Bluetoothの種類(★)

[BLE(Bluetooth Low Energy)の開発依頼は、フィールドデザインまでお気軽にお問い合わせください。]

Bluetoothの規格は、バージョンが上がっても前のバージョンの内容を含んでいます。そのため、Bluetooth SIGの出している仕様書は太っていくばかりであります。
なお、下記でPHYと書いているのは、物理層(Physical Layer)のことです。

規格 策定時期 通信速度 (理論値) 説明
Ver1.0 1999年7月 1Mbps 最初の規格。PHYは、BR(Basic Rate)と言われている。
Ver2.0 2004年11月 3Mbps EDR(Enhanced Data Rate)と言われる通信速度を3Mbpsに拡張するPHYを追加。
Ver3.0 2009年4月 24Mbps HS(High Speed)と言われる無線LANのPHYを使う機能追加。→ver5.3にて廃止
Ver4.0 2010年7月 1Mbps LE(Low Energy)と言われる低消費電力用のPHYを追加。
Ver4.1 2013年12月 1Mbps 6LoWPANをサポート
Ver4.2 2014年12月 1Mbps 最大ペイロードを27byteから251byteに拡張して、スピードアップ。ECDH,AESなど追加し、セキュリティ強化
Ver5.0 2016年12月 2Mbps アドバータイズパケットを31byteから255byteに拡張した。非接続時の通信を強化。
Ver5.2 2020年1月 2Mbps Isochronous Channelsを追加した(LE Audio用)。
Ver5.3 2021年7月 2Mbps 微小な変更。Connection Subratingなどを追加した(LE Audio用)。

※上記でHSの通信速度が24Mbpsでありますが、この理由は私にはわかりません。IEEE802.11のレートが24Mbps(変調:OFDM+16QAM)と54Mbps(変調:OFDM+64QAM)では消費電力的には大して変わりはありません。さらに、無線LANデバイスには、サポートするレートを54Mbpsから他のレートに変更することが困難なものも多数あります。いずれにしても、HSの製品は世の中にはほとんどなく、今後もでそうにないため、気にしなくてもいいかもしれません。→ver5.3にて廃止されました。



Bluetoothの種類と言われたら、普通はPHYの種類を指して、下記の分類になります。
この中で、最初のBR, EDR, HSまでは、プロファイルまで含めて互換性があるのですが、LEからは全く新しいものとなっているため、互換性がありません。そういう意味を込めて、BR, EDR, HSまでをクラッシックBluetoothとも呼んでいます。

  • BR(Basic Rate)
  • EDR(Enhanced Data Rate)
  • HS(High Speed)←ver5.3にて廃止
  • LE(Low Energy)

Bluetooth5での変更点

Ver5.0でのVer4.2からの主な変更点は下記になります。

  • 物理レイヤに2Mbpsの変調方式を追加した。これによりデータ通信速度が2倍になります。
  • 距離を4倍に伸ばした。LE CODED PHYという方式を採用しました。変調方式は1Mbpsのままで実質ビットレートを125kbpsまで落としたことで、SNRが9.03dB向上し、さらにエラー訂正機能をいれたことで約3dBのSNRが向上しました。そのことで、SNRが約12dB、つまり、4倍に通信距離が伸びるようになりました(アドバータイズチャネル、データチャネルとも)。また、送信出力は、Version4.2までは10mWが最大でしたが、Version5からは100mWになりました。このことで理論的には3.16倍の距離に通信距離が伸びます。
  • LTEのバンドや他の2.4GHzの通信の影響を避ける機能を追加した。
  • アドバータイズの頻度をあげた。これにより未接続時にもデータ通信速度を上げたり、リアルタイム性を得ることができます。
  • アドバータイズのパケット長を31Byteから255Byteに増やした。これにより未接続時のデータ通信速度を上げられます。
  • アドバータイズ可能なチャネルを3から37に増やした。
  • Bluetooth LEのチャネル選択アルゴリズムの追加した。

Bluetooth5.2での変更点

Ver5.2でのVer5.1からの主な変更点は下記になります。

  • Enhanced Attribut Protocol(EATT):複数の並列アクセスを可能にしました(以前のATTは1アクセスごとにしかできなかったため)。また、これに関連してL2CAPでのCreditを使ったフローコントロールも拡張されています。
  • LE Power Control:動的な送信パワー制御を可能にした。これにより、必要最低限のパワーで通信することができるようになりました。
  • LE Isochronous Channels: リアルタイム伝送用のチャネルを追加した。これは、リアルタイムのデータ転送をするチャネルの追加で、今後発表されるLE Audioのベースとなるものです。