Bluetoothは、UHF電波を使用して、短距離でデバイス間でデータを交換する標準的なワイヤレステクノロジです。. それはで発明されました 1994 エリクソン, Bluetooth IEEE規格は、後でそれを翌年に標準化しましたが. Bluetooth SIGは、仕様の開発を維持および監督します, 資格プログラムを管理します, 商標を保護します.
以上 6 数十億のBluetoothユニットが 2019, したがって、Bluetooth標準を短距離通信に最も一般的に使用されるテクノロジーにします. MOKOBlueは、Bluetooth標準の開発をサポートする大手企業の1つです。. このテクノロジーをほとんどのデバイスに組み込んでいます.
Bluetooth標準がIoTおよび最新のデバイスで使用されているのはなぜですか?
技術に精通した人々の間で, Bluetoothテクノロジーは、別のデバイスと簡単に通信するためにBluetoothテクノロジーを必要とする製品を開発するために最も好まれます. これは、Bluetoothが使いやすいためです。, 埋め込む, そしてより安価です. さらに, Bluetooth は、あるデバイスから別のデバイスにデータを送信するのに必要なエネルギーが少ないため、低電力で動作することが予想される IoT プロジェクトに最適な選択肢です。.
また, Bluetooth規格は、伝送速度が簡単に到達できるため、短距離通信に最適です。 2 Mbps. したがって, Bluetoothは、高解像度ワイヤレスディスプレイビデオファイルやHQオーディオファイルのワイヤレスヘッドセットへのストリーミングなどのストリーミングアプリケーションを作成します.
Bluetoothネットワーク
Bluetoothによる複数のデバイスの接続は、2つに分割されたネットワークを形成します;
ピコネット
ピコネットネットワークは小さなエリアをカバーし、最大8台のデバイスを接続します. ピコネットネットワークで, 1つのデバイスがマスターとして機能します, 一方、他のリンクされたデバイスはスレーブです. 例えば, ワイヤレスヘッドホンのペアを備えたスマートフォンとスマートウォッチの間の接続は、ピコネットネットワークを形成します. この場合, マスターは携帯電話です, 一方、スマートウォッチとヘッドフォンはスレーブです.
スキャッターネット
スキャッタネットネットワークには、2つ以上の相互リンクされたピコネットネットワークがあります. このネットワークは、1つのピコネットネットワークが他のピコネットネットワークのマスターからスレーブになるときに確立されます。. 参加者が多いため, スキャッターネットはピコネットよりも広い範囲をカバーしています, Bluetoothの技術的限界により、その実装はほとんどありませんが.
Bluetoothの異なるバージョンの比較
Bluetooth v5.2
Bluetooth v5.2は、最新のBluetoothバージョンです。. 1月に最初にリリースされました 2020 Bluetooth特別興味グループによるCESで. Bluetooth v5.2は、IoTアプリケーションに適しています. さらに, 等時性チャネルが付属しています (ISOC) 低エネルギーの実装の基礎を設定する機能 (NS) BluetoothLowEnergyのオーディオ (なりました) Bluetoothをサポートするデバイス 5.2 以上.
LEオーディオ機能は、多数のワイヤレスヘッドホンを単一のソースにリンクすることも容易にします. さらに, ワイヤレスヘッドホンをさまざまなソースにリンクします. そのほか, LEオーディオ機能は補聴器のサポートを追加します.
Bluetooth Low Energy (なりました)
BluetoothSmartとも呼ばれます, BLEは、Bluetooth Classicと同じ通信範囲を維持しながら、大幅に少ない電力を提供するために開発されました. データ転送速度をあきらめることでこれを達成します. Bluetooth版の機能として含まれていました 4.0 一般の人が簡単にアクセスできるようにする. BLEデバイスと通信する他のデバイスは、ビーコンとモートです。.
モート
モートは、システムオンチップを備えたワイヤレストランシーバーです。. 同じタイプのセンサーと組み合わせると、リモートセンサーが作成されます.
ビーコン
それらは、近くのデバイスに識別子をブロードキャストする送信機です. 識別子は、オペレーティングシステムまたは互換性のあるアプリケーションによって取得されます. これにより、電子機器はビーコンの近くで効果的に機能を実行できます. BLEビーコンは、送信するだけであるという点でモートとは異なります, 一方、モートはレシーバーとしても使用できます.
Bluetoothプロトコルスタック
OSIおよびTCP/IPネットワークモデルのように, Bluetooth規格にもプロトコルスタックがあります. でも, Bluetoothデバイスは、OSIモデルのようにすべてのプロトコルスタック層を使用するわけではありません. 以下の画像は、スタックにあるすべてのBluetooth通信プロトコルを示しています.
スタック内の機能に基づく, プロトコルは次のようにグループ化できます;
コアプロトコル
これらは、Bluetoothの複数の機能を実行するために不可欠なアドホックプロトコルです。. それらは含まれています;
•論理リンク制御および適応プロトコル
•Bluetoothラジオ
•サービスディスカバリプロトコル
•ベースバンド
•リンク管理プロトコル
ケーブル交換プロトコル
それは無線周波数通信で構成されています (RFComm) 特定のアプリケーションに仮想シリアルポートを提供するプロトコル. プロトコルはケーブルの必要性を排除します
採用されたプロトコル
採用されたプロトコルは他のモデルから採用されています, OSIまたはTCP/IPモデルのように. それらは含まれています;
•ポイントツーポイントプロトコル (PPP)
•ワイヤレスアプリケーションプロトコル (WAP)
•IPプロトコル
•• TCP / UDP プロトコル
ATコマンド
ATコマンドは、Bluetoothモジュールにコマンドを送信するために使用されます. また、デバイスの設定も変更します, 名前やボーレートなど. ATコマンドによる設定の構成に関する情報は、Bluetoothデバイスのデータシートに記載されています。.
Bluetoothと他のワイヤレス通信プロトコルの比較
Bluetooth標準の利点
•Bluetooth標準はワイヤレスで自動です.
•Bluetooth標準プロセスを実装するのは安価です.
•Bluetoothは、ペアリング時にリンクを作成するために手動接続やプッシュボタンを必要としません.
•他のワイヤレスデバイスがBluetoothデバイスに干渉することはまれです.
•Bluetoothテクノロジーは、低電力信号を使用するため、エネルギー効率に優れています。.
•Bluetooth規格により、データと音声の両方を同時に共有できます.
•Bluetooth標準を新しいバージョンに簡単にアップグレードできます.
Bluetooth標準のデメリット
•Bluetooth標準のデータレートは最大で低くなります 2 他の同様のテクノロジーと比較した場合のMbps, ほとんどの場合、データレートは約 4 Mbps.
•その動作範囲は通常、 10 メートル.
•Bluetoothは基本的なセキュリティを実装します.
Bluetoothデバイスのセキュリティ問題
Bluetoothはセキュリティ対策が少ないので, Bluetoothのセキュリティを侵害するさまざまな方法があります. Bluetoothセキュリティをバイパスするために使用される主な技術のいくつかは次のとおりです。;
•ブルージャック–これは、携帯電話などの2つ以上のBluetooth対応デバイス間でBluetooth接続を使用して一方的なデータを転送する無害な手法です。.
•Bluesnarfing–BluesnarfingはBluejackingよりも有害です, どちらも似ていますが. Bluesnarfingは、ハッカーがアクセスできるようにする違法なBluetooth接続です。, ダウンロード, 被害者のワイヤレスデバイスからの情報を表示します.
•Bluebugging– Bluebuggingを使用すると、ハッカーは被害者の電話のすべての機能に簡単にアクセスしてリモートで実行できます。.
•車のささやき–ハッカーはこのバイパス技術を使用して、ソフトウェアを介してBluetoothが有効になっているカーステレオシステムとの間でオーディオファイルを送受信します。.
Bluetooth経由で複数のビーコンを接続するプロセス
一般的, ビーコンは通常、これらのパケットを検出するために、範囲内の Bluetooth デバイスに対してパケットをすべてブロードキャストします。. Bluetoothテクノロジーを介した複数のビーコンの接続には2つのプロセスが関係しています.
最初のプロセスは広告によるものです, 1つのビーコンがアドバタイズパケットでデータを送信する場所. これにより、他のビーコンが送信されたパケットを受信できるようになります, 彼らは彼らに応答することはできませんが. この場合, 複数のビーコンによって送信されたデータパケットは、中央デバイスによってキャプチャされます.
他のプロセスは接続を介してです, 複数のビーコンがBluetoothテクノロジーを使用して一部の接続データを交換する場合. ここ, 接続が発生するたびにデータが転送されます, したがって、接続されたビーコンが簡単にブロードキャストできるようになります. このプロセスは最適に機能し、リンクが数メートルに近い場合に主に信頼できます.
Bluetoothポジショニングの精度
BLE屋内測位システムとリアルタイムロケーションシステムには、さまざまなレベルの精度があります. 精度はシステムのアーキテクチャによって異なります, 展開されたセンサーまたはビーコンの密度, およびハードウェアの選択. BLEセンサーとビーコンは、屋内測位精度を 5 最適な展開と条件を備えたメーター.
Wi-Fiテクノロジーのように, Bluetoothも信号強度に依存しています (RSSI) デバイスの場所を概算する. このBluetoothポジショニングの手法は、精度がはるかに低く、メーターレベルまでの優れた位置精度を提供します。. BLEは広く使用されており、非常に効果的ですが, 現在, それは最も正確な屋内測位RF技術ではありません. ほとんどの屋内測位アプリケーションは高度な精度を必要としないため, BLEは、多くの優れた利点を提供する最も適切な代替手段です.
方向を見つける新機能により、BLEはサブメーターレベルの位置を正確に特定できます. これは到着角度によるものです (AoA), Bluetooth信号の方向をすばやく計算します. さらに, AoAは信号強度と一緒に使用できます (RSSI) 精度を高めるための場所と資産の追跡.
ビーコンや1つのアンテナを備えたタグなどのポータブルアセットは、方向を見つけるためにマルチアンテナアレイを備えた固定BLEセンサーにブロードキャストします. ポータブル放送装置の接近角度は、複数のアンテナの位相シフトを測定することによって決定されます, その結果、信号を受信. RSSIと組み合わせた場合, AoA は、デバイスの座標をセンチメートル レベルの精度で生成できます。.
Bluetoothテクノロジーの歴史
Bluetoothはで運用を開始しました 1998. 5社が開発した不採算の業界団体です; ノキア, エリクソン, インテル, と東芝. その最初の商用製品は、Bluetooth SpecialIntrestGroupによって次の市場に導入されました。 1999. Bluetoothの人気は急速に高まり、ラップトップや携帯電話などのすべての消費者向け製品でほぼ世界中で利用できるようになりました。. それでもないし, Bluetoothは、ほぼすべての新車の標準機能でもあり、ドライバーをフリーハンドで呼び出すことができ、車載インフォテインメントシステムをサポートします。.
SIGは 35,000 元の5人のメンバーからグローバルにメンバー企業, すべてさまざまな電気通信から, 家電, コンピューティング, およびネットワーキング業界. 協会はカークランドにあります, ワシントン.
今日のBluetoothテクノロジー
消費者市場で人気を博した後, 新しいBluetoothプロトコルにより、テクノロジーはIoTの重要な機能を推定できるようになりました. MOKOBlueはBluetoothの開発をサポートし、開発者がこのテクノロジーを好みの設計に簡単に組み込むことができるようにします.
現在, Bluetoothは3つの異なるプロトコルで存在します:
•BluetoothLowEnergy (なりました)
•Bluetoothクラシック
•Bluetoothメッシュ.
すべてのプロトコルは特定のアプリケーションで役立ちます. Bluetooth テクノロジーは当初、短距離のユースケース向けに開発されたため、, 最新バージョンは最大1マイルの信号を送信できます.
Bluetoothアプリケーションとユースケースの例
Bluetoothクラシック
Bluetooth Classicのプロトコルは、毎日または毎週充電可能なデバイス用に開発されています. これにより、BluetoothClassicはサイズの点で限られたネットワークでの使用に最適になります. 以上の高スループットデータをストリーミングするように設定されています 2.1 短距離でのMbps. Bluetoothクラシックは、主に短距離周辺機器ケーブルを置き換えるために設計されました. 通常、複数のデバイスをホストするセンサーネットワークなどのIoTユースケースにはスケーラブルではありません.
Bluetooth Low Energy (なりました)
このBluetoothプロトコルは、少量のデータを送信するデバイスに適しています. さらに, BLEは、長時間無人で実行する必要があるすべてのデバイスに適しています. この機能は、さまざまな医療機器を維持します, ウェアラブルおよび埋め込み可能, 除細動器や補聴器のように.
そのほか, BLEは、温度モニターなどのユースケースにも適しています, ロケーションビーコン, 照明コントローラー, デジタルはかり, およびその他の低帯域幅アプリケーションは、バッテリーで動作します. BLEは、フィットネスモニターなどの消費者向け製品にも適合します, 家電, スマートウォッチ, テレビセットトップボックスのリモコン.
Bluetoothメッシュ
このネットワークは監視します, コントロール, スマートビルやその他の産業用IoTを管理するための多数のリンクされたデバイスを自動化します (IIoT) ユースケース. 最初は, Bluetoothメッシュは照明市場向けに開発されました. ルーターノードは絶えず電力を供給される必要があるため, ほとんどの照明は常時電力にアクセスできるため、照明は優れた使用例です。. Bluetoothメッシュはセンサーネットワークもサポートできます, ただし、センサーはフルタイムで電力を利用できるエリアに実装する必要があります.
IoTアプリケーション向けのBluetooth標準
Bluetoothは現在、さまざまな種類のIoTアプリケーションに適用できます. Bluetooth用のいくつかのIoTアプリケーションは;
NS) 位置情報サービスと資産追跡–リアルタイムの位置情報サービスのソリューション (RTLS) sは、場所の特定と資産の追跡に使用されます.
NS) ビルディングオートメーション–重要なビルディングシステムの集中自動化におけるワイヤレスBluetooth標準の接続性は、エネルギー節約を支援します, 運用コストを削減します, 建物のコアシステムの寿命を延ばします.
NS) 状態監視–産業用ユニットフロア全体に大規模なセンサーネットワークを展開することで、システムパフォーマンスをリアルタイムで監視できます. したがって, メンテナンスコストを最小限に抑えます, 全体的な運用効率を向上させます, アプリケーションの更新を改善します.
NS) タンク監視– Bluetooth標準により、技術者とローカルインストーラーはタンクをリモートで監視できます, センサー値の即時フィードバックを提供.
e) 医療アプリケーション– Bluetooth標準は、特定の状態の診断に役立つウェアラブルデバイスなどの医療ユースケースで使用されます, 患者のデータを送信する, 薬を投与します.
NS) コンタクトトレーシング – Bluetoothは追跡に最適です, 録音, 迅速な対応のためにリアルタイムデータを送信します.
NS) 太陽光発電所と風力発電所–ほとんどの太陽光発電所と風力発電所の設備には無線モジュールが固定されているため, 技術者はBluetooth標準を使用して、現在の値と生産性の測定値を取得できます.
NS) チケット検証システム– Bluetooth対応のリーダーは、コンサートやスポーツイベントなどの大勢のイベントで使用して、QRコードまたはバーコードでチケットを認証できます。.
NS) 経路探索 – Bluetooth規格は、屋内測位システムで使用され、ゲストが広い公共スペースを簡単に通り抜けられるようにします, 美術館など, 駅, 空港, とスポーツスタジアム.
Bluetooth標準の成長と将来の機会
BluetoothSIGによる 2021 市場更新レポート, Bluetoothテクノロジーの出荷が見込まれています 6 による10億台のデバイス 2025 毎年. レポートは、Bluetooth市場の重要なニーズと主に使用されるアプリケーションは位置情報サービスであると述べています, データ転送, オーディオストリーミング, およびデバイスネットワーク. さらに, BluetoothSIGはそれを期待しています:
• 間 2021 と 2025, あります 10% CAGR
• に 2025, 以上 70% Bluetoothが有効になっているすべてのデバイスのうち、周辺機器になります
• から 2021 に 25, シングルモードBLEデバイスの出荷は年間3倍に増加します
開発するすべての組織にとって不可欠です, 組み立てる, または、IoTワイヤレス接続の恩恵を受けて、短期および長期の計画にBluetoothテクノロジーを組み込む. Bluetoothは現在、市場で最高のワイヤレステクノロジーです。, ほとんどの業界は、セキュリティなどの潜在能力を活用しています, 費用対効果, と使いやすさ. したがって, すべての組織は、新しい機能とROIを推進するために、Bluetooth統合のアプリケーションを評価する必要があります.
GPS対. コンタクトトレーシングのためのBluetoothテクノロジー
2人が近くにいるときに、位置履歴またはBluetoothを使用して近接をアクティブに検出するのが最善ですか? 次の表は、GPSとBluetoothテクノロジーの違いを示しています.
GPSの精度とネガティブ
地下鉄の GPS デバイスの精度は大幅に低下し、実用的ではありません. さらに, ほとんどのGPSデバイスは、主に地下と屋内の設定をうまく処理できません.
GPSは正確な位置データを収集し、それをコンタクトトレーシングに使用します, その位置データは安全で非常に機密性が高いため複雑ですが. 例えば, GPS位置データを使用するフィットネスアプリは、米国の基地の正確なレイアウトを明らかにしました. 匿名化を効果的に非現実的にする独自の位置データがあります. したがって, 大規模なロケーションベースのコンタクトトレーシングの展開は、完全に保護されていない場合、プライバシーとセキュリティのリスクをもたらします.
Bluetoothの精度と欠点
RSSI値は、Bluetoothベースの近接検出で使用され、電話間の信号強度を評価します。. 標準化されたRSSI値は、ユーザー間の推定距離を概算するためにエンカウンターで使用されます. Bluetoothの位置追跡の精度は、最大で 10 メートル.
アプリがバックグラウンドで実行されている場合, Bluetooth スキャンは iOS で終了できます. Bluetooth自体ではなく、時間枠全体でBluetoothアプリの許可を有効にする必要があります。.
MOKOBlueのBLEBluetoothStandardでサポートされているデバイス
MOKOBlueのBLE対応製品は、:
BLEビーコン
これらは、別のBluetoothデバイスが受信したBLEアドバタイズメントパケットを散発的に送信するワイヤレスデバイスです。. いくつかの BLEビーコン MOKOBlueで利用できるものが含まれます; H6センサービーコン, W6リストバンドビーコン, M2アセットビーコン, H2ナビゲーションビーコン, H4センサービーコン, などなど.
BLEからWi-Fiゲートウェイへ
ゲートウェイは、フィールドとクラウドを系統的にリンクすることにより、ローカル処理にストレージソリューションを提供します. MOKOBlueで利用可能なBLEからWi-Fiへのゲートウェイには次のものがあります。; MKGW1 BLEWi-Fiゲートウェイ, MKGW-ミニBLEtoWIFIゲートウェイ, およびMK103ESP32BLEゲートウェイ.
BLEモジュール
MOKOBlueで利用可能なBLEモジュールデバイスのいくつかは次のとおりです。; MK01A, MK02A, MK02D, MK02E, MK05A, MK05B, MK06A, MK06B, と他の多く.
MOKOBlueは以上の豊富な専門知識を持っています 16 Bluetoothテクノロジーの年. すべてのBluetoothソリューションのBluetooth/BLEパートナーとして私たちを信頼できます. お客様のBluetoothIoTプロジェクトの開発を支援します, したがって、市場での時間を節約できます. では、Bluetoothプロジェクトは今またはすぐにありますか? お気軽にお問い合わせください; 私たちはあなたの背中を持っています, 私たちは常にあなたを助けるためにそこにいます.
