IoTを牽引するBLE

IoTのためのBLE?

ワイヤレス通信として、Wi-Fiに次いで使われている、もしくは知られているのはBluetoothではないでしょうか。マウス、キーボードはじめヘッドセット等でも使われています。スマートフォンでは、クーポン配信などで活用されているbeaconの通信方式としても利用されています。

一口にBluetoothと言っても、通信速度、方式の違いから大きく4つの通信モードに分けられます。

• BR(Basic Rate)モード
• EDR(Enhanced Data Rate)モード
• HS(High Speed)モード
• BLE(Bluetooth Low Energy)モード

Bluetoothの仕様としては、主なものとして Ver1.1/1.2/2.0/2.1/3.0/4.0/4.2があるのですが、バージョンが1.x → 2.x → 3. x → 4.xと進むにつれてサポートする通信モードが1つ増えてきています^※1。

※1 Bluetooth 5が2016年末正式リリースされましたが、まだ製品の普及には至っていませんので本コラムで扱うBluetoothはバージョン4.2までとします。

仕様書バージョン/モード/通信速度の関係をまとめると図1のようになります。

Bluetooth Low Energyモード(以下、BLEモード、もしくはBLE)は、通信速度面では、BRモードと同じなのですが、大幅な省電力化が図られています。

マウス・キーボード用途では、高速通信の必要性がありませんが、連続的なデータのやり取りが発生しますし、音声用途では、連続通信に加えてより高速での通信が求められます。

一方、温度、湿度、気圧といったセンサ情報(観測情報)は、連続である必要は少なく、1秒に1回とか、1分に1回程度(場合によっては、時間単位、日単位ということも)の更新で十分な場合も多いです。この場合、通信しない時間が多いので電源をオフにすることで、電力消費を抑えることが可能となります。

電源のオフ・オフを適正制御することで電力消費を抑えることで、電池だけで駆動させられるうえ、その交換タイミングを年単位に伸ばすことができ、運用面の利便性を向上させています。

こういったBLE特有の制御を行っているためもあってか、BLEモードと他のモードとの互換性はなく、Bluetoothと謳った製品でもBLEモードをサポートしていない機器とは通信ができません。

Bluetoothロゴのおはなし

Bluetoothの規格は少々変わっていて、Bluetooth 4.x仕様準拠と謳っても、4つのモードすべてを搭載する必要はないようです。BLEモードのみ搭載の機器を販売してもいいですし、BLEモードを搭載せずに、BRモードのみ、BRモード+EDRモードのみ搭載の機器も販売可能です。ただし、BRモード、BLEモードのどちらかは搭載する必要があるようです^※2。

※2 HSモードは、無線LANをベースとしていることもあり、周辺機器では搭載されないことが多いようです。また、PCでの小電力動作は想定されていないことから、BLEモードのみのBluetooth 4.0準拠PCも存在しないようです。

ややこしいですね。

そこで購買者の混乱を招かないように、BLEモード対応可否を区別するロゴを策定しています。

BLEモードのみに対応している(シングルモードともいいます)製品には「Bluetooth SMART」というロゴが適用されます。

BLEモードに加えてBRモード、EDRモード、HSモードに対応している(デュアルモードともいいます)製品には、「Bluetooth SMART READY」というロゴが適用されます。なお、EDRモード、HSモードはオプション扱いですので、製品よってはサポートされていない場合もあります。

BLEモードをサポートしてないBluetooth製品(クラッシクBluetoothともいいます)には”Bluetooth”のみのロゴが使われます。

少々わかりづらいと思いますので図1と絡めてまとめると図2になります。

Bluetooth規格におけるその他の概念としては、通信距離を示すClass(Class1:最大100m/Class2:最大10m/Class3:最大1m)、プロファイル、ペアリング というものがあります^※3。

※3 BLEにもペアリングという概念は存在しますが、実装はオプションです。クラシックBluetoothでみられるPINコードによるペアリングを行うことは少ないようです。

BLEにも、プロファイルという概念が存在します。クラッシックBluetoothのプロファイルについては、本コラムでは触れませんが、BLEのプロファイルについては、連載の中で触れたいと思います。

BLE対応機器の確認方法

技術的な解説はここまでにして、手持ちの情報端末がBLEに対応しているか実際に確認してみましょう。

BLE通信を行うには、BluetoothデバイスがBLEに対応していることに加えて、OS側もBLEをサポートしている必要があります。

情報端末が、Androidフォン/タブレットの場合はバージョン4.4以降(4.3は一部制限あり)、iOSの場合はバージョン6以降である必要があります。

製品/型式としては、iPhoneで4S以降、iPadでiPad Pro以降になるでしょうか。

Androidフォン/タブレットの場合、複数のメーカが市場に製品を投入していて、製品名/型式をここに列挙するのは難しいので、アプリを利用して確認します。

Google Playストアから「BLE Central, Peripheral Check」をインストールして、実行してみてください^※4。

※4 ご紹介したアプリは安全性が高いと思われますが、インストールは自己責任でお願いします。iOS向けにもチェックアプリとして「Bluetooth Info」が存在します。ただし、有料アプリなので、お試しになる場合はご留意ください。また、インストールに関しても自己責任でお願いします。

「Central supported」「Peripheral supported」のいずれか、もしくは、両方が表示されれば、手持ちのAndroid端末は、BLE対応です。

以下は、クラシックBT、BLE(Central/Peripheralとも)サポートされた端末での実行結果を示しています。

Central/Peripheralという新しい言葉出てきましたね。これが何を意味するかは――次回までお待ちください。