Bluetooth の誕生技術

Bluetooth 実際には第二次世界大戦にまでさかのぼります II。 Bluetooth のコアは、周波数ホッピングスペクトラム拡散に基づく短距離無線通信です （FHSS） テクノロジー。 ハリウッド女優が提案した HEDY ラマー とピアニストのジョージ アンタイル 8月 1942。 ピアノの鍵盤の数に触発されて 彼ら 88の異なるキャリアを使用して魚雷を制御します 周波数 なぜなら 送信周波数は絶えず変化しており、一定の機密性と 妨害防止 があります。 機能。

当初、この技術は米国の注目を集めていませんでした。軍隊であり、戦場の無線通信システムでは使用されていませんでした まで 1980年代。 周波数ホッピングスペクトラム拡散 （FHSS） テクノロジーは後に、Bluetooth、wifi、 3G でのワイヤレスデータ転送の問題を解決する上で重要な役割を果たしました。移動体通信 システム

Bluetooth テクノロジーは エリクソンの から始まりました 低電力 の方法を研究することを目的とした1994年のスキーム携帯電話と他のアクセサリ間の低コストのワイヤレス通信接続。本発明者らは、一連の統一された規則を作成することを望んでいる （標準化された プロトコル） ユーザー間の互換性のないモバイル電子デバイスの通信問題を解決するために、デバイス間のワイヤレス通信用に、 RS-232 を交換します。シリアル通信 標準。 1997年以前、 エリクソン このコンセプトでモバイルデバイスメーカーに連絡し、 彼らの の共同開発について話し合った。プロジェクト、および結果は サポートされました。

1998年5月、有名な Bluetooth Intel 間のテクノロジーアライアンスおよび IBM ノキア との低コストの合弁会社であるスペシャルが設立されました。および エリクソン。 その時、 Bluetooth 発売 0.7 ベースバンド の通信プロトコルをサポートする仕様および LMP （リンク マネージャー プロトコル）

1999年には、0.8、0.9、 1.0 をリリースしました。ドラフト、 1.0A および 1.0b。 1.0 ドラフト版、完成 SDP （サービス 発見 プロトコル） プロトコル、tcs （電話 制御 仕様） 合意。 バージョン 1.0 1999年7月26日に正式にリリースされました。 2.4GHz を使用することが決定されましたスペクトルと最大データ転送速度は 1Mbpsでした。 同時に、大規模な宣伝が開始されました。当時人気のあった赤外線技術と比較して、 Bluetooth 伝送速度が速く、 赤外線 のようなインターフェースを接続する必要はありません。すべて Bluetooth デバイスは、 それら である限り、いつでも接続できます。効果的な通信範囲内で使用されます 範囲

Bluetooth の仕様と機能バージョン

第一世代 Bluetooth：初期 短距離通信の探求

1999： Bluetooth 1.0

初期 Bluetooth バージョン 1.0A および 1.0b いくつかの問題があり、いくつかのメーカーが 彼らの 製品は互いに互換性がありませんでした 互いに 同時に、 中 2つのデバイス、 Bluetooth のハンドシェイクプロセスハードウェアアドレス （BD_ アドレス） プロトコルレベルで匿名にすることはできないため、データが漏洩するリスクがあります。一部のユーザーは 抑止されています。

2001： Bluetooth 1.1

Bluetooth バージョン 1.1 IEEE に正式にリストされています 802.15.1 物理層を定義する標準 （PHY） およびメディアアクセス制御 （MAC） 仕様。伝送速度が 0.7 のデバイス間のワイヤレス接続に使用されます。 Mbps。 ただし、初期の設計により、同じ周波数の積によって干渉されやすく、通信品質に影響を及ぼします。

2003： Bluetooth 1.2

Bluetooth バージョン 1.2 バージョン 1.1と下位互換性があります。 バージョン1.0で明らかになったセキュリティ問題を目指して、匿名モードが改善され、シールドデバイスのハードウェアアドレス （BD） は 追加_ アドレス） ユーザーを保護する機能 から IDスニッフィング攻撃と 追跡 さらに、4つの新機能が追加されました 追加されました：

• AFH （適応 頻度 ホッピング） テクノロジーは Bluetooth 間の干渉を減らします製品およびその他の無線通信 デバイス;
• ESCO （拡張 同期コネクション型 リンク） 同期リンク指向チャネルテクノロジーを拡張して、 QoS を提供します。音声伝送とさらに 高次 のニーズを満たします音声と音声 製品;
• ステレオサウンド伝送要件をサポートしますが、シンプレックス モードでのみ機能します。

第2世代 Bluetooth： EDR 動力伝達率の時代

2004： Bluetooth 2.0

Bluetooth 2.0 バージョン 1.2。 の改良版です。新しい拡張データレート （EDR） テクノロジーは multi の能力を向上させますタスク処理と複数の Bluetooth デバイスが同時に実行され、 Bluetooth の伝送速度が向上します。 3mbpsまでのデバイス。

Bluetooth 2.0 デュプレックスをサポート モード： ドキュメントを送信できます / 高品質 音声と同時に写真 コミュニケーション 同時に、 EDR テクノロジーは、デューティサイクルを削減することで消費電力を削減します。帯域幅の増加により、 Bluetooth 2.0 接続されている デバイスの数を増やします。

2007： Bluetooth 2.1

新しく追加されたスニフ サブレーティング 省電力 Bluetooth の機能 2.1 デバイス間の相互確認信号の送信時間間隔を延長します from 0.1 古いバージョンの2番目から約 0.5 秒、したがって Bluetooth の作業負荷を大幅に削減します チップ。

さらに、新しい SSP シンプルなセキュリティペアリング機能により、 Bluetooth のペアリングエクスペリエンスが向上します。デバイスとその使用およびセキュリティ 強度 NFC 近距離無線通信は サポートされています。 2つ限り Bluetooth 組み込みのデバイス NFC チップが互いに接近している場合、ペアリングパスワードは NFC を介して送信されます。手動入力なし 入力

第3世代 Bluetooth： 高速、最大 24mbps の伝送速度

2009： Bluetooth 3.0

Bluetooth 3.0 Bluetooth を作成できるオプションのテクノロジーを高速で追加しました電話 802.11 高速データを実現するwifi 送信 伝送速度は24mbpsと高く、これは の8倍です Bluetooth のそれ 2.0。 データ転送を簡単に実現できます from vcrからHDTV、pcからPMP、 UMPC プリンタへ。

Bluetooth のコア 3.0 はamp （generic Alternative mac / PHY）であり、これは新しい代替rfテクノロジーであり、 Bluetooth を可能にします。任意の タスクに適切なRFを動的に選択するためのプロトコルスタック。

消費電力に関しては、 Bluetooth 3.0 EPC を紹介します802.11で補完された強化された電力制御テクノロジーにより、実際のアイドル電力が大幅に削減されます 消費量

さらに、新しい仕様では UCD も追加されています。単方向ブロードキャスト コネクションレス Bluetooth の対応する機能を改善するためのデータテクノロジー デバイス。

第4世代 Bluetooth： 低エネルギー

2010： Bluetooth 4.0

2010年7月7日、 Bluetooth テクノロジーアライアンスが開始 Bluetooth 4.0 仕様。 その最も重要な機能は、省電力をサポートすることです。 Bluetooth 4.0 最初の Bluetooth ですこれまでの統合プロトコル仕様。3つの 仕様を統合しています。 低電力 の3つのモードBluetooth、従来型 ​​Bluetooth および高速 Bluetooth 提案されています。

高速 Bluetooth 主にデータ交換と 送信; に焦点を当てています従来の Bluetooth 情報通信とデバイスに焦点を当てています 接続; 低電力 Bluetooth 帯域幅をあまり消費せずにデバイス接続に重点を置き、その消費電力は 90 % 削減されます。古い バージョンと比較して

ble の前身 wibree です Nokiaによって開発されたテクノロジー。 非常に 低電力 としてモバイルデバイス用に特別に開発されたモバイルワイヤレス通信技術 ble 名前が変更されました Bluetooth 低エネルギー （以下 以下 低電力 Bluetoothと呼びます） sig。 によって受け入れられ標準化された後 これら 3つのプロトコル仕様を互いに組み合わせて、より幅広いアプリケーションモードを実現することもできます。

Bluetooth 4.0 チップモードは に に分割されますシングルモードとデュアル モード シングルモードは Bluetooth でのみ送信できます4.0ですが、 3.0 との下位互換性はありません / 2.1 / 2.0; デュアルモードはバージョン 3.0 と下位互換性があります / 2.1 / 2.0。 前者は、心拍数検出器や温度計など、高電力を必要とするボタン電池を使用するセンサーデバイスに適用されます 消費; 後者は従来の Bluetooth に適用されますデバイス、 に 低電力の需要を説明する 消費

さらに、 Bluetooth 4.0 Bluetooth の伝送距離も長くなりますより多くの より 100メートル （アンダー 低消費電力 モード） あり 応答速度が速くなると、接続をセットアップでき、データ送信を3ミリ秒で 少なくとも 開始できます。 AES-128 を使用したより安全なテクノロジー CCM パケット暗号化と 認証のための暗号化アルゴリズム。

2013： Bluetooth 4.1

Bluetooth 4.1 伝送速度と伝送範囲にほとんど変化はありませんが、 ソフトウェア には明らかな改善があります。このアップデートの目的は、 Bluetooth を作成することです。スマートテクノロジーは、インターネットの開発の中心的な原動力です。

LTEとのシームレスなコラボレーションをサポートします。 いつ Bluetooth を使用したデータの同時解釈および LTE 無線信号、 Bluetooth 4.1 それらの間の送信情報を自動的に調整できます 協調的な送信を確保し、相互の干渉を減らすため。

開発者とメーカーが 再接続 をカスタマイズできるようにします Bluetooth の間隔 4.1 デバイス、開発者により多くの柔軟性と 制御を提供します。

クラウドのサポート 同期 Bluetooth 4.1 専用の IPv6 を導入チャネル。これは、クラウド内のデータを IPv6 を介して同期できることを意味します。モノのインターネットのアプリケーション要件を満たすために、このようなプロセスは、インターネットに接続できるデバイスとの接続によって実現されました （ 携帯電話 電話など）

拡張デバイスと中央デバイス間の役割交換をサポートします。 Bluetooth 4.1 標準のヘッドセット、時計、キーボード、マウスを使用して、PC、タブレット、携帯電話、その他のデータを使用せずに、データを個別に送受信できます ハブ 用 たとえば、スマートウォッチと歩数計はスマートフォンをバイパスして直接通信できます。

2014： Bluetooth 4.2

Bluetooth の伝送速度 4.2 より高速で、 2.5 より 倍前世代のもの、 なぜなら Bluetooth の容量スマートパケットが増加し、保持できるデータ量は前世代の約10倍になります。

伝送速度とプライバシーを向上させます 保護 もし Bluetooth シグナルが接続または ユーザーの を追跡したいデバイスの場合、 ユーザーによる承認が必要です。 ユーザーは、追跡されることを恐れることなくウェアラブルデバイスを使用できます。

低速 である6LoWPANをサポートします IPv6に基づくワイヤレスパーソナルエリアネットワーク標準。 Bluetooth 4.2 デバイスは IPv6 を介してインターネットに直接アクセスできますおよび 6LoWPAN。 これ テクノロジーは複数の Bluetooth を可能にします1つの 端末 を介してインターネットまたはLANに接続するデバイス。このようにして、ほとんどのスマートホーム製品は比較的複雑なwifi接続を放棄し、 Bluetooth に切り替えることができます。個人用センサーと家の間の相互接続をより便利で高速にする伝送。

第5世代 Bluetooth： モノのインターネット時代の扉を開く

2016： Bluetooth 5.0

Bluetooth 5.0 低消費電力モードでより高速でより長い伝送容量を備えています モード 伝送速度は Bluetooth の2倍です。 4.2 （ 速度の上限は2Mbpsです）、実効伝送距離は Bluetooth の4倍です。 4.2 （理論上最大 最大300メートル）、パケット容量は Bluetooth の8倍です。 4.2。

屋内測位ナビゲーション機能をサポートし、wifiと組み合わせることで、屋内測位の精度を達成できます。 1 メートル

用 IOT（The Internet of things） ボトムの最適化、スマートホームサービスの消費電力の削減とパフォーマンスの向上に努めます。

メッシュメッシュ ネットワーク： モノのインターネットを実現するための鍵

メッシュメッシュネットワークは、独立した研究開発ネットワークです テクノロジー Bluetooth を使用できます非常に広い物理領域のデータをカバーする信号中継局としての機器。 Bluetooth と互換性があります4および5シリーズ プロトコル

従来の Bluetooth 接続は "ペアリング" によって実現されます "1対1" を確立するための1つのデバイスから別のデバイスへまたは "1つ から 多く" マイクロネットワーク 関係。 メッシュネットワークにより、デバイスは "多 から 多" を達成できます。 関係。 メッシュネットワークでは、各デバイスノードは 情報を送受信できます。 デバイスがゲートウェイに接続されている限り、情報をノード間で中継できるため、メッセージを よりも遠い場所に送信できます。電波の通常の伝送距離 波

このようにして、メッシュネットワークを製造工場、オフィスビル、ショッピングセンター、ビジネスパーク、およびより広範なシーンに分散でき、照明機器、産業オートメーション機器、セキュリティカメラ、煙探知器、環境センサーのより安定した制御スキームを提供します。

2019： Bluetooth 5.1

Bluetooth 5.1 技術仕様では、方向探知機能を使用して Bluetooth の方向を検出します。信号を送り、位置情報を改善します サービス あり Bluetooth の助け方向探知機能により、開発者は機器の方向を検出し、センチメートルレベルの位置決め精度を達成できる製品を市場に持ち込むことができます。 Bluetooth ローカルサービスは RSSI を使用します2つの デバイス間の距離を測定します。 RTLS でおよびipsシナリオでは、センチメートルレベルの位置決めは、3回の測距および方向探知 テクノロジー を使用して実現できます。方向探知技術は、2つのアンテナアレイ技術に依存して Bloom： の信号を決定します。到来角 （AOA） 次の図に示すように、部門の角度（AOD）：

1. AOA 方向探知の技術

いつ 送信信号は受信機のアンテナアレイを通過し、受信機のアンテナアレイは送信信号を受信します from さまざまな角度と 方向。 各方向は、送信信号のベクトル位相と見なすことができます。受信機はアンテナアレイ内のアクティブアンテナのiqサンプルを抽出でき、受信機はiq サンプル に従って信号の方向を計算できます。 AOA 方向探知は、RTLS、アイテム発見、polおよびその他のローカル サービスの後に適用できます。

2. AOD 方向探知の技術

AOD 方向探知は通常、ルート探知と ナビゲーション のipsシナリオで使用されます。ロケーターロケーターはアンテナ アレイ を使用します。受信機は一般的な携帯電話にすることができます （もちろん 対応するAPPがあるはずです ）、アンテナは1つだけ必要です。 いつ 信号は から 送信されますロケーターの複数の信号、 これら 信号は携帯電話のアンテナを通過し、携帯電話はiqサンプルを抽出し、信号の方向を計算できます。 iqサンプルによると 。