Bluetooth技術とはどのような技術ですか?

Bluetoothは、機器間の便利、高速、柔軟、安全、低コスト、低消費電力のデータ通信や音声通信を実現できる近距離無線通信技術です。 Bluetooth 技術の使用により、移動通信端末デバイス間の通信が効果的に簡素化され、さらにデバイスとインターネット間の通信も首尾よく簡素化できるため、データ送信がより高速かつ効率的になり、無線通信の経路が広がります。

このチュートリアルの動作環境: Windows 7 システム、Dell G3 コンピューター。

Bluetooth テクノロジーは、短距離無線通信テクノロジーです。

Bluetooth は、デバイス間の短距離通信 (通常は 10m 以内) をサポートする無線技術で、携帯電話、PDA、ワイヤレス ヘッドセット、ノートブック コンピューター、関連周辺機器など、多くのデバイス間で使用できます。など 無線情報交換。 Bluetooth 技術の使用により、移動通信端末デバイス間の通信が効果的に簡素化され、さらにデバイスとインターネット間の通信も首尾よく簡素化できるため、データ送信がより高速かつ効率的になり、無線通信の経路が広がります。

Bluetooth は、近距離無線接続技術として、便利、高速、柔軟、安全、低コスト、低消費電力で機器間のデータ通信や音声通信を実現できるため、最適な手段です。無線パーソナルエリアネットワーク通信を実現する主流技術の一つ。他のネットワークと接続することで、より幅広い用途が可能になります。さまざまなデジタル機器が無線で通信できる最先端のオープン無線通信であり、無線ネットワーク伝送技術の一種で、元々は赤外線通信に代わる技術でした。

Bluetooth テクノロジは、ワイヤレス データおよび音声通信のためのオープンなグローバル仕様であり、低コストの短距離ワイヤレス接続に基づいており、固定およびモバイル デバイスの通信環境に特別な接続を確立します。その本質は、固定機器またはモバイル機器間の通信環境のためのユニバーサル無線エアインターフェース（Radio Air Interface）を確立し、さらに通信技術とコンピュータ技術を組み合わせて、さまざまな3C機器をワイヤーやケーブルなしで相互に接続できるようにすることです。 . 特定の状況下では、近距離内での相互通信や操作が可能です。簡単に言うと、Bluetooth テクノロジーは、低電力無線を使用してさまざまな 3C デバイス間でデータを送信するテクノロジーです。 Bluetooth は、世界的に共通の 2.4 GHz ISM (つまり、産業、科学、医療) 周波数帯域で動作し、IEEE802.15 プロトコルを使用します。新興の近距離無線通信技術として、低料金の無線パーソナルエリアネットワークの開発を精力的に推進している。

名前の由来

Bluetooth という名前は、10 世紀のデンマークの王、ハーラル ブルートゥース王に由来します。 「Blatand」は英語でBluetooth（ブルートゥース）という意味で、王様がブルーベリーを食べるのが好きで毎日歯ぐきが青いことから、Bluetoothと呼ばれています。

業界団体の準備段階では、このハイテク技術に名前を付けるために、表現力の高い名前が必要です。業界主催者らは、ヨーロッパの歴史と無線技術の将来について一晩議論した後、ブラタンド王にちなんだ名前を付けるのがふさわしいと考える人もいた。ブラタン王はノルウェー、スウェーデン、デンマークを団結させます。彼はこの次期テクノロジーと同じくらい明晰で社交的です。このテクノロジーは、さまざまなシステム領域をまとめて、異なる産業分野間で調整された作業を可能にするものとして定義されます。コンピューター、携帯電話間の作業など、良好なコミュニケーションが可能です。そして自動車産業。

開発履歴

1994 年にエリクソンによって開発;

エリクソンによって開発1997 年に他の機器メーカーに問い合わせる;

1998 年 2 月に、Nokia、Apple、および Samsung は特別利益団体 SIG (Special Interest Group) を結成しました;

1998 年 5 月に、Ericsson、Nokia、Five東芝、IBM、インテルなどの有名メーカーが共同開発;

1999 年後半、マイクロソフト、モトローラ、サムスン、ルーセントなどの主流機器メーカーが Bluetooth テクノロジーの応用を広く推進しました。

## 2006 2019 年 10 月 13 日、Bluetooth SIG (Bluetooth Technology Alliance) は、アライアンス メンバー企業 200 社以上、アプリケーション メンバー企業 約 6,000 社に成長しました。

Bluetooth テクノロジと Bluetooth 製品の主な特徴は次のとおりです:

1 Bluetooth テクノロジは多くのデバイスに適用でき、ケーブルを必要としません。コンピュータと電気通信をワイヤレスで接続し、通信する。

2 Bluetooth テクノロジーの使用周波数帯域は世界共通であり、世界中のユーザーによる無制限の使用に適しており、携帯電話の国境の壁を解決します。 Bluetooth テクノロジー製品は使いやすく、Bluetooth デバイスを使用して別の Bluetooth テクノロジー製品を検索し、2 つのデバイス間の接続をすばやく確立し、制御ソフトウェアの制御に従ってデータを自動的に送信できます。

3 Bluetooth テクノロジーには強力なセキュリティと耐干渉機能があり、Bluetooth テクノロジーには周波数ホッピング機能があるため、ISM 帯域の干渉源を効果的に回避します。 Bluetooth 技術は優れた互換性 Bluetooth 技術はオペレーティング システムに依存しない技術として発展し、さまざまなオペレーティング システムで良好な互換性を実現しています。

4 短い伝送距離: 現段階では、Bluetooth 技術の主な動作範囲は約 10 メートルですが、無線周波出力を増加すると、Bluetooth 技術は 100 メートルの範囲内で動作できるようになります。 Bluetooth は送信中に保証され、品質と効率が向上し、Bluetooth の送信速度が向上します。さらに、Bluetooth テクノロジの接続プロセス中に、このテクノロジと他の電子製品との間の干渉が効果的に軽減され、Bluetooth テクノロジが正常に動作することが保証されます。 Bluetooth テクノロジーは、高い伝送品質と効率を備えているだけでなく、高い伝送セキュリティ特性も備えています。

5 周波数ホッピングスペクトラム拡散技術による伝播: Bluetooth 技術の実際の適用中に、元の周波数ポイントが分割され、変換される可能性があります。より高速な周波数ホッピング速度を持つ Bluetooth 技術が使用される場合、Bluetooth システム全体が本体は自動周波数ホッピングにより変換され、ランダムにホッピングします。 Bluetooth 技術自体は高いセキュリティと耐干渉機能を備えているため、実用的なアプリケーションにおいて Bluetooth の動作品質を向上させることができます。

バージョン情報

Bluetooth には 6 つのバージョンがあります V1.1/1.2/2.0/2.1/3.0/4.0 バージョン情報のダウンロード リンク:

#1、V1.1バージョン##伝送速度は748～810kb/s程度ですが、初期の設計のため、同等の製品と干渉しやすくなっています。周波数が大きくなり、通信品質に影響を与えます。

2、V1.2 バージョン

# も伝送速度は 748 ～ 810kb/s しかありませんが、(改良されたソフトウェア) 干渉防止周波数ホッピング機能が追加されています。

3. V2.0 EDR バージョン

は 1.2 の改良版で、伝送速度は約 1.8M/s ～ 2.1M/s で、モード - ファイルや高品質の画像を送信しながら音声通信が可能 もちろん、バージョン 2.0 ではステレオ動作もサポートします。

最も広く使用されているのは、2004 年に発表された Bluetooth2.0 EDR 規格です。2006 年には、Bluetooth 2.0 EDR 規格をサポートする製品も多数登場しました。 Bluetooth 2.0 EDR 標準では多くの技術的改善が行われていますが、1.X 標準から引き継がれた複雑な構成プロセスと高いデバイス消費電力の問題は依然として存在します。

4、V2.1バージョン

省電力効果の向上：Bluetoothバージョン2.1では、2台のデバイス間で設定できるSniffSubrated機能を追加 送信間隔を相互に確認消費電力を節約するという目的を達成するための信号。

5、V3.0 HS バージョン

2009 年 4 月 21 日、Bluetooth Technology Alliance (Bluetooth SIG) は、新世代の標準仕様「Bluetooth コア仕様」を正式に公布しました。 「バージョン 3.0 ハイ スピード」（Bluetooth コア仕様バージョン 3.0）、Bluetooth 3.0 のコアは「GenericAlternate MAC/PHY」（AMP）です。これは、Bluetooth プロトコル スタックが正しいものを動的に選択できるようにする新しい代替無線周波数テクノロジーです。あらゆるタスクのRFに。新仕様での採用が当初想定されていた技術には802.11やUMBなどがあったが、新仕様ではUMBの適用が中止された。

6、V4.0 バージョン

Bluetooth 4.0 には、従来の Bluetooth テクノロジー、高速 Bluetooth、および新しい Bluetooth 低電力テクノロジーという 3 つのサブ仕様が含まれています。 Bluetooth 4.0 の改善は主に、バッテリー寿命、省エネ、デバイスの種類の 3 つの側面に反映されています。低コスト、ベンダー間の相互運用性、3ミリ秒の低遅延、100メートルを超える超長距離、AES-128暗号化などの多くの機能を備えています。また、Bluetooth 4.0の実効伝送距離も向上しました。 。 Bluetooth バージョン 3.0 の有効伝送距離は 10 メートル (約 32 フィート) ですが、Bluetooth 4.0 の有効伝送距離は最大 100 メートル (約 328 フィート) に達します。

Bluetooth の技術的特徴 簡単に言えば、Bluetooth は、音声とデータのグローバルな無線送信を可能にする短距離ブロードバンド無線技術です。オープンスタンダード。周波数ホッピング・スペクトラム拡散 (FHSS)、時分割多元接続 (TDMA)、符号分割多元接続 (CDMA) などの先進技術を使用して、狭い範囲内の複数の通信および情報システム間の情報伝送を確立します。

1. Bluetooth の主な技術的特徴:

(1) 使用周波数帯域: 2.4GHz 産業科学医療 (ISM) 周波数帯域、申請不要ライセンスの為に。ほとんどの国では 79 の周波数ポイントが使用され、搬送波周波数は (2402 k) MHz (k=0、1、2...78)、搬送波周波数間隔は 1MHz です。 TDD時分割二重モードを採用。

(2)、伝送速度: 1Mb/s (V2.0 以降)

(3)、デバッグ方法: BT=0.5 の GFSK 変調、変調指数 0.28-0.35。

(4) 周波数ホッピング テクノロジーの採用: 周波数ホッピング レートは 1600 ホップ/秒ですが、リンク確立中 (ページングとクエリを含む) は 3200 ホップ/秒に増加します。 Bluetooth は高速周波数ホッピングとショート パケット技術を使用して、同一チャネル干渉を軽減し、伝送の信頼性を確保します。

(5) 音声変調方式：フェージングに強いCVSD（Continuous Variable Slope Delta Modulation）方式で、ビット誤り率が4%に達しても十分な音声品質を実現します。

(6) 回線交換サービスとパケット交換サービスのサポート: Bluetooth は、リアルタイム同期指向性接続 (SCO リンク) と非リアルタイム非同期無指向性接続 (ACL リンク) をサポートします。前者は主に音声などのリアルな通信を送信します。 - 時間データ: 情報、後者は主にデータ パケットです。音声とデータは別々に、または同時に送信できます。 Bluetooth は、1 つの非同期データ チャネル、または 3 つの同時同期音声チャネル、または非同期データと同期音声を同時に送信するチャネルをサポートします。各音声チャネルは 64kbps の同期音声をサポートし、非同期チャネルは 723.2/57.6kbps の非対称二重通信または 433.9kbps の対称全二重通信をサポートします。

(7) ポイントツーポイントおよびポイントツーマルチポイント通信のサポート: Bluetooth デバイスは、特定の方法で 2 種類のネットワークを形成できます: ピコネットと分散ネットワーク (スキャッターネット)。ピコネットの確立は 2 つで構成されます。接続は 1 台のデバイスから始まり、最大 8 台のデバイスで構成できます。ピコネットではマスター機器(Master)が1台のみで、残りはスレーブ機器(Slave)となり、マスターとスレーブのペアごとに異なるリンク方式を使用することができ、通信においてもリンク方式を任意に変更することができます。いくつかの独立したピコネットが特定の方法でリンクされ、分散ネットワークを形成します。すべての Bluetooth デバイスはピアツーピアであるため、Bluetooth には基地局の概念がありません。

(8) 動作距離: Bluetooth デバイスは 3 つの電力レベル、すなわち 100mW (20dBm)、2.5mW (4dBm)、および 1mW (0dBm) に分けられ、対応する有効動作距離は 100 メートル、10m です。メートルと1メートル。

Bluetooth システム構成

1. 無線周波数ユニット (Radio): データとデータを担当します。 voice 送受信は距離が短く、消費電力が低いのが特徴です。 Bluetooth アンテナは一般にサイズが小さく軽量であり、マイクロストリップ アンテナです。
2. ベースバンドまたはリンク制御ユニット (LinkController): 無線周波数信号とデジタルまたは音声信号の間の相互変換を実行し、ベースバンド プロトコルおよびその他の基本的な接続手順を実装します。
3. リンク管理ユニット (LinkManager): Bluetooth デバイス間の通信を管理し、リンクの確立、検証、リンク構成、その他の操作を実装します。
4. Bluetooth ソフトウェア プロトコルの実装: 上の図の紫色の部分に示されているように、これについては後ほど詳しく説明します。

Bluetooth プロトコル仕様##送信プロトコル、中間プロトコル、アプリケーション プロトコル;

#1. 送信プロトコル

# は、Bluetooth デバイス間で互いの位置を確認し、Bluetooth デバイス間の物理リンクを確立および管理する役割を果たします。基盤となる送信プロトコル:

Bluetooth 無線周波数 (Radio) 部分、ベースバンド リンク管理コントローラー (Baseband&Link Controller)、リンク管理プロトコル (Link ManagerProtocol LMP)。言語とデータの無線伝送と Bluetooth デバイス間のネットワークの物理的な実装を担当します。

高レベルの送信プロトコル:

論理リンク制御および適応プロトコル (LogicalLink Control and Adaptation Protocol) L2CAP、ホスト制御インターフェイス (HCI)。これは、高レベルのアプリケーション向けの周波数ホッピング シーケンスの選択などの低レベルの送信操作を保護し、高レベルのプログラムに効果的で有益なデータ パケット フォーマットを提供します。

2. 中間プロトコル

Bluetooth 論理リンク上で動作する高レベルのアプリケーション プロトコルまたはプログラムに必要なサポートを提供し、アプリケーションにさまざまな標準インターフェイスを提供します。 シリアル ポート シミュレーション プロトコル: RFCOMM、サービス ディスカバリ プロトコル: SDP、相互運用性プロトコル IrDA、ネットワーク アクセス プロトコル: PPP、IP、TCP、UDP、電話制御プロトコル: TCS、AT コマンド セット。

3. アプリケーション プロトコル

Bluetooth プロトコル スタック上のアプリケーション ソフトウェアおよび関連するプロトコル (ダイヤルアップなど)インターネットアクセス、言語機能アプリケーション。 Bluetooth のアプリケーション フレームワークは次のとおりです:

(1)、一般的なアプリケーション フレームワーク: クエリ、接続サービスの確立など;

(2)、Bluetooth 電話アプリケーション フレームワーク: 電話制御、言語;

(3)、Bluetooth ネットワーク アプリケーション フレームワーク: ネットワーク アプリケーション関連;

(4)、オブジェクト インタラクション サービス フレームワーク: IrDA、OBEX;

(5)、Bluetooth オーディオおよびビデオ制御フレームワーク 。



ハードウェア インターフェイス

通常、Bluetooth チップは、UART、USB、SDIO、I2S、PCCard を通じてメイン制御チップと通信します。下図に示すように、UART を介してメイン制御チップと通信します。

さらに関連する知識については、

FAQ 列をご覧ください。

以上がBluetooth技術とはどのような技術ですか?の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。