Bluetoothとは何か、どのように機能するのか

今日、ワイヤレス テクノロジのユーザーの多くは、Bluetooth の仕組みを理解しようとしない (または少なくともこの高速接続の仕組みを学ぼうとしない) だけでなく、一般的に、Bluetooth という名前が何を意味するのか についてほとんど理解しておらず、スカンジナビアの敵対する部族を統一したデンマーク王 Harald Blatand が誰で、このテクノロジに名前を付けたのか、Bluetooth が自動的に動作しない場合に Bluetooth をオンにする方法を知りません。

同時に、多くのユーザーは、問題が発生するまではヘッドセット、スピーカー、または Bluetooth マウスに非常に満足しています。まあ、バッテリーの交換について話している場合はそうですが、もっと深刻な問題があります。たとえば、ラップトップまたは固定パーソナル コンピュータのメイン Bluetooth アダプタ、PCMCIA、ExpressCard、または PCI の障害などです。 Bluetooth が機能しない場合、多くの疑問が生じます。無線アンテナや電源ボタンはどこにあるのか、どのドライバーを更新する必要があるのか​​、Windows 10 / 11、8 / 8.1、7、XP (64 ビットおよび 32 ビット) 用の Bluetooth をどこでダウンロードするのか、システム障害が原因で故障が発生したのかなどです。まずは最初から始めましょう。Bluetooth とは何か、どのように機能するのか、デジタル情報とオーディオを安全に送受信するためにこの無料チャネルを最大限に活用する方法を理解しましょう。

Bluetooth とは

Bluetooth は、あらゆるスマート デバイスをワイヤレスでシームレスに接続します。前の文の「あらゆる」という言葉は誇張ではありません。この技術は非常に機能的で、信頼性が高く、便利で、安価で、エネルギー効率が高く、安全であるため、今日ではほぼすべてのスマート デバイスに Bluetooth ノード (高周波トランシーバー) が組み込まれています。

動作中の Bluetooth モジュールの消費電力は 30 mW 未満であることが多く、最も経済的なモードではノードの消費電力が 1 mW に制限されます。また、デバイスへの統合コストの点では、Bluetooth チップまたは Wi-Fi / Bluetooth チップはすべての競合製品を大幅に上回っています。高速ワイヤレス通信により、ペアリング、接続されたデバイスの接続、信号、ファイル、ドキュメント、写真、ビデオクリップ、音楽の転送、ピアツーピアと専用サーバーの両方でのワイヤレスネットワークの作成、暗号化されたインターネットアクセスポイントの編成など、さまざまな機能を簡単に実行できます。

Bluetooth という名前は何を意味しますか

Bluetooth という単語は、blue - 青と Tooth - 歯という 2 つの要素で構成されています。この単語は、20 世紀の遠い 90 年代に、Ericsson のマーケティング担当者がコスト効率の高いデータおよび音声伝送技術をブランド化することに決めたときに生まれました。その原型は、940 年から 980 年までデンマークを統治し、デンマークとイギリスの統治者の後継者であり、950 年代にデンマークとノルウェーの平和的な合併を主導した Harald Blatand 王でした。彼には青みがかった色の歯が 1 本あり、そのため Blatand というニックネームが付けられました。これはデンマーク語から英語に翻訳すると Blue-tooth、または Blue Tooth になります。クラシックな Bluetooth のロゴには、Harald Blatand の頭文字と Hagall のルーン文字が含まれています。Bluetooth 技術は、10 世紀に Harald Blatand が自国および近隣の国や人々に対して行ったように、無線通信プロトコルを世界標準に統合する技術であると理解されています。

この無線技術の開発方法

1994 年、スウェーデンは歴史に名を残しました。Ericsson Corporation が Bluetooth の栄光をたたえる象徴的な石碑を建てたのです。1998 年には、Intel、IBM、東芝、Nokia の 4 社がこの技術の開発に加わり、特別利益団体 Bluetooth SIG が結成されました。

現在、Bluetooth SIG には数万人のメンバーがおり、その中には Intel、Microsoft、Hewlett-Packard、Sony、Samsung、Lenovo、Asus、Motorola、Xiaomi、Realtek、Logitech などの有名企業も含まれています。優秀なエンジニアたちが、さまざまなスマート デバイスにおけるワイヤレス テクノロジーの統合と革新に取り組んでいます。

どのデバイスが Bluetooth を使用するか

ワイヤーやケーブルを置き換える技術により、さまざまなレベルのインテリジェンスを備えた多数の通信デバイスが単一のチャネルを介して相互作用できるようになります。一方には最新のパーソナル コンピューターや強力なゲーム用スマートフォンがあり、もう一方にはシンプルな温度センサーやドア ロックがあります。さらに、デバイス間の接続管理と相互作用のシナリオは、任意に複雑になる可能性があります。

このシンプルでコスト効率が高く、信頼性の高い短距離無線規格により、Bluetooth 5.0 以上の仕様のデバイスは、最大 1.5 km (仕様 2 から 4 では最大 100 メートル) の範囲内でワイヤレス通信およびネットワーク化できます。デスクトップ、ラップトップ、タブレット、スマートフォン、スキャナー、プリンター、多機能デバイス、写真およびアクション カメラ、マウス、キーボード、マイク、ヘッドセット、ポータブル スピーカー、強力なスピーカー、環境センサー、スマート ドア ロックなど、さまざまなデバイスがこれに該当します。シリアルポート機器用の Bluetooth シリアルポート アダプター、コンパクト フラッシュおよび Sony メモリースティック用のアダプター、LAN およびインターネット サーバーがあります。Android および iOS の場合、Apple App Store および Google Play から何かをダウンロードする必要はありませんが、Windows XP、7、8.1、10、11 用の Bluetooth を無料でダウンロード して https://www.bluetooth.today のサイトから更新する必要がある場合や、更新を推奨される場合があります。

既存のデバイスの多くに Bluetooth ハードウェア モジュールが搭載されているため、この事実上無料の短距離無線通信はどこでも利用できます。

2 種類のリンク

Bluetooth には、SCO (同期接続指向) と ACL (非同期接続なし) の 2 種類の通信があります。最初の同期接続タイプである SCO は、対称的なポイントツーポイント接続を作成します。 2 番目の非同期 ACL は、パケット データ送信を処理し、対称および非対称のポイントツーマルチポイント接続をサポートします。モジュールは 625 µs のサイクルで相互作用します。サイクル内の各モジュールは、特定の周波数と送信または受信の権限を受け取ります。

Bluetooth クラス

電力 (および範囲) は Bluetooth クラスによって異なります。最初のクラスは 100 mW で、壁やその他の障害物がない場合、約 100 メートルのデータ送信範囲を提供します。2 番目のクラスは 10 mW で、約 50 メートルのデータ送信範囲を提供します。3 番目のクラスは 1 mW で、約 10 メートルのデータ送信範囲を提供します。

Bluetooth の仕組み

Bluetooth がアクティブになると、デバイスで無線信号の無線送信機と受信機がオンになります。Bluetooth テクノロジは、2.402 ～ 2.480 GHz の無線周波数範囲の ISM スペクトルの電波に基づいています。無線送信機は定期的に座標とコードを送信し、受信機は近くにある互換性のあるデバイスからこの範囲内のすべての信号を監視します。他の Bluetooth デバイスも同様です。デバイスが互いを発見すると、通信が可能になります。

同期 SCO ポイントツーポイント接続は音声伝送を担当します。ポイントツーマルチポイント接続中のデータ パケットの送信は、700 Kbps を超える速度の ACL 接続によって処理されます。複数の独立したスマート デバイスが Bluetooth 経由で互いに近くで通信する場合、それらのデバイス間の切り替えの周波数とアルゴリズムは、これを行うことを許可されているデバイスにのみ知られているため、近隣のデバイスに干渉することはありません。他の Bluetooth デバイスは、セキュリティ、信頼性、干渉耐性の理由から、これらの周波数とアルゴリズムにアクセスできません。

情報は、機密性を維持する疑似ランダム アルゴリズムに従って送信されます。特別な FHSS アルゴリズムにより、信号キャリア周波数が 1 秒あたり 1.6 千回ホップすることが保証されます。各 Bluetooth 接続の周波数と変更シーケンスは、送信機と受信機のみが利用できるため、高いセキュリティ、信頼性の高いパフォーマンス、干渉耐性が保証されます。近くにある複数の動作中のデバイス ペアは、電波で互いに交差しません。個々のデータ パケットが失われた場合は再送信が実行され、オーディオ信号が失われる可能性があります。

Bluetooth ネットワーク: ピコネットとスキャッターネット

接続は、ピコネットと呼ばれる Bluetooth ネットワークの作成によって行われます。1 つの Bluetooth デバイスがマスターとして機能し、クロック信号を生成します。他のデバイスはスレーブになります。ピコネットは、マスターと最大 7 つのスレーブを組み合わせることができます。最大 10 個の独立したピコネットを組み合わせて Scatternet Bluetooth ネットワークにすることができますが、ピコネットには、1 つのピコネットでマスターであり、別のピコネットでスレーブであるデバイスが少なくとも 1 つ必要です。スキャッターネットでは、71 個のアクティブ デバイス、または 256 個の一時的に無効になっているバックアップ デバイス (パッシブ メンバー アドレス) が通信できます。