Bluetoothはどのように機能しますか?

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定義

Bluetoothテクノロジは、電話やその他のポータブル機器を相互に接続するように設計された、高速で低電力のワイヤレステクノロジリンクです。これは、低電力無線通信を使用して、電話、コンピューター、およびその他のネットワークデバイスを配線なしで短距離でリンクするための仕様(IEEE 802.15.1)です。 Bluetoothで送信されるワイヤレス信号は、通常最大30フィート(10メートル)の短距離をカバーします。

これは、デバイスに組み込まれた低コストのトランシーバーによって実現されます。 2.45GHzの周波数帯域でサポートし、3つの音声チャネルとともに最大721KBpsをサポートできます。この周波数帯域は、産業、科学、医療機器(ISM).rdの使用に関する国際協定によって確保されています。1.0デバイスと互換性があります。




Bluetoothは最大「 8つのデバイス」 同時に、各デバイスはIEEE 802標準からの一意の48ビットアドレスを提供し、接続はポイントツーポイントまたはマルチポイントで行われます。

Bluetoothの歴史:

Bluetoothワイヤレス技術は、デンマークのバイキングとキングにちなんで名付けられました。HaraldBlatandの姓は、英語で「Bluetooth」を意味します。彼は、Bluetoothワイヤレス技術が2つの異なるデバイスを統合したことで評価されているように、デンマークとノルウェーを統合したことで評価されています。



Bluetoothテクノロジは、携帯電話と他のデバイス間の通信にケーブルを使用する代わりの方法を見つけるために1994年にEricsson MobileCommunicationsが行ったタスクから生まれました。 1998年に、エリクソン、IBM、ノキア、東芝の企業がBluetooth Special Interest Group(SIG)を結成し、st1999年のバージョン。

最初のバージョンは1.2標準で、データレート速度は1Mbpsでした。 2番目のバージョンは2.0+ EDRで、データレートは3Mbpsでした。 3番目は24Mbpsの速度で3.0 + HSでした。最新バージョンは4.0です。


Bluetoothのしくみ:

Bluetoothネットワークは、パーソナルエリアネットワークまたはピコネットで構成され、最小2〜最大8つのBluetoothピアデバイス(通常は1つのマスターと最大7つのスレーブ)が含まれます。マスターは、他のデバイスとの通信を開始するデバイスです。マスターデバイスは、マスターデバイスとそれに関連付けられたスレーブデバイス間の通信リンクとトラフィックを管理します。スレーブデバイスは、マスターデバイスに応答するデバイスです。スレーブデバイスは、送信/受信のタイミングをマスターのタイミングと同期させる必要があります。さらに、スレーブデバイスによる送信はマスターデバイスによって制御されます(つまり、マスターデバイスはスレーブデバイスがいつ送信できるかを決定します)。具体的には、スレーブは、マスターによってアドレス指定されたタイムスロットの直後のタイムスロット、またはスレーブデバイスで使用するために明示的に予約されたタイムスロットでのみ送信を開始できます。

ブルートゥース

周波数ホッピングシーケンスは、マスターデバイスのBluetoothデバイスアドレス(BD_ADDR)によって定義されます。マスターデバイスは最初に、アドレス範囲内の特定のスレーブデバイスからの応答を求める無線信号を送信します。スレーブは応答し、ホップ周波数とクロックをマスターデバイスの周波数と同期させます。

スキャッタネットは、デバイスが複数のピコネットのアクティブメンバーになると作成されます。基本的に、隣接するデバイスは、異なるピコネット間でタイムスロットを共有します。

Bluetooth仕様:
  • コア仕様 :Bluetoothプロトコルスタックと、Bluetoothベースの製品のテストおよび認定の要件を定義します。
  • プロファイルの仕様 :さまざまなタイプのアプリケーションでBluetoothプロトコルを使用する方法に関する詳細情報を提供する使用モデルを定義します。
コア仕様は5つのレイヤーで構成されています。
  • 無線 :無線は、Bluetoothトランシーバーの無線送信の要件(周波数、変調、電力特性など)を指定します。
  • ベースバンドレイヤー :物理チャネルと論理チャネルを定義し、リンクタイプ(音声またはデータ)はさまざまなパケット形式、送受信タイミング、チャネル制御、および周波数ホッピング(ホップ選択)とデバイスアドレス指定のメカニズムを指定します。ポイントツーポイントまたはポイントツーポイントを指定します。マルチポイントリンク。パケットの長さは、68ビット(短縮されたアクセスコード)から最大3071ビットの範囲です。
  • LMP-リンクマネージャプロトコル(LMP): リンクの設定と継続的なリンク管理の手順を定義します。
  • 論理リンク制御および適応プロトコル(L2CAP): 上位層プロトコルをベースバンド層に適合させる責任があります。
  • サービスディスカバリプロトコル(SDP): – Bluetoothデバイスが他のBluetoothデバイスに、デバイス情報、提供されるサービス、およびそれらのサービスの特性を照会できるようにします。

1st3つのレイヤーがBluetoothモジュールを構成し、最後の2つのレイヤーがホストを構成します。これら2つの論理グループ間のインターフェースは、ホストコントローラーインターフェースと呼ばれます。

Bluetoothテクノロジーの利点:
  • 速度周波数ホッピングと呼ばれる技術を使用して、無線干渉の問題を取り除きます。この手法では、特定の周波数帯域の79チャネルを使用し、各デバイスは625マイクロ秒だけチャネルにアクセスします。つまり、デバイスは、あるタイムスロットから別のタイムスロットへのデータの送信と受信を切り替える必要があります。これは、送信機が毎秒1,600回周波数を変更することを意味します。つまり、より多くのデバイスが無線スペクトルの限られたスライスを最大限に活用できることを意味します。これにより、各送信機の周波数が異なるため、干渉が発生しなくなります。
  • チップ(トランシーバーで構成)の消費電力は約0.3mWと低く、バッテリー寿命を最小限に抑えることができます。
  • ビットレベルでのセキュリティを保証します。認証は128ビットキーを使用して制御されます。
  • Bluetoothは最大3つの同様の音声チャネルのデータチャネルをサポートできるため、データの転送と口頭でのコミュニケーションの両方にBluetoothを使用することができます。
  • 赤外線などの他の無線通信モードと同様に、見通し内および1対1の通信の制約を克服します。
Bluetoothアプリケーション:

コードレスデスクトップ :すべて(またはほとんど)の周辺機器(マウス、キーボード、プリンター、スピーカーなど)がコードレスでPCに接続されています。

Bluetoothアプリケーション

画像ソース– サイバーインディアン

究極のヘッドセット :1つのヘッドセットを、電話、ポータブルコンピューター、ステレオなどの無数のデバイスで使用できるようにするために使用できます。

Bluetoothアプリケーション

画像ソース– adcombhs

自動同期 :この使用モデルは、ユーザーの介入や認識なしに、デバイスがユーザーに代わって特定のタスクを自動的に実行するアプリケーションに焦点を当てた、隠されたコンピューティングパラダイムを利用します。

マルチメディア転送 :-曲、ビデオ、写真などのマルチメディアデータの交換は、Bluetoothを使用してデバイス間で転送できます。

Bluetooth仕様

画像ソース– techbuy