kardach によって選ばれました。 Kardach は、10 世紀に Harald 王がデンマークの部族を XNUMX つの王国に統合したように、Bluetooth 技術が同様に異なるデバイスを統合することを暗示するためにこの名前を選びました。
非常識な手作りのアイデアから一般的な用途へ
「Bluetooth」という名前は、自然に進化したものではなく、一連の偶然から生まれたブランドです。 Kardach 氏によると、インタビューで Harald Bluetooth に関するヒストリー チャンネルのドキュメンタリーを見ていたとき、この技術に彼の名前を付けるというアイデアを思いつきました。 この名前は、URL が短かった時代に付けられたもので、共同創設者の Robert は、「Bluetooth」は単純にいいと認めました。
Googol から Bluetooth へ: 完璧な名前の欠如
Bluetooth の創設者は当初、「PAN」(Personal Area Networking) という名前を提案しましたが、特定のリングがありませんでした。 彼らはまた、数字の 100 の後に XNUMX 個のゼロが続く「googol」という数学用語も検討しましたが、それはあまりにも広大で想像を絶するものであると見なされました。 Bluetooth SIG の現在の CEO である Mark Powell は、「Bluetooth」が完璧な名前であると判断しました。これは、このテクノロジの膨大なインデックス作成機能とパーソナル ネットワーキング機能が反映されているためです。
立ち往生した偶発的なスペルミス
「Bluetooth」という名前は、利用可能な URL が不足しているため、ほとんど「Bluetoo」と綴られていましたが、より一般的な綴りを提供するために綴りが「Bluetooth」に変更されました。 この綴りは、姓が「青い歯」を意味するデンマーク王の名前であるハラルド ブラタンドにも賛成です。 スペルミスは、元の名前を虐殺した言語の魔法の結果であり、キャッチーで覚えやすい新しい名前になりました. その結果、偶発的なスペルミスが技術の正式名称になりました。
ブルートゥースの歴史
ワイヤレス接続の探求
Bluetooth の歴史は何千年も前にさかのぼりますが、ワイヤレス接続の探求は 1990 年代後半に始まりました。 1994 年、スウェーデンの電気通信会社である Ericsson は、パーソナル ベース ステーション (PBA) 用のワイヤレス モジュールを指定することを目的としたプロジェクトを開始しました。 当時スウェーデンの Ericsson Mobile の CTO であった Johan Ullman によると、このプロジェクトは、デンマークとノルウェーの死んだ王であり、人々を団結させる能力で知られていた Harald Gormsson にちなんで「Bluetooth」と呼ばれていました。
ブルートゥースの誕生
1996 年、当時エリクソンで働いていた Jaap Haartsen という名前のオランダ人が、ワイヤレス接続の実現可能性を研究するエンジニア チームを率いる任務に就きました。 チームは、携帯電話の十分な電力消費で十分に高いデータレートを達成することが可能であると結論付けました. 論理的なステップは、それぞれの市場でノートブックと電話に対して同じことを達成することでした.
1998 年、業界は最大限のコラボレーションと発明の統合を可能にするために開放され、エリクソン、IBM、インテル、ノキア、および東芝が Bluetooth Special Interest Group (SIG) に署名し、合計 5 つの特許が明らかになりました。
今日のブルートゥース
今日、Bluetooth テクノロジはワイヤレス業界を前進させ、デバイスをシームレスかつワイヤレスに接続する力を備えています。 最大消費電力が低く、幅広いデバイスで使用できます。 ノートブックや電話に Bluetooth 技術を組み込むことで新しい市場が開かれ、業界は最大限のコラボレーションと発明の統合を可能にし続けています。
2021 年現在、Bluetooth 技術に関連する特許は 30,000 件を超えており、Bluetooth SIG は家電市場のニーズを満たすために技術の改訂と更新を続けています。
Bluetooth 接続: 安全かどうか?
Bluetooth セキュリティ: 良い点と悪い点
Bluetooth テクノロジーは、デバイスを接続する方法に革命をもたらしました。 ケーブルや直接接続を必要とせずに、ワイヤレスでデータを交換できます。 この発明により、私たちの日常生活は非常に便利になりましたが、恐ろしい側面もあります。悪意のある人物が Bluetooth 信号を傍受する危険性です。
Bluetooth でできること
デバイスをワイヤレスで接続する
Bluetooth テクノロジーにより、さまざまなデバイスをワイヤレスで接続できるため、ケーブルやコードが不要になります。 これは、デバイスを接続するよりシームレスで便利な方法を体験できることを意味します。 Bluetooth 経由で接続できるデバイスには次のものがあります。
- スマートフォン
- コンピューター
- プリンター
- マウス
- キーボード
- ヘッドホン
- スピーカー
- カメラ
データの転送
Bluetooth テクノロジーにより、デバイス間でワイヤレスでデータを転送することもできます。 つまり、ケーブルやインターネット接続がなくても、ドキュメント、写真、その他のファイルをすばやく簡単に共有できます。 Bluetooth を使用してデータを転送する方法には、次のようなものがあります。
- 電話機とコンピュータをペアリングしてファイルを転送する
- カメラを電話にリンクして写真をすぐに共有する
- スマートウォッチをスマートフォンに接続して、通知を受け取り、デバイスを制御します
ライフスタイルを改善する
Bluetooth テクノロジーにより、さまざまな方法でライフスタイルをより簡単に改善できるようになりました。 例えば：
- 健康とフィットネスのアプリは、Bluetooth を使用してエクササイズと健康データを追跡し、全体的な健康と幸福をよりよく理解できるようにします。
- スマートホーム デバイスは Bluetooth 経由で制御できるため、ライト、サーモスタット、その他のデバイスをスマートフォンから制御できます。
- Bluetooth 対応の補聴器は、音声を携帯電話から直接ストリーミングできるため、リスニング体験の質が向上します。
制御の維持
また、Bluetooth テクノロジを使用すると、さまざまな方法でデバイスを制御できます。 例えば：
- Bluetooth を使用してカメラのシャッターをリモートで制御し、遠くから写真を撮ることができます。
- Bluetooth を使用してテレビを制御できるため、ソファから立ち上がることなく、音量を調整したり、チャンネルを変更したりできます。
- Bluetooth を使用してカー ステレオを制御できるため、デバイスに触れずに携帯電話から音楽をストリーミングできます。
全体として、Bluetooth テクノロジは、私たちの生活を改善するためにさまざまな方法で使用できる多目的で便利なツールです。 デバイスを接続したり、データを転送したり、デバイスの制御を維持したりする場合でも、Bluetooth は優れたソリューションを提供します。
製品の導入
周波数とスペクトル
Bluetooth は、ライセンス不要の 2.4 GHz 周波数帯域で動作します。これは、Zigbee や Wi-Fi などの他のワイヤレス テクノロジでも共有されています。 この周波数帯域は、それぞれが 79 MHz の帯域幅を持つ 1 の指定チャネルに分割されます。 Bluetooth は、利用可能な周波数を 1 MHz チャネルに分割し、適応型周波数ホッピング (AFH) を実行するスペクトラム拡散周波数ホッピング技術を使用して、同じ周波数帯域で動作する他のデバイスからの干渉を回避します。 Bluetooth はまた、直交位相シフト キーイング (QPSK) と周波数シフト キーイング (FSK) の組み合わせであるガウス周波数シフト キーイング (GFSK) を変調方式として使用し、瞬間的な周波数シフトを提供すると言われています。
ペアリングと接続
XNUMX つのデバイス間で Bluetooth 接続を確立するには、最初にペアリングする必要があります。 ペアリングには、デバイス間でリンク キーと呼ばれる一意の識別子を交換することが含まれます。 このリンク キーは、デバイス間で送信されるデータを暗号化するために使用されます。 ペアリングはどちらのデバイスからでも開始できますが、一方のデバイスがイニシエーターとして機能し、もう一方がレスポンダーとして機能する必要があります。 ペアリングされると、デバイスは接続を確立してピコネットを形成できます。ピコネットには、一度に最大 XNUMX つのアクティブなデバイスを含めることができます。 その後、イニシエータは他のデバイスとの接続を開始して、スキャッタネットを形成できます。
データ転送とモード
Bluetooth は、音声、データ、ブロードキャストの XNUMX つのモードでデータを転送できます。 音声モードは、Bluetooth ヘッドセットを使用して電話をかける場合など、デバイス間でオーディオを送信するために使用されます。 データモードは、デバイス間でファイルやその他のデータを転送するために使用されます。 ブロードキャスト モードは、範囲内のすべてのデバイスにデータを送信するために使用されます。 Bluetooth は、転送されるデータの種類に応じて、これらのモードをすばやく切り替えます。 Bluetooth は、前方誤り訂正 (FEC) も提供して、データの信頼性を向上させます。
行動と曖昧さ
Bluetooth デバイスは、ネットワークの負荷を軽減するために、必要な場合にのみデータをリッスンして受信することになっています。 ただし、Bluetooth デバイスの動作はややあいまいで、デバイスとその実装によって異なる場合があります。 Bluetooth の実装に関するチュートリアルを読むと、あいまいさの一部を明確にするのに役立つ場合があります。 Bluetooth はアドホック テクノロジです。つまり、集中型のエンティティを操作する必要はありません。 Bluetooth デバイスは、スイッチやルーターを必要とせずに相互に直接アクセスできます。
Bluetoothの仕様と特長
相互運用性と互換性
- Bluetooth は、さまざまなデバイス間の相互運用性を確保するために、Bluetooth Special Interest Group (SIG) によって開発された一連の技術仕様に準拠しています。
- Bluetooth には下位互換性があります。つまり、新しいバージョンの Bluetooth は、古いバージョンの Bluetooth で動作します。
- Bluetooth は、時間の経過とともにいくつかの更新と拡張が行われ、現在のバージョンは Bluetooth 5.2 です。
- Bluetooth は、オーディオの再生、状態の監視、アプリケーションの実行など、デバイスがデータと機能を共有できるようにする共通のプロファイルを提供します。
メッシュ ネットワークとデュアル モード
- Bluetooth には、デバイスが共存し、より広いエリアで信頼性の高い接続を提供できるようにする個別のメッシュ ネットワーク プロファイルがあります。
- Bluetooth デュアル モードは、デバイスが従来の Bluetooth と Bluetooth Low Energy (BLE) の両方を同時に実行する方法を提供し、接続性と信頼性を向上させます。
- BLE は Bluetooth の改良版であり、基本的なデータ転送機能を提供し、消費者がより簡単に接続できるようにします。
セキュリティと広告
- Bluetooth には、Bluetooth 接続のセキュリティを確保するために、米国国立標準技術研究所 (NIST) によって開発されたガイドがあります。
- Bluetooth はアドバタイジングと呼ばれる手法を使用して、デバイスが相互に検出して接続できるようにします。
- Bluetooth は、将来これらの機能のサポートの撤回に影響を与える可能性のある一部の古い機能を非推奨にしました。
全体として、Bluetooth は広く使用されているワイヤレス テクノロジであり、より優れた機能と信頼性を提供するために、時間の経過とともに多くの更新と機能強化が行われてきました。 その幅広い機能と仕様により、Bluetooth は多くの医療従事者や消費者に人気のある選択肢であり続けています。
Bluetooth 技術の技術的詳細
Bluetooth アーキテクチャ
Bluetooth アーキテクチャは、Bluetooth SIG (Special Interest Group) によって定義されたコアと、ITU (国際電気通信連合) によって採用されたテレフォニーの代替で構成されます。 コア アーキテクチャは、広くサポートされているサービスを管理するスタックで構成され、テレフォニーの代替はコマンドの確立、ネゴシエーション、およびステータスを管理します。
Bluetoothハードウェア
Bluetooth ハードウェアは、 RF CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 集積回路。 Bluetooth ハードウェアの主なインターフェイスは、RF インターフェイスとベースバンド インターフェイスです。
Bluetooth サービス
Bluetooth サービスは Bluetooth スタックに含まれており、基本的にはデバイス間で送信される一連の PDU (プロトコル データ ユニット) です。 次のサービスがサポートされています。
- サービスディスカバリー
- 接続の確立
- 接続ネゴシエーション
- データ転送
- コマンドステータス
Bluetoothの互換性
Bluetooth テクノロジは、パーソナル エリア ネットワークで広く使用されており、限られた距離でデバイスがワイヤレス通信できるようになっています。 Bluetooth デバイスは、一意の MAC (メディア アクセス制御) アドレスの使用や Bluetooth スタックを実行する機能など、互換性を確保するための一連の仕様と機能に準拠しています。 Bluetooth は非同期データ転送もサポートし、ARQ と FEC を使用してエラー訂正を処理します。
Bluetoothで接続する
ペアリングデバイス
デバイスを Bluetooth で接続することは、デバイスをワイヤレスでリンクするユニークで簡単な方法です。 デバイスのペアリングでは、スマートフォンとラップトップなどの XNUMX つの Bluetooth 対応デバイスを登録してリンクし、配線なしでデータを交換します。 デバイスをペアリングする方法は次のとおりです。
- 両方のデバイスでBluetoothをオンにします。
- 一方のデバイスで、表示される使用可能なデバイスのリストからもう一方のデバイスを選択します。
- 「ペアリング」または「接続」ボタンをタップします。
- デバイスが正しいものであることを確認するために、デバイス間で少しのコードが交換されます。
- コードは、デバイスが正しいものであり、他人のデバイスではないことを確認するのに役立ちます。
- デバイスをペアリングするプロセスは、使用しているデバイスによって異なる場合があります。 たとえば、iPad を Bluetooth スピーカーとペアリングするには、スマートフォンとラップトップをペアリングする場合とは異なるプロセスが必要になる場合があります。
セキュリティに関する考慮事項
Bluetooth テクノロジーは適度に安全であり、カジュアルな盗聴を防ぎます。 無線周波数への移行により、送信中のデータに簡単にアクセスできなくなります。 ただし、Bluetooth テクノロジにはいくつかのセキュリティ リスクがあるため、使用する際には安全性に留意することが重要です。 次に、セキュリティに関する考慮事項をいくつか示します。
- Bluetooth アクティビティを特定の種類のデバイスに制限し、許可されるアクティビティの種類を制限します。
- 許可されている活動に従事し、許可されていない活動は避けてください。
- デバイスへの不正アクセスを試みる可能性のあるハッカーに注意してください。
- 使用しないときは Bluetooth を無効にします。
- 帯域幅とセキュリティ機能が向上した最新バージョンの Bluetooth を常に使用してください。
- デバイスのインターネット接続を他のデバイスと共有できるテザリングのリスクに注意してください。
- 公共エリアでデバイスをペアリングすると、使用可能なデバイスのリストに不明なデバイスが表示される場合、リスクが生じる可能性があります。
- Bluetooth テクノロジーは、Amazon Echo や Google Home などのスマート デバイスに電力を供給するために使用できます。これらのデバイスは持ち運び可能で、ビーチなどの外出先で使用するように設計されています。
違い
Bluetooth対Rf
では皆さん、集まって、Bluetooth と RF の違いについて話しましょう。 さて、あなたが考えていることを私は知っています。 どちらも電子機器をワイヤレスで接続する方法ですが、かなり大きな違いがあります。
まず、帯域幅について話しましょう。 RF、または無線周波数は、Bluetooth より広い帯域幅を持っています。 RF は 10 車線の高速道路、Bluetooth は XNUMX 車線の道路のようなものです。 これは、RF が一度により多くのデータを処理できることを意味し、ビデオや音楽のストリーミングなどに最適です。
しかし、ここに落とし穴があります。RF を動作させるには、Bluetooth よりも多くの電力が必要です。 ハマーとプリウスの違いのようなものです。 RF はガソリンを大量に消費するハマーであり、Bluetooth は環境に優しいプリウスです。 Bluetooth は動作に必要な電力が少ないため、イヤホンやスマートウォッチなどの小型デバイスに統合できます。
それでは、それらがどのように接続されているかについて話しましょう。 RF は電磁場を使用してデータを送信しますが、Bluetooth は電波を使用します。 魔法の呪文とラジオ放送の違いのようなものです。 RF を使用するには専用の送信機が必要ですが、Bluetooth はデバイスに直接接続できます。
しかし、まだ RF を数えないでください。RF には裏技があります。 RF は赤外線 (IR) 技術を使用してデバイスを接続できるため、専用の送信機は必要ありません。 デバイス間の秘密の握手のようなものです。
最後にサイズについて。 Bluetooth は RF よりもチップ サイズが小さいため、より小型のデバイスに統合できます。 巨大なSUVとコンパクトカーの違いのようなものです。 Bluetooth は小型のイヤフォンで使用できますが、RF はスピーカーなどの大型デバイスに適しています。
これで、Bluetooth と RF の違いがわかります。 RF はハマーのようなもので、Bluetooth はプリウスのようなものです。 賢明に選択してください。
まとめ
つまり、Bluetooth は、デバイスが短距離内で相互に通信できるようにするワイヤレス技術標準です。
これは、パーソナル エリア ネットワーキングに最適であり、生活を楽にするために使用できます。 だから、それが提供するすべての可能性を探求することを恐れないでください.
私はNeaeraの創設者でありコンテンツマーケティング担当者であるJoostNusselderであり、私の情熱の中心にあるギターを使って新しい機器を試すのが大好きです。私のチームと一緒に、2020年から詳細なブログ記事を作成しています。録音とギターのヒントで忠実な読者を助けるために。
