「Bluetooth」とは？Wi-Fiとの違いや製品・接続方法まで完全ガイド

「Bluetooth（ブルートゥース）」について、皆さんよく聞く言葉かもしれませんが、仕組みやメリットについてはご存知でしょうか？
お使いのスマートフォンやマウスなどのパソコンの関連機器、近年急速に市場に出ているIoT機器など、たくさんの機器に使われている無線通信技術になりますが、本記事ではBluetoothの仕組みやメリット、Wi-Fiとの違いや製品との接続方法について詳細に解説します。

「Bluetooth」って何？

名前の由来は？

Bluetoothは無線通信規格のひとつで、機器同士の接続に使われます。Bluetoothを直訳すると「青い歯」という意味になり、無線通信に関係がないのでは？と思うかもしれませんが、その名前の由来にはある思いが込められています。
958年のデンマークで「ハーラル・ブロタン」という国王がいました。ハーラル・ブロタンは、ノルウェーとデンマークという異なる種族間で無血統合に成功した人物です。死歯があり青黒い灰色の歯を持っていたため「青歯（bluetooth）」という異名を持っていました。
そして、時が流れて1000年後の1996年、インテル、エリクソン、ノキアの三社が近距離無線技術の標準化を企画していました。
その際に、インテルのjim kardashという技術者が、ハーラル・ブロタンのように異なる無線通信規格を統一したいという思いで、「Bluetooth」という名称を提案し、そのまま正式な名称となって今に至っています。bluetoothはブロタンの英語名となるのです。
その2年後の1998年、正式名称を選択する際には、他にもPAN（Personal Area Network）などといった名称が候補にあがったのですが、既にPANは他の意味として使用されており、Bluetoothが正式名称として決定しました。
1999年にbluetoothのバージョン1.0仕様がリリースされたあとは、広くbluetoothの名前が世の中に浸透していくことになります。
また、皆さんも目にしたことがあると思いますが、bluetoothのロゴは、新フサルクというルーン文字でハーラル・ブロタンの頭文字「H」（ᚼ）と「B」（ᛒ）を組み合わせて作られたものになります。

Bluetoothの歴史

これまでにBluetooth機能が搭載された製品が数多く販売されてきました。
初めてBluetooth機能が搭載された製品の年度を中心に、Bluetoothのこれまでの歴史について紹介します。

 

 

参考：https://www.bluetooth.com/ja-jp/about-us/our-history

Bluetoothは、約20年間という期間の間に、様々なジャンルの機器に数多く搭載されてきたことがわかるかと思います。
2000年に初めて携帯電話にBluetooth機能が搭載されましたが、現時点では、約90%以上の携帯電話にbluetoothは搭載されています。
その利便性から、近年急速に発展してきた無線技術の象徴がBluetoothとなるのです。

Bluetoothで通信できる仕組み

Bluetoothが通信できる仕組みついて解説します。

Bluetoothは、特定の機器と機器を1対1で結ぶ通信で、2.4GHz周波数のISMバンドを使用します。

2.4GHz周波数（ISMバンド）とは？

無線の周波数が同じだと干渉を起こすため、どの周波数をどのような目的で使うかは国際的に決められています。
日本においての管轄元は総務省となっており、電波法が適用されています。
こういった背景から、Bluetoothは、電波法の規定によって利用が認められている技術となり、Bluetoothを使用する機器は認定試験に合格する必要があります。
また、電波を使う機器は無線通信だけではなく、電子レンジなどの電磁波も対象となります。
無線通信以外で電磁波を利用するには、産業応用（Industrial）、科学技術応用（Scientific）、医学応用（Medical）などがあり、これらの頭文字をとって、ISMバンドと呼びます。
ISMバンドは、使用する周波数の範囲の割り当てが決まっていますが、Bluetoothは、2.4GHz帯を使用します。2.4GHzの特性として、雑音や大気の影響が少なく、移動通信に適しているといった特徴があり、近年急速に利用する機器が増えています。
この2.4GHz帯はBluetooth以外にも、無線LAN、コードレス電話、ラジコンなどがあり、近年特に利用が増えているのは無線LANです。
ここまで多くの機器が同じ周波数を使用すると、干渉を起こして通信障害が起こるのでは？と心配になるかもしれませんが、対応策として、複数チャネルを設けて回避しています。
Bluetoothは2.4GHz帯（詳しくは2402〜2480MHz）を1MHzおきに40〜79のチャネルに分けており、周波数をランダムに変更する周波数ホッピングという方式をとっています。こういった高い技術で通信の信頼性を確保しているのです。

Bluetoothはマスタスレーブ方式でお互いを機器として認識するペアリングを行います。また、ペアリングを行うと、接続が確立して全二重（同時方向）通信を行いデジタルデータを電波として乗せるといった仕組みになります。

マスタスレーブ方式とは？

お互いの機器が連動して動作する際、制御する側の機器をマスター、制御される側の機器をスレーブと呼びます。機能差があまりない機器同士を接続する方式として使用されます。

全二重（同時方向）通信とは？

電話でのやりとりをイメージしてください。電話はお互いに話をしたり聞いたりすることができます。こういった双方向のやりとりができる通信を全二重通信と呼び、Bluetoothに採用されています。
もう一つの通信方式として半二重通信がありますが、こちらはトランシーバでのやりとりをイメージしてください。片方だけが話したら、送信と受信を切り替えて、片方が話すといった通信方式が半二重通信となります。

また、Bluetoothは様々な機器に使用されるので、機器のジャンルごとに策定されたプロトコル（規約）があります。その使用方法をプロファイルと呼び標準化しています。
お互いに通信する機器同士が同じプロファイルを持っていないと通信が行えない仕組みとなっています。
代表的なプロファイルは以下となります。

代表的なプロファイルについて

 

 

参考：https://ja.wikipedia.org/wiki/Bluetooth%E3%83%97%E3%83%AD%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB%E3%81%AE%E4%B8%80%E8%A6%A7

「Bluetooth」と「Wi-Fi」って違うの？

BluetoothとWi-Fi（無線LAN）の違いについて解説します。

大きな違いは以下の３点となります。

①通信速度
BluetoothとWi-Fiはどちらも無線通信を行いますが、大きな違いは通信速度になります。Wi-Fiの方が通信速度が早く、数Gbpsといった速度が出ますが、Bluetoothは最大24Mbpsとなります。最大で100倍ほどの速さの違いがあります。

②通信距離
通信できる距離にも違いがあります。
Wi-Fiは数百メートル先まで電波が届きますが、Bluetoothは数十メートル先までとなります。そのため、Wi-Fiのような広範囲でのネットワークを構成することはなく、1対1対の機器同士の通信となります。

③周波数
BluetoothとWi-Fiのどちらも2.4GHzを使用しますが、Wi-Fiはそれに加えて5GHz、60GHzを使用します。

Bluetoothのメリット

Bluetoothのメリットについて解説します。

BluetoothとWi-Fiの違いについて解説しましたが、Wi-Fiの方が機能的に優れているように感じた方も多いかと思います。

しかし、Bluetoothにもメリットがあるため、近年急速に発展してきました。

主なメリットは以下の２点となります。

①利便性
ユーザーが簡単な操作で機器同士を接続できるため、すぐに機器を利用することができ、利便性に優れています。

②消費電力
Wi-Fiと比較すると消費電力が少ないです。小型機器などはバッテリーの持ちに影響するため、消費電力の少なさは非常に重要になってきます。

Bluetoothはどんなシーンで使う？

Bluetooth技術を利用した製品

Bluetoothが搭載されている機器は市場に多く出ています。
具体的にどういった機器があるか紹介します。

携帯電話、スマートフォン、PHS

Bluetoothが搭載されたことで、Bluetooth対応機器をコントロールするマスター機器として様々な機器を操作することができるようになりました。また、テザリングすることによりスマートフォンを無線ルーターとして使用することもできるようになりました。その可能性はこれからも高まっていくことでしょう。

カーナビゲーション

スマートフォンなどの電話帳取り込みや、音楽プレーヤーと接続して音楽を聞いたりと様々な機器と連動することができるようになりました。

音楽プレーヤー

Bluetooth対応スピーカーやヘッドフォンと接続することにより、ワイヤレスで手軽に音楽を楽しむことができるようになりました。イヤホンなどはケーブルが絡まることもないのでスポーツジムでのトレーニングでも使いやすくなっています。

デジタルカメラ

Bluetooth対応のSDカードをさすことにより、写真画像をスマートフォンなどに送ることができるようになりました。

パソコン各OS（Windows、Linux、macOS）

Bluetooth対応のマウスやキーボードと接続することにより、有線の煩わしさから解放されました。

ヘルスケア機器

体重計や血圧計があげられます。体重計とスマートフォンをBluetoothで接続することで、日々の計測結果をスマートフォンで管理することができ、グラフ化などができユーザの利便性が向上しました。

ゲーム機

Wii、Wii U、Nintendo Switch、PlayStation3、PlayStation4、ニンテンドーDSなどがあげられます。PlayStation3などはコントローラーがBluetoothに対応したことで、有線の煩わしさから解放されました。

Bluetoothにはバージョンがある

Bluetoothにはリリースされたバージョンごとに機能に違いがあります。
最新規格のバージョン5.0では通信速度、通信距離が向上していますので、これから購入する方はバージョン5.0以上の機器購入がおすすめです。

各バージョンについて解説します。

 

参考：https://ja.wikipedia.org/wiki/Bluetooth#%E3%83%90%E3%83%BC%E3%82%B8%E3%83%A7%E3%83%B3

Bluetoothの危険性について

便利なBluetoothですが、使用にはセキュリティ面で注意が必要です。

①個人情報の流出
Bluetoothは他の機器を検索する機能があるので、近くの機器名を検索したりすることができます。個人名などを機器名にしていると流出する恐れがあるので注意が必要です。

②嫌がらせ行為の被害
iPhoneの機能としてAirDrop機能というBluetoothを利用したファイル送信ができますが、知らない人からの突然のファイル送信なども近年問題になっています。
iPhoneのAirDrop設定から「受信しない」設定も可能なので、心配な方は設定を確認してみてください。

Bluetoothの接続方法

Bluetoothには「ペアリング」が必要

「ペアリング」とは

ペアリングとは、Bluetooth対応機器同士を接続することを言います。
例えば、スマートフォンとイヤホンをBluetoothで接続する場合は、ペアリングという作業が必要になってきます。この場合、ペアリングする側（設定を行う側）がスマートフォンで、ペアリングされる側がイヤホンとなります。

Bluetooth「ペアリング」の届く距離は？

ペアリングできる距離は、Bluetoothの規約である「Class」によって変わってきます。
現在市場に普及しているBluetooth機器はClass2が多くなっています。

 

Bluetoothのペアリング元になる機器

ペアリングする側（設定を行う側）としてパソコンやスマートフォンがあげられます。現在は、スマートフォンが多く利用されています。

Bluetoothのペアリング方法

実際にペアリングする方法について解説します。

○今回使用する機器
スマートフォン（iPhone SE）・・・ペアリングする側（設定を行う側）
イヤホン（Anker Soundcore Liberty Lite）・・・ペアリングされる側

①iPhoneの設定画面からBluetoothをONにします。
ペアリング対象の機器が表示されます。

②ペアリングしたい機器を選択すると「接続済み」となります。
（今回はSoundcore Liberty Lite）

③ペアリング完了。
spotifyなどの音楽アプリでイヤホンから音楽が再生できます。

BluetoothとWi-Fiの「干渉」に注意

Bluetoothの「干渉」とは

Bluetooth対応の機器を使用する場合、電波の波が衝突して干渉する場合があります。電波が干渉すると、通信が断続的に途切れたり、ペアリングが強制的に解除されたりといったことが起きてしまいます。

Bluetoothが干渉しやすい電波

では、どういった場合に干渉するかというと、近くにBluetoothを使用した機器が複数ある場合に、電波が干渉する場合があります。例えば、混雑している電車のホームなどでイヤホンを使用している場合などは電波が干渉して音楽再生が途切れたりしてしまうことが発生します。
また、同じ周波数（2.4GHz）を使用している機器が近くにあると干渉することがあります。例えば、Wi-Fiを2.4GHz帯で使用していたり、電子レンジを近くで使用していたりすると干渉しやすい状況となってしまいます。

Bluetoothが干渉する場合の対処法

電波が干渉している場合の対処法について解説します。

家電から離れて使用する

電子レンジなどの電磁波を発生する家電から、なるべく離れて使用すると電波干渉を防ぐことができます。

Wi-Fiの使用する周波数を変更する

無線LANルーターの規格によっては2.4GHzの他に5GHzに使用する周波数を変更できる機器もあるため、設定変更により電波干渉を防ぐことができます。

まとめ

Bluetoothは無線通信規格の一つで、機器同士を1対1で接続する。
簡単なペアリング接続、省電力であるため利便性に優れており、様々な機器に対応している。
個人情報流出などのセキュリティリスクがあるため設定を見直そう。
周波数は2.4GHzを使用するため他の機器との電波干渉に注意！