Bluetooth 5.3とは何か、そして以前のバージョンとの違いは？

Bluetoothは過去20年間で私たちの日常生活に欠かせない技術となりました。各新バージョンではその可能性をさらに広げる改善が施されています。2021年、Bluetooth SIG (Special Interest Group) はBluetooth 5.3を発表しました。それは何をもたらし、前置者たちとはどのように違うのでしょうか？

Bluetooth 5.3とは？

Bluetooth 5.3は、特にIoTデバイスやウェアラブルエレクトロニクスのような低消費電力のデバイス向けに、接続の効率、信頼性、性能の改善を図った最新の無線技術の一つです。以前のバージョン、特にBluetooth 5.0、5.1、5.2に基づいています。

一見すると進化的であるように見える変化ですが、特定の使用シナリオにおいては重要な改善をもたらします。例えば、接続管理を改善し、遅延を低下させ、エネルギー効率を向上させます。また、開発者がより高度なアプリケーションを作成しやすくする機能を加えています。

Bluetooth 5.3がもたらした新機能は？

Bluetooth 5.3は、特にスマートウォッチ、スマートホーム内のセンサー、フィットネスバンドのような低消費電力のデバイスにとって、無線通信をより効率的で安定したものにしました。

最適化された広告パケット

主な改善点の一つとして、定期的な広告パケットの送信を効率化しました。これによりデバイスは不要なデータをスキップすることができ、エネルギーを節約し、バッテリー寿命を延ばします。例えば、スマートウォッチではより長く充電が持続します。

迅速なモード切替とより良いチャネル選択

もう一つの新機能として、節電モードと高性能モードの間を迅速に切り替えることが可能になりました。例えば、ヘッドフォンは待機中にエネルギーを節約し、着信時にはすぐに最大性能に切り替えて遅延なしで通話を進行できます。

Bluetooth 5.3はデバイスに通信チャネルの品質を評価させます。これにより、他の多くのデバイスが存在する環境でも最も外乱の少ないチャネルを選択し、より安定した接続を保証します。

向上したセキュリティ

接続の開始時に暗号化キーの最小サイズを設定することでセキュリティが向上しました。これにより、機密データを処理するデバイスに適しています。この標準をより堅牢にするために、Bluetooth 5.3はほとんど使用されていなかった古い機能であるAlternate MAC and PHYを廃止しました。これにより、システム全体が簡素化され、信頼性が高まりました。

全体として、Bluetooth 5.3は低遅延、干渉耐性の向上、データ転送の効率化をもたらし、従来のバージョンとの完全な互換性を保持しています。

Bluetooth 5.3 vs 5.4: 何が違う？

2023年に発表されたBluetooth 5.4は、特に大規模なIoTネットワーク、リテール、安全な通信のために重要な改善をもたらしました。

接続のない双方向通信

最大の利点の一つは、Periodic Advertising with Responses (PAwR) 機能です。これにより、ゲートウェイのような中央のデバイスが、Bluetoothの伝統的な接続を必要とせずに一度に何千もの端末デバイスと通信することが可能です。

このシステムは正確にタイミングされたスロットで動作し、低遅延を保証し、エネルギーを節約します。複数のセンサーやデバイスが同期される倉庫や産業用IoTネットワークでの利用が想定されています。

広告データの暗号化とセキュリティ

Bluetooth 5.4は初めて、従前は保護されていなかった広告データの暗号化を可能にしました。この機能、Encrypted Advertising Data (EAD)は、小売や産業アプリケーションにおいて盗聴および改竄から通信を保護します。メッセージ全体またはその一部を暗号化することが可能で、柔軟性を加え安全性を高めました。

さらに、新しい特徴LE GATT Security Levelにより、デバイスは接続が十分に安全かどうかを確認してから機密データの転送を開始することができます。これにより、データ漏洩のリスクが低くなり、データが十分に安全なチャネルを通じてのみ転送されることが保証されます。

干渉がある環境での安定性の向上

Advertising Coding Selectionのおかげで、デバイスは広告パケット送信時にエラー修正レベルを選択できます。これにより、多くの干渉信号がある環境でも接続の範囲と安定性が向上します。

Bluetooth 5.4の構造のため、特に産業分野で、数千のデバイスを同時に操作するシナリオで利用されます。

以前のバージョンとの違いは？

Bluetooth 5.3の貢献をより良く理解するために、Bluetooth 5.0、5.1、5.2とどのように異なるのかを見てみましょう。

Bluetooth 5.0: モダン時代の基礎

2016年に導入されたBluetooth 5.0は大きな進歩を遂げました。データ転送速度を倍増し（最大2 Mb/s）、距離を4倍（理想的な条件下で最大240メートル）にし、Low Energyモードでのメッセージ転送容量を8倍に増やしました。

このバージョンはIoTのサポートに焦点を当て、スマートデバイスの大量展開の基礎を築きました。しかし、位置情報の正確な特定などの一部の機能はまだ完全に発展していませんでした。

Bluetooth 5.1: より精密なローカライゼーション

2019年にリリースされた5.1バージョンは、デバイスの位置情報をより正確に特定する機能を追加しました。Direction Finding技術によって、Bluetooth 5.1は信号の方向を特定し、屋内でのナビゲーションや紛失したデバイスの発見をより正確にすることが可能です。このバージョンはまた、接続の安定性とデータ転送の効率を向上させました。

Bluetooth 5.2: オーディオ革命

2020年に導入されたBluetooth 5.2は、LE Audio技術をもたらし、デバイス間の音声転送方法を変革しました。LE Audioはより低い消費電力で音質を向上させ、例えば複数のヘッドホンへの音楽の同時転送のような機能をサポートしました。さらに、新しいLC3コーデックを導入し、低いデータレートでより良い音質を提供しています。

Bluetoothの未来：Bluetooth 6.0は何をもたらすか？

Bluetooth 5.3は間もなく、2024年9月に発表されたBluetooth 6.0に置き換えられる予定です。この新しい機能は、Channel Sounding技術を使用して無線通信に改革をもたらします。この機能により、UWB (Ultra Wideband)のように、デバイス間の距離をセンチメートル単位の精度で特定することができます。

鍵を紛失しても、Bluetooth 6.0があれば以前よりも迅速かつ正確に見つけることができます。同様に、車や玄関ドアのデジタルキーは、近くにいる場合にのみ安全に開錠されます。

より速く、より省エネ、より賢い

Decision-Based Advertising FilteringやMonitoring Advertisersといった新機能は、ペアリングを高速化し、エネルギーを節約します。これにより、デバイスは混雑したエリアで信号をより効率的に検索し、フィルタリングします。強化されたIsochronous Adaptation Layerは、音楽ストリーミングやBluetoothヘッドフォンでの通話などの時間に敏感なデータのスムーズな伝送を確保します。

いつ利用できるか？

Bluetooth 6.0は2024年に公式発表されたものの、2025年には一般的に利用可能ではありません。メーカーは新たな標準をハードウェアやソフトウェアに統合するための時間が必要ですが、この技術を備えた最初の製品は今年中に期待されています。