Bluetoothとは？ 仕組みと特徴、活用例をわかりやすく解説
Bluetoothという言葉を聞いたことがある人は多いと思いますが、実際にどのような仕組みで動いているのでしょうか？ また、Bluetoothにはどのような特徴やメリットがあるのでしょうか？
この記事では、Bluetoothの基礎知識や特徴、Bluetoothの一種であるBLE（Bluetooth Low Energy）やビーコンについて解説します。Bluetoothのユースケースも紹介します。
Bluetoothとは？
Bluetoothとは、無線通信技術の一つです。極超短波である2.4GHz帯域を使い、近距離のデジタルデバイス同士をワイヤレスで接続します。
Bluetoothは世界標準規格であり、さまざまなメーカーが製品に採用しています。Bluetooth規格の標準化団体「Bluetooth SIG（Special Interest Group）」のメンバーには、MicrosoftやApple、Googleを含む3万6000以上の組織が名を連ねており、Bluetoothデバイスの出荷台数は2020年だけで45億台を超えるとの予測もあります。
Bluetoothは、パソコンやオーディオ機器などの個人ユースだけでなく、スマートシティやスマートホームを実現する通信技術としても期待されています。
Bluetoothの特徴とメリット・デメリット
Bluetoothの特徴は規格ごとに異なるものの、主に以下の4点に集約されます。
特徴① 低消費電力
Wi-Fiなどの無線LANに比べ、消費電力が低いBluetooth。特に、後述のBLEは省電力性に特化しており、電池1つで数ヶ月〜数年稼働するものも。そのため、マウスやキーボード、IoTデバイスなど、長期間使用されるものに適しています。
しかし、電池交換の頻度が少ないぶん、設置してから数年後に「電池切れしたことに気づかなかった」というケースも。最近では、太陽光発電などを利用するビーコン、電池交換が不要なビーコンも開発されています。
特徴② 低コスト
Bluetoothが登場して20年以上。Bluetoothデバイスや関連サービスは、IoT時代へ向けて低価格化が進んでいます。特に、Bluetoothデバイスの「ビーコン」は、小さな基盤と電池のみのシンプルな装置で、とてもリーズナブル。運用コストも基本的には電池代のみ。
導入しやすい一方で、高いセキュリティレベルが要求されるサービスでは、別のソリューションと組み合わせるなどの工夫が必要です。個人情報の取り扱いが懸念される「接触確認アプリ」では、識別子をランダムに生成することによって、お互いを特定できないような仕組みになっています。
特徴③ 小型・軽量
ビーコンには小型・軽量のものが多く、前述の芳和システムデザインのビーコンも直径5cm、重量28gほど。設置工事が不要で、取り扱いやすいのが特徴です。
持ち歩きにも適しているため、子ども・高齢者の見守りサービスのためのペンダント型ビーコンも販売されています。
ただし、近距離通信が原則となるため、店舗・公共施設などでは人目につきやすいところに設置せざるをえず、盗難・紛失のリスクも考えられます。
特徴④ 低複雑性
開発者にとって比較的理解しやすいデータモデルをもつBluetooth。機能を拡張したり、フレームワークを自由に活用したりすることができ、多様なサービスに応用しやすいのが特徴です。
しかし、不特定多数に向けて情報発信する「ブロードキャスト通信」では、データを受信する側（スマートフォンなど）に、アプリなどの仕組みが備わっていなければなりません。そのため、Bluetoothを商用サービスで活用する場合、まずはユーザーにアプリをダウンロードさせるなど、UXのデザインが求められます。
BluetoothとWi-Fiの違い
無線通信といえばWi-Fiを思い浮かべる方も多いのではないでしょうか。Wi-Fiは無線LANの一種です。LANは「Local Area Network（ローカル・エリア・ネットワーク）」の略で、オフィスや家など、一施設内程度の規模で用いられるネットワークのことです。
利用には、アクセスポイントと呼ばれるWi-Fi機器を設置します。その電波が届く範囲で、パソコンやスマートフォンなどをインターネットに接続できます。
Wi-Fiは中〜長距離通信に長けており、通信距離は屋内で100m、屋外で300mほど。Bluetoothの通信距離の3〜10倍にあたります。
また、Wi-Fiは多人数の接続を想定している一方で、Bluetoothは1対1がメインです。そのため、規格や利用状況によって異なるものの、Wi-Fiのほうがより多くの台数に接続できます。
その分、電力消費はWi-Fiが大きく、Bluetoothの25倍ほどの電力を要します。
Wi-FiとBluetoothの違いを表にまとめると以下のようになります。
Bluetoothの歴史と種類
Bluetoothは1998年に最初の規格であるBluetooth 1.0が登場して以来、データ転送速度や接続品質、セキュリティ面などが改善されてきました。ここでは、Bluetoothの主なバージョンとその特徴を紹介します。
Bluetooth 1.0
Bluetooth 1.0は、最初の規格であり、最大721kbpsのデータ転送速度を実現しました。しかし、互換性や安定性に問題があり、後にBluetooth 1.1とBluetooth 1.2に改良されました。
Bluetooth 2.0
Bluetooth 2.0は2004年に登場し、EDR（Enhanced Data Rate）という技術を導入してデータ転送速度を最大3Mbpsに向上させました。また、消費電力も低減されました。
Bluetooth 3.0
Bluetooth 3.0は2009年に登場し、HS（High Speed）という技術を導入してデータ転送速度を最大24Mbpsに向上させました。HSはWi-Fiと組み合わせて高速通信を実現するものでした。
Bluetooth 4.0
Bluetooth 4.0は2010年に登場し、BLE（Bluetooth Low Energy）という技術を導入して省電力性を大幅に向上させました。BLEはバッテリー持続時間を延ばすために設計されたもので、従来のBluetooth Classicとは別の規格です。BLEはビーコンやウェアラブルデバイスなどに広く利用されています。
Bluetooth 5.0
Bluetooth 5.0は2016年に登場し、データ転送速度や通信距離、ブロードキャスト容量などを向上させました。データ転送速度は最大2Mbps（BLE）、通信距離は最大240m（BLE）、ブロードキャスト容量は8倍になりました。また、IoTやスマートホームなどの用途に対応するために機能拡張が行われました。
Bluetoothの活用例
Bluetoothはさまざまなユースケースで活用されています。ここでは、代表的なものを紹介します。
活用例① ワイヤレス・ヘッドフォン
Bluetoothの最も一般的な活用例は、ワイヤレス・ヘッドフォンです。Bluetoothを搭載したヘッドフォンは、スマートフォンやパソコンなどの音源とワイヤレスで接続できます。ケーブルがないので、動きやすく、邪魔になりません。また、Bluetooth 5.0では、オーディオ共有という機能が追加されました。これは、一つの音源から複数のヘッドフォンに同時に音声を送ることができるもので、友人や家族と音楽や映画を共有できます。
活用例② ビーコン
ビーコンは、Bluetoothデバイスの一種で、定期的に信号を発信するものです。ビーコンの信号を受信したスマートフォンなどに、位置情報やメッセージなどを送ることができます。ビーコンは、店舗や公共施設などに設置して、来店促進や案内サービスなどに利用されています。例えば、美術館にビーコンを設置して、展示物の詳細情報やオーディオガイドを提供したり、商業施設にビーコンを設置して、来店者にクーポンやおすすめ商品を紹介したりできます。
活用例③ 接触確認アプリ
接触確認アプリは、新型コロナウイルス感染症の拡大防止のために開発されたアプリです。接触確認アプリは、Bluetoothを使って近くにいる人との接触履歴を記録します。もし接触した人が感染者だった場合、アプリから通知が届きます。接触確認アプリは、個人情報の保護に配慮しており、Bluetoothで交換される識別子はランダムに生成されており、お互いを特定できないようになっています。
まとめ
Bluetoothとは、無線通信技術の一つであり、近距離のデジタルデバイス同士をワイヤレスで接続します。Bluetoothには低消費電力・低コスト・小型・軽量・低複雑性という特徴があります。Wi-Fiとは異なり、インフラストラクチャーが不要であり、1対1のデバイス間通信に適しています。
Bluetoothは1998年に最初の規格が登場して以来、データ転送速度や接続品質などが改善されてきました。現在ではBluetooth 5.0が最新の規格であり、BLEやビーコンなどの技術も登場しています。
Bluetoothはさまざまなユースケースで活用されており、ワイヤレス・ヘッドフォンやビーコン、接触確認アプリなどが代表的な例です。今後もBluetoothは進化し続けていくと思われます。Bluetoothの仕組みや特徴、活用例を知っておくと、より便利に使えるでしょう。
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