Bluetooth（ブルートゥース）とは：無線通信の定義・仕組み・主な用途

Bluetoothとは、近距離で無線通信を行うための通信規格（プロトコル）です。1990年代にケーブルを減らす目的で開発され、携帯電話、ノートパソコン、パソコン、プリンター、デジタルカメラ、ビデオゲーム機など多くの機器が相互に接続して情報を交換できます。通信は主に無線（電波）を使って行われ、短距離での利用に最適化されています。

主な用途

代表的な用途には次のようなものがあります。

• ヘッドセットを携帯電話やプレーヤーに接続して音声・音楽を再生する（A2DP、HFPなどのプロファイル）
• コンピュータのマウスやキーボードなどの入力機器をワイヤレス化する（HIDプロファイル）
• プリンタをワイヤレスで接続して印刷する、ファイルや連絡先を送受信する（OBEX/SPPなど）
• スマートウォッチやフィットネス機器、スマートホーム機器とのセンサーデータのやり取り（BLE/GATT）
• ビーコンや位置情報サービス、Bluetooth Meshによる照明やセンサーのメッシュネットワーク

周波数帯と干渉

Bluetooth機器は主に2.4GHz前後のISMバンドを使用します。この帯域は世界的にライセンス不要で利用可能ですが、DECT電話、RFID搭載のスマートタグ、ベビーフォン、そして一部の無線LAN（Wi‑Fi）など多くの機器でも使われています。そのため干渉が発生することがありますが、Bluetoothは干渉を避けるために様々な技術を採用しています。

仕組み（変調と周波数ホッピングなど）

古典的なBluetooth（Classic）では周波数ホッピングスペクトラム拡散（FHSS）を使い、79チャネル（1MHz間隔）を高速で切り替えながら通信します。これにより特定の周波数での干渉に強くなります。近年のBluetooth Low Energy（BLE）は、異なるチャネル構成（40チャネル、各2MHz）や送受信方式（GFSKなど）を用い、効率的な省電力通信を実現しています。

規格と世代（簡潔）

Bluetoothには大きく分けて「Classic（BR/EDR）」と「Low Energy（BLE）」があり、バージョンごとに機能や性能が進化してきました。主なポイントは次の通りです。

• Classic（BR/EDR）：音声や継続的なデータ転送向け。最大理論値はEDRで約3Mbit/s（実効はそれより低い）
• BLE（Bluetooth Low Energy）：低消費電力・短パケット通信向け。センサやIoT機器で広く利用される
• Bluetooth 5以降：BLEの改善で、通信レンジの拡大、2Mbps PHY（1M/2M）、広告拡張、LE Audio（LC3コーデック）、メッシュやIsochronous Channelsなどが追加

データレートと通信距離

データレートや通信距離は規格や実装、周囲の環境によって変わります。代表的な目安は次のとおりです。

• データレート：Classic EDRで最大約3Mbit/s（理論値）、BLEでは1Mbpsや2MbpsなどのPHYがある。実効スループットはこれより低くなる。
• 通信距離（クラス別の目安）：Class 1（約100m）、Class 2（約10m、最も一般的）、Class 3（約1m）※実際は障害物や干渉で短くなる

接続の仕組みとプロファイル

Bluetooth機器同士が通信するには、まずペアリングして接続を確立します。接続後は用途に応じた「プロファイル」が使用され、機能やデータのやり取りのルールを定めます。代表的なプロファイルには次のものがあります。

• A2DP（音声ストリーミング）、HFP（ハンズフリー）、AVRCP（リモコン）
• HID（キーボード・マウス）、SPP（シリアルポート）、OBEX（ファイル転送）
• GATT（BLEの属性プロファイル。センサーやスマートデバイスのデータ交換に利用）

セキュリティ

Bluetoothはペアリング時に認証・暗号化を行い、通信の秘匿となりすまし防止を図ります。近年はECDH（公開鍵暗号）を用いたLE Secure ConnectionsやAESベースの暗号化（AES‑CCM）などが採用され、以前より安全性が向上しています。ただし古いデバイスや弱いペアリング方式を使用する機器では脆弱性が残ることがあるため、OSや機器のファームウェアを最新にすることが重要です。

拡張と新しい用途

Bluetoothは単なるヘッドセット接続だけでなく、IoT、ビーコン（位置情報・広告）、Bluetooth Meshによる大規模なセンサー/照明制御、LE Audioによる低遅延・高音質の音声配信などへ用途が拡大しています。また、消費電力の低いBLEはバッテリー駆動機器で特に重要です。

注意点と互換性

• 同じ「Bluetooth」でもバージョンや対応プロファイルが異なると機能が使えない場合があるため、機器の仕様を確認すること
• 2.4GHz帯の干渉により通信品質が低下することがある（Wi‑Fiや電子レンジなど）
• 古い機器はセキュリティや性能面で制約があるため、必要に応じて買い替えやアップデートを検討する

まとめると、Bluetoothは短距離無線通信の標準技術であり、ケーブル不要の利便性を提供するとともに、省電力通信や音声・IoT用途まで幅広く進化しています。用途や環境に応じて適切な規格やプロファイル、セキュリティ設定を選ぶことが快適で安全な利用のポイントです。

Bluetoothと無線LANの比較

今日では、Bluetooth または無線 LAN のどちらかを使用する場面が多くなっています。例えば、ネットワークの設定、印刷、PDAからコンピュータへのファイルやデータの転送などです。どちらもライセンスされていない無線技術のバージョンです。WLAN は、より広い距離をカバーし、より高いスループットを提供することができます。Bluetooth は高価なハードウェアを必要としません。また、動作に必要な電力も少なくて済みます。[]

どちらも同じ無線周波数帯を使用していますが、変調技術が異なります。どちらもケーブルを置き換えるために開発されました。Bluetoothは周辺機器のケーブルを取り除きたかったが、WLANはLANを設定するのに必要なケーブルを取り除きたかった。^[]

ブルートゥースデバイス

Bluetoothは、電話、Wiiやプレイステーション3など、多くの製品に搭載されています。最近では、いくつかの電子時計、モデム、ヘッドセットに組み込まれています。この技術は、低帯域幅の状況でお互いの近くにある2つ以上のデバイス間で情報を転送するときに便利です。Bluetoothは一般的に、電話機で音声データを転送したり（Bluetoothヘッドセットを使って）、ハンドヘルドコンピュータでバイトデータを転送したり（ファイルを転送する）するために使用されます。

Bluetoothは、近くにあるデバイスを簡単に発見し、これらのデバイス間の接続を設定できるようにするプロトコルを使用しています。Bluetoothデバイスは、提供するすべてのサービスを宣伝することができます。セキュリティ、ネットワーキング、パーミッションに関する設定の多くは自動で行われます。

無線LAN

WLAN は従来の LAN に似ています。ネットワークを設定したり、ネットワーク内の他のデバイスからリソースにアクセスできるようにするには、より多くの設定が必要です。また、WLAN デバイスは Bluetooth デバイスよりも多くの電力を消費します。WLAN は無線イーサネットと呼ばれることもあります。WLAN はセットアップに多くのリソースを必要としますが、より高速な転送速度を提供します。また、セキュリティもBluetoothが提供するものよりも優れています。

射程距離100mのBluetooth USBドングル。

質問と回答

Q:Bluetoothとは何ですか?

Q:Bluetoothの信号はどこまで届きますか?

Q:Bluetoothの代表的なアプリケーションにはどのようなものがありますか?

Q:Bluetoothはどの周波数帯を使用していますか?

Q:WLANとの比較は?

Q:この周波数帯を使用する機器は他にありますか?

Q:現在、Bluetoothで利用できるデータレートは?

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