Bluetooth5.1とBluetooth4.2：4つの主な違い

Bluetoothは、ワイヤレス接続の最も一般的な手段の1つです。 ワイヤレスキーボードをPCに接続することから、ウェアラブルをスマートフォンにペアリングすることまで、Bluetoothは事実上どこにでもあります。 当時、Bluetooth4.2は技術的に高度なバージョンの1つと見なされていました。 しかし、現在のIoT製品に必要なのはエネルギー効率が良くありませんでした。 そのため、Bluetooth5.0およびBluetooth5.1バージョンがいくつかのデバイスに静かに展開されました。

どちらの新しいBluetoothバージョンも、内部で多くの変更と機能をもたらします。 Bluetooth 5.1はそのエネルギー効率で人気がありますが、目に見えるもの以上のものがあります。

この投稿では、Bluetooth4.2とBluetooth5.1の主な違いを示します。

始めましょう。

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1. 範囲と方向

Bluetooth 4.2と比較した主な変更点の1つは、範囲と速度です。 Bluetooth 4.2は最大速度1Mbpsで送信できましたが、新しいBluetoothバージョンではその速度は2倍の2Mbpsになりました。 つまり、データペイロードが宛先に到達するまでにかかる時間はほぼ半分です。 速度に加えて、別の改善領域が範囲内にありました。

Bluetooth 5の最初のバリアントは、Bluetooth4.2のほぼ4倍の範囲でした。 この広い範囲により、ソースと接続の間の距離が長くなっても、接続の低下が少なくなります。

Bluetooth5.0をサポートしている電話から離れたとしましょう。 そのため、Bluetooth 5.0以降を搭載したスマートウォッチは、引き続きデータを同期したり、通知を受信したりします。 同様のことがワイヤレスイヤホンのような他のデバイスにも当てはまります。

範囲は大幅に拡大しましたが、Bluetooth 5.0では、Bluetoothベースのデバイスを見つけることは暗闇の中で検索することを意味しました。 信号の方向ではなく、強度の大まかなアイデアが得られます。 これはBluetooth5.1で変更されました。 適切なデバイスを使用すれば、方向と信号強度の両方を追跡できます。

Bluetooth Special Interest Group（SIG）の主張が真実である場合、Bluetooth5.1はセンチメートルまでの位置追跡を容易にします。 これは、デバイスの場所を使用するマップやその他のアプリに役立つ可能性があります。

それで、それはどのように機能しますか？ Bluetoothデバイスには一連のアンテナがあります。 また、位置を追跡するデバイスは、正確な位置を見つけるために、これらのアンテナから送信されたデータを分析する必要があります。 記録として、Bluetooth 5.1は、これに2つの方法を使用します。到着角度（AoA）と出発角度です。

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2. オーディオフィールドの改善

もう1つの改善点は、デュアルオーディオの領域です。 Bluetooth 4.2サポートデバイス（スマートフォンなど）は、一度に1つのスピーカーにのみオーディオデータを接続して転送できました。 デュアルオーディオ用に2つのスピーカーを接続するということは、スピーカーメーカー独自の接続技術に依存することを意味しました。

Bluetooth 5.0以降では、互換性のある2つのオーディオデバイスを接続し、高品質のオーディオを楽しむことができます。

3. 広告

新しいバージョンでのもう1つの興味深い変更は、「広告」またはBluetoothデバイスがその存在をブロードキャストする方法です。 Bluetooth 4.2（LEピコネットチャネル）では、 チャネルあたりのペイロードは0〜31バイトでした. Bluetooth 5.0では、最大ペイロードが254バイトになりました。

チャネルが大きいほど、実際のデータロードの容量が増えるため、新しいバージョンのパフォーマンスとエネルギー節約がより効率的になります。

もう1つの興味深い変更は、デバイスがプレゼンスをブロードキャストするチャネルを選択する方法です。 Bluetooth 5.0では、デバイスは37、38、および39チャネル（プライマリアドバタイジングチャネルと呼ばれます）を厳密な順序で循環する必要がありました。 これには時間がかかり、他のBluetoothデバイスからの干渉が発生することがありました。

Bluetooth 5.1では、互換性のあるデバイスがランダムにチャネルの1つを選択して、ランダム化された広告チャネルインデックスを使用して広告パケットをブロードキャストできます。 これは、他のBluetoothデバイスとの干渉を減らすことを目的としています。

4. エネルギー効率

先に述べたように、改善のもう1つの分野は、エネルギー効率の分野です。 この要素は、スマートフォンやインターネットテレビでは大きな役割を果たしません。 ただし、エネルギー消費は、スマートウォッチ、イヤホン、接続されたIoTデバイスなどの小型デバイスで重要な役割を果たします。

改善のもう1つの重要な領域は、一般属性プロファイル（GATT）がどのように機能するかです。 従来、Bluetooth Low Energyデバイスが接続するたびに、「サービスディスカバリ」と呼ばれるモードを使用して、リモートGATTサーバーの詳細を取得します。 そして、将来の後続の接続にこれらの詳細を使用します。 当然、これには時間とエネルギーの両方が必要です。 一部のクライアントは、生涯を通じてGATT属性を変更しません。

Bluetooth 5.0は、詳細を記憶することでより積極的なキャッシングを行うことで、このサービス検出モードを全体像から外します。 これは最終的に、より迅速でエネルギー効率の高い接続につながります。

最後になりましたが、Bluetooth 5.0の新しいバージョンでは、広告スケジュールの概念が導入されています。 特定のデバイス（ヘッドホンなど）が受信デバイス（電話）を常にスキャンする必要がある古いバージョンとは異なり、受信デバイスがいつアドバタイズするかを正確に認識します。 当然、これは長期的にはエネルギーを節約します。

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ワイヤレスの時代

上記のように、Bluetooth5.1はBluetooth5.0を介したインクリメンタルアップデートであり、いくつかの重要な事項の仕上げになります。 これらのバージョンはどちらも、Bluetooth4.2に比べて大きな利点があります。 それはよりエネルギー効率が良く、よりスマートな機能を備えています。 後者は、ヘッドフォン、スマートウォッチ、イヤホンなどの多くのものがワイヤレスになるときに重要です。