Bluetooth通信プロトコル–学習者向けの究極のプロトコルガイド

一般に、Bluetooth通信プロトコルについては、Bluetoothネットワークテクノロジーが、短距離を形成するPAN（パーソナルエリアネットワーク）を介してモバイルデバイス間のワイヤレス通信を提供します。

Bluetooth 4.0、Bluetooth 2.0、Bluetooth Low Energy / Bluetooth Smartなどのワイヤレステクノロジーにより、周辺機器と中央デバイス間の接続が可能になります。多くの場合、通信範囲はさまざまなプロファイルとコアプロトコルが原因で発生します。今日の記事では、さまざまなプロトコル、プロファイル、およびBluetoothが他の通信プロトコルとどのように異なるかについて説明します。

Bluetoothプロトコルアーキテクチャのプロトコル

Bluetoothプロトコルアーキテクチャには、Bluetoothの側面と目的に応じて4つの層があります。マスターデバイスから動作する基本モードについて説明しました。

物理層プロトコル

これには以下が含まれます。

• ベースバンド; 無線プロトコルのサービスで、電力制御、タイミング、パケットフレーム形式、およびアドレス指定スキームのアルゴリズムを定義します。
• ラジオ; プロトコルは、電波を送信するための規定された仕様と物理的構造に相当する物理層です。さらに、変調技術、周波数ホッピング仕様、周波数帯域、およびエアインターフェイスについても説明します。

周波数帯域図

• データリンク層 次のワイヤレステクノロジプロトコルがあります。
  • Link Manager Protocol（LMP）; 接続された2つのデバイス間に論理リンクを作成するだけでなく、通信を可能にするリンクを維持します。また、リンクマネージャを使用して、パケットサイズ、メッセージ暗号化、およびデバイス認証をネゴシエートできます。
  • 論理リンク制御および適応プロトコル（L2CAP）; リンクコントローラは、ベースバンドレイヤーフレームと上位レイヤーフレームフォーマット間の適応を確立します。さらに、リモートデバイスのように、コネクションレス型サービスとコネクション型サービスの単純なペアリングをサポートします。
• ミドルウェアレイヤー 構成する;
  • RFComm（無線フロントエンドコンポーネント）; ワイヤレスアプリケーションプロトコル（WAP）とのシリアルインターフェイスを提供します。
  • 採用されたプロトコル; OSIなどのモデルから一般的に採用されています。例としては、WAP、伝送制御プロトコル（TCP）、ユーザーデータグラムプロトコル（UDP）、インターネットプロトコル（IP）、ポイントツーポイントプロトコル（PPP）などがあります。
  • Service Discovery Protocol（SDP）; リンクを確立した後、SDPは接続されたBluetoothデバイス上のサービスを検出するのに役立ちます。
  • ATコマンド; Attentionコマンドセットとして機能し、Bluetoothモジュールに命令を送信します。
• アプリケーション層

これには、Bluetoothアプリケーションとの対話を可能にするユーザープロファイルが含まれています。

Bluetoothプロファイル

基本的なBluetooth標準プロトコルスタックに加えて、Bluetoothの使用方法をさらに定義する追加のプロトコル（Bluetoothプロファイル）があります。

5つのBluetoothプロファイルタイプには次のものが含まれます。

シリアルポートプロファイル（SPP）

これは、シリアル接続として機能するBluetoothプロファイルです。さらに、データをバーストで順次送信するため、SPPを使用するデバイスは、個別の受信チャネルと送信があるように通信します。

たとえば、 Bluetoothモジュールによって促進されるシリアルポートプロファイルを使用すると、2つのArduinoボード間の通信が向上します。

Bluetooth通信プロトコル–ヒューマンインターフェイスデバイス（HID）

次に、ジョイスティック、キーボード、医療機器、マウスなど、Bluetooth対応のユーザー入力ワイヤレスデバイスに適用できるHIDプロファイルがあります。

Bluetooth対応デバイス用に作成されたHIDプロファイルのように機能するため、USBケーブルに取って代わります。

Bluetooth通信プロトコル–ハンズフリープロファイル（HFP）およびヘッドセットプロファイル（HSP）

Bluetoothで推奨されているため、ヘッドホンやイヤホン、ハンズフリーオーディオシステムを車両に組み込むことができます。

（ワイヤレスイヤホン）

さらに、携帯電話に触れることなく、音量を調整したり、通話を保留または終了したりするのに役立つ機能があります。

• Advanced Audio Distribution Profile（A2DP）

A2DPは、MP3プレーヤーに接続されたBluetoothスピーカーなど、2つのBluetoothデバイス間でオーディオを送受信する方法を説明しています。

また、高品質の音声を一方向に送信するため、HFPやHSPとは異なります。

• A / Vリモートコントロールプロファイル（AVRCP）

最後に、簡単なペアリングプロセスでBluetoothデバイスのリモート制御を可能にするAVRCPがあります。次に、A2DPと一緒に実装して、リモートスピーカーに音声送信デバイスに巻き戻しや早送りなどを指示させることができます。

アプリケーションコンテキストでの例。 AVRCPを使用してBluetoothスピーカーを制御するBluetoothリモコン。

（Bluetoothスピーカー）

Bluetooth通信プロトコル–Bluetoothと他のワイヤレス通信プロトコルの比較

間違いなく、Bluetooth以外にもいくつかの無線通信プロトコルがあります。さらに、それらはすべて互いに異なる機能を備えています。

以下の表は、対比の要約を示しています。

（Wi-FiとBluetooth）

Bluetooth通信プロトコル–Bluetoothプロトコルの利点

Bluetoothプロトコルは次のアプリケーションで見つけることができます;

• レクサスやトヨタプリウスなどの430バンドフリーコールシステムを搭載した2004年に発売された車。
• 簡単なペアリングプロセスを介して、Bluetooth対応の広告通知から他の検出可能なBluetoothデバイスに小さな広告を送信します。
• Obexを搭載したデバイス間で、リマインダー、カレンダーの予定、連絡先の詳細、ファイルなどを転送します。
• プリンター、携帯電話、キーボード、マウスなどのデバイスは、PCの出力および入力デバイスとワイヤレス通信を行います。

（マウスとキーボード）

結論

デバイス間の接続を強化するBluetooth通信プロトコルに関する記事の終わりに到達しました。ただし、ご質問やご不明な点がございましたら、お気軽にお問い合わせください。