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Hitachi

I(愛)ちゃんとP(パパ)とO(小野田君)の会話が続きます。

イラスト

Iちゃん

今日は「ブルーツース5(Bluetooth)」の話だったけど、「ブルーツース(Bluetooth)」って、不思議なことにこの勉強会で取り上げていなかったわよね?

Pパパ

そうだね。
もっと早く取り上げるべきだったが、最近IoTがらみで注目されているんで、ある意味タイムリーでもあるね。

Iちゃん

不勉強ですみません、「ブルーツース(Bluetooth)」って何ですか?

Pパパ

そうか、知らなかったか。
ブルーツース(Bluetooth)は、日本では2000年頃普及し始めたんだが、その頃は10m程度飛ぶ近距離無線データ通信のことで、SOHO向けに低コストの短距離無線通信インターフェースとして用いられたんだ。「Bluetooth5」はそれがバージョンアップを重ねて5版になったということだね。
そして、いまは、スマホやPCのマウスやヘッドセットなどの周辺機器に広く使われるようになってきたのさ。

Iちゃん

そう。
あまり面白そうじゃないわね。

Pパパ

はっはっは。
では、最初に面白い話をして上げよう。
ブルーツース(Bluetooth)とはね、デンマーク王のニックネームなんだよ。

Iちゃん

えー!それは面白そうね。その話聞かせて!
直訳すれば「ブルーの歯」だよね。

Pパパ

図1 Bluetoothとは
図1 Bluetoothとは
Bluetoothとは、
デンマーク国王の名前で、
ノルウェーとデンマークを
平和に統合した国王の
ニックネーム歯が
悪く青かった?
(イラストは完全なイメージ)

そうだ。
歯が悪かったという説もあるね。
名前の由来は面白くてね。
西暦940年から981年に活躍したバイキングが最盛期の時代のデンマーク国王の名前で「ハーラル1世」なんだ。
「青歯王」の異名を持っていて、"Bluetooth"と記されるんだが、なぜその国王のニックネームなったかと言うと、彼はデンマークとノルウェーを無血統合した偉大な実績を持っていたんだが、Bluetooth生みの親のエリクソン(北欧の携帯電話機最大手メーカー)が、通信業界とパソコン業界などの他業界を円滑に統合する無線規格を目指したので、その名前にあやかったのだといわれているのさ。

Iちゃん

そう。
その無線技術が「通信業界とパソコン業界」などを統合する「仲人役」をしたってことね。面白いネーミングだわ。

Pパパ

それに、この規格は日本発祥のOSの「トロン」(*1)と同じように知的所有権は無償で提供されるんだよ。

小野田君

そうですか。凄いですね。
そのBluetoothがバーションが5になったのが「Bluetooth5」ってことですね?

Iちゃん

そうなんだ。
バージョンアップってどんな歴史があったの?

Pパパ

そうだね。Bluetooth5は2016年の6月16日に発表になったんだが、分かり易い図があったので、引用しよう。図2だ。バージョンとそれがいつなのかと、その最大通信速度が良く分る図だろう。

小野田君

良く分りますね。
この図から、Bluetooth5の特徴が読める気がします。

Pパパ

ほほう、どんなことが読めるかな?

小野田君

通信距離が4倍になったんですね。

Pパパ

そうだね。それだけではないよ。
特長はまず総論として「外部電源無くても使える小型ノードを安価に作れる」という「IoT」にとって大きな魅力があるということだ。

図2 ブルーツース5(Bluetooth5)の進化
図2 ブルーツース5(Bluetooth5)の進化

(注1)「EDR」:「Enhanced Data Rate」の略。通信速度を拡張のこと。
(注2)「HS」:「High Speed」の略。従来の4Mbpsから8倍程度の24Mbpsに向上した。
出典:テレコミュニケーション(16年9月)

Iちゃん

そうなんだ。

Pパパ

各論としては、6つある。@は、小野田君の言った「通信距離が4倍」ということだ。
これを図5に示したよ。
Aは、BLE(省電力性)の特長の1つだが、運用条件によっては、小さなコイン型リチュウム電池1個で通信モジュールを1〜2年動作させることができる「省電力性能」だ。

図3 Bluetoothの特長
図3 Bluetoothの特長

Bは、従来のバージョン(CBT)では必須だった「事前の接続確認(ペアリング)」無しで通信が可能。
Cは接続時間が従来のCBTでは100ms必要だったんだが、休止状態から6msという短い時間でOKなんだ。
Dは、あとで説明するが使われ方(用途)が多様になるということだ。BLE対応ではIoTを意識した機能の拡張があったということだね。
(1)IPv6によるインターネット接続サポート(BT4.1で)
(2)セキュリティ強化やアプリケーションスループットの向上(BT4.2で)
(3)BT5では、IoT対応の総仕上げとも言うべく
・物理層を含む仕様の見直し
・データレートの向上
・通信距離の拡大
があったということだ。

Iちゃん

もう一つは何ですか?

Pパパ

うん、Eは「IoTを意識した機能拡張」だね。ここは強調したいところだ。

図4 強調したい点
図4 強調したい点

小野田君

具体的には何ですか?

Pパパ

図5 Bluetoothの通信距離
図5 Bluetoothの通信距離

(注)100mw(Class1)運用時
出典:テレコミュニケーション(16年9月)

箇条書きで言えば

  1. (2013年のBT4.1で)IPv6によるインターネット接続サポート
  2. (2014年のBT4.2で)セキュリティ強化やアプリケーションスループットの向上
  3. IoT対応の総仕上げ
    • 物理層を含む仕様の見直し
    • 通信距離の拡大
    • データレートの拡大
      →現行1Mpsの通信モードに加えて2倍の2Mbpsを設定
    • 通信エリアの拡大
      →データをより確実に送れる125kbpsの「低速モード」新設し到達距離を4倍に拡充(図5)。(*2)
    • ブロードキャスト通信の容量拡大
      →BLEにはブロードキャスト機能があるが、それを現在の8倍、アルファベットで255文字に拡大。これによってURL認証や新しい情報サービスの展開が可能になる。

と言ったところだね。

Iちゃん

わぁー!
何かこれからは「全てIoTがらみ」ってことー?

Pパパ

そうだね。
それほどIoTのインパクトは強いともいえるね。

小野田君

Bluetooth5の用途には、どんなものが考えられますか?

Pパパ

主な例を表1に示したがもうあらゆるものに使われるね。とりわけBluetooth5になってからはIoT対応が増えてくるだろうね。

表1 Bluetoothの主な用途例
表1 Bluetoothの主な用途例

小野田君

最後に一つ質問があります。
それは、無線LANと比較すると、どんなことが言えますか?

Pパパ

そうだね。一番の違いは「省電力性能の高さ」だろうね。さっきも言ったが、BLEの消費電力は送信時で5mwのため、ボタン電池1個で十分稼動するんだ。IoT向きだね。無線LANでは桁違いに大きな電力を必要とするからね。

Iちゃん

私からも「便乗質問」があります。
「赤外線通信」とはどう違いますか?

Pパパ

はっはっは、携帯電話でアドレス帳の交換や画像などのデータ通信をしている「赤外線通信」との違いを聞きたいんだね。
赤外線通信の規格である「IrDA」と、「Bluetooth」はどちらも無線を利用して通信を行うんだが、ふたつの大きな違いは、赤外線通信の通信可能距離は最大1m程度なのに対して、 Bluetoothは機器間の距離が50m〜100m以内であれば、通信が可能な点だ。
また、Bluetoothは、音楽などの大容量データもやり取りすることができ、消費電力が低いのも特徴だね。

Iちゃんと小野田君

Bluetooth5について、良く分りました。

Iちゃん

次回は、取り上げて欲しいテーマがあります。
この前、新聞で「デジタル教科書」って見出しがあったの。
中身を見過ごしたので、教えて欲しいんだけど・・・。

Pパパ

おやおや「見過ごしたミス」を、人様の力で取り返したいんだ。
仕方がない、不出来の娘、手抜きの愛ちゃんのために、やってやるよ。

Iちゃん

有難う!

*1
トロン:日本発の新しいコンピュータ・アーキテクチャーとして、CPUやOS、作業環境などを含めた総合的なコンピューターシステムの標準化を目指すプロジェクトの名称で1984年に東京大学の坂村健氏を中心として開発された。現在でもスマホなど携帯電話やエレベータの制御装置をはじめとするさまざまな機器の組み込みOSとして利用されている。知的所有権は無償。
*2
到達距離が4倍:Bluetooth規格上の最大出力である100mwに対応するClass1デバイスであれば、125kbpsモードを使うことで通信距離が現行の100mから400mに伸びる。一般的な2.5mwのClass2デバイスでは、現行の10mが40mになる。

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