Bluetoothと赤外線通信

Bluetooth（ブルートゥース）も赤外線通信も近距離無線規格の一種で、携帯電話やスマートフォンなどにも、この規格を利用して他のデジタル機器との間で、データのやり取りができる機能が備わっていますので、ご存じの方も多いでしょう。

両者にはそれぞれ特徴があり、メリット・デメリットも違います。 そのため向いている用途も異なり、赤外線は主にテレビ・エアコン・車などのリモコン類に使用される一方、Bluetoothはヘッドセットやスピーカー、マウス・キーボードなどパソコン・スマートフォンの周辺機器に多く採用されています。 

赤外線通信とは文字通り、赤外線を利用して信号を送受信して行う無線通信の総称です。近距離でしか通信を行えませんが、消費電力が少なくて済み、端末を小型化できる利点があります。ただし、赤外線通信は、同時に複数の機器との間での通信はできず、また双方向の通信ができません。

無線LAN（Wi-Fi）や後述するBluetoothと違い、赤外線通信は、通信対象の機器同士を事前に接続する必要がなく、送信側、受信側の機器を近づけて、双方の赤外線ポートがまっすぐに向き合うようにすれば、すぐにデータ通信ができるという簡便さが特長です。

テレビやAV機器、エアコンなどのリモコンに使われるほか、パソコンや携帯電話などのデータ通信に用いられています。

この赤外線のうち、一番可視光領域に近い波長（750nm前後～2500nm前後）である赤外線を「近赤外線」といい、この領域の赤外線を使用した通信のことを赤外線通信と呼んでいます。

赤外線は光ですので、直進する性質を持っています。そのため非常に指向性が高く、リモコンなどでも操作対象に対してまっすぐに向けないと届きません。また、途中に障害物があると途切れてしまいます。

リモコンの赤外線通信は、制御信号を赤外線の点滅に変換して、電化製品本体に伝える仕組みになっています。あたかもモールス信号のように、点滅のしかた（点灯時間あるいは消灯時間の長短の組み合わせ）で信号をあらわすのですが、その方式の共通規格はありません。メーカー各社独自の仕様です。

ただ、赤外線は温度を持つ物体から自然に放射されるという特性があります。これらの自然に放射されている赤外線とリモコンで利用する赤外線を区別するために、一般的なリモコンでは、38kHzの周波数で変調して赤外線（波長900nm帯。日本国内の製品では950nmが一般的）を発光させています。

【便利知識】

人間の目には見えない赤外線ですが、デジカメやスマートフォンなどのカメラを通せば、点滅を見ることができます。それらのカメラに使用されているCCDセンサーは可視光線よりも広い範囲の波長を捕らえることができ、リモコンの発光部にカメラを向けると画像には赤外線も映し出されるのです。 

赤外線によるデータ通信にはIrDA DATAという共通の規格があります。

IrDA（Infrared Data Association）とは、1993年に設立された、赤外線を利用した近距離データ通信の技術標準を策定する業界団体です。この団体が定めた赤外線によるデータ通信規格のことをIrDA DATAといいますが、これを略してIrDAと呼ぶこともあります。（以下では、IrDA DATAをIrDA規格と記述します。）

赤外線によるデータ通信を「いつでも」「どこでも」「誰にでも」利用できるようにするために、IrDA規格には、他のデータ通信規格と同様に、

　通信媒体としての赤外線の光学的な特性を定めた規格

　赤外線データを交換するための通信手順を定めたプロトコル規格

が含まれています。

IrDA規格が策定された当初はノートパソコンなどに一部搭載されていただけで、あまり普及していませんでしたが、日本において、NTTドコモ、KDDI（au）、ソフトバンクの携帯電話に採用され、赤外線通信を活用した多様なサービスが展開されて以来、一気に広まりました。

目の前の人と携帯電話同士で、電話番号を交換するなどに使われるほか、パソコンなどに電話帳、メール、写真などのデータを保管するための外部通信機能としても利用されていました。

ただ、2000年代以降は、スマートフォンの普及とともにBluetoothによるデータ通信に移行しつつあり、現在ではiPhoneを始め、ほとんどのスマートフォンでは赤外線通信が利用できません。

IrDAで使用される赤外線の波長は800nm帯で、リモコンの900nm帯と区別されます。

Bluetoothの送受信装置は小型軽量（1cm角程度）で、消費電力も少なく、安価に製造できるため、小さな電子機器にも容易に実装できます。IoT機器などでの利用を見越して、従来の1/3の電力で動作するBLE（Bluetooth Low Energy）と呼ばれる派生仕様も追加されましたので、今後ますますBluetoothを搭載する機器が増えるものと思われます。

ノートパソコン、スマートフォン、タブレット

最新機種には標準でBluetoothが搭載されるようになりました。

ヘッドホン・イヤホン、マイク、マイク内蔵のヘッドセット・イヤホンマイク、スピーカー

ワイヤレスのマイク内蔵型ヘッドホン（ヘッドセット）やイヤホン（イヤホンマイク）が、ハンズフリーで使用できて便利なので、普及が著しいようです。また、Bluetooth対応のスピーカーは、部屋の好きな場所にワイヤレスで配置できるので、寝室やキッチンなどに置いて利用したり、持ち運びに適した小型のスピーカーをスマートフォンと組み合わせて、音楽を楽しんだりする人が増えています。最近のカーナビシステムもBluetoothに対応しており、スマートフォンなどから音楽をカーステレオで流すなどができるようになっています。

ただしいずれも、音楽再生時に遅延が発生する場合がある、動画視聴において映像と音声に若干ズレが生じる、音声データを圧縮するため音質が低下するなどの難点があります。

キーボード、マウス

パソコンにBluetoothが標準搭載されるようになって、Bluetooth対応のワイヤレスマウスを使用する人が増えてきました。また、スマートフォンやタブレットへの入力のためにコンパクト設計のワイヤレスキーボードも市販されています。

テザリング（Tethering）

最近のスマートフォンにはテザリング（Tethering）という機能が標準搭載されています。テザリングとは、スマートフォンをルータ代わりにして、パソコンやタブレットなどの端末をインターネットに接続できるようにする機能です。

Wi-Fiによるテザリングが一般的ですが、Bluetoothによるテザリングが可能な機種もあります。Wi-Fiテザリングに比べて、通信速度は若干劣るもののバッテリーの消費量が少なくて済むのが特徴です。

自撮り棒のリモコンシャッター

スマートフォンを棒の先に挟んで、自分の方に向けて自分の顔などを映しこんだ写真を撮る自撮り棒には、

Bluetooth接続のシャッターボタンが付いている製品が多いです。中にはリコモン式のシャッターボタンも付いている商品もあります。

◆Bluetoothのバージョン

Bluetoothの最新バージョンは5.0ですが、市場には、4.0、4.1、4.2の製品が未だ数多く出回っているようです。Bluetoothは基本的に古いものより新しいバージョンの方が性能が上なので、Bluetooth3.0よりは4.0、4.0よりは5.0の方が良いことになります。ちなみに、Bluetooth5.0は、Bluetooth 4.2と比べて通信速度が2倍、通信範囲が4倍も向上し、より遠くの距離からワイヤレスでつなぐことができ、Bluetoothにありがちな遅延もマシになると言われています。

◆Bluetoothのモード

Bluetoothにはバージョンとは別に「＋イニシャル」の形で表されるモードという機能が存在ます。

+HS

HSとはHigh Speedの略で、文字通り24Mbpsの高速通信を可能にする機能のことです。 

+EDR

EDRとはEnhanced Data Rateの略で、動画などの大容量データを転送する際に3Mbpsの高速通信に自動で切り替えができる機能のことです。また、同じ音楽再生であってもEDRに対応している製品の方が高音質で再生することができます。

+LE

LEとはLow Energyの略で、Bluetooth4.0から導入された省電力化の規格名のことです。スマートウォッチやウェアラブル端末などのIoTデバイスでの利用を想定していて、ボタン電池一つで１年以上もつ機器もあるようです。（Bluetooth+LEは、Bluetooth LEあるいはBLEと記述されることがあります。）

Bluetooth Smartには、BLE（4.0以上）とそれ以前（3.0以下）の両規格に互換性のあるBluetooth Smart Ready（デュアルモード）と、BLEのみに対応したシングルモードの２種類があります。

Bluetoothのロゴで対応できる通信方式を見分けることができます。

• 無印マーク　　　バージョン 3.0以前の通信方式のみに対応
• SMART　　　　  BLE通信のみに対応　(バージョン 4.0以上の製品同士のみの接続)
• SMART READY　 バージョン4.0以上の製品でもバージョン3.0以下の製品と通信可能

◆プロファイル

BluetoothのプロファイルはBluetoothの標準仕様の一つで、機器や機能の種類ごとに標準の通信方式や操作手順などを定めたものです。

Bluetoothは汎用性が高く、様々な機器がBluetoothを利用してデータ交換ができますが、機器ごとの個別の仕様にいちいち合わせるのでは大変です。そこで、製品の特性ごとに、ある機能を呼び出すために、どのような順番やタイミングでどんな形式のデータを伝送すべきか、という機器の「使い方」にあたる手順（プロトコル）を共通化したものがプロファイルです。

業界団体のBluetooth SIGが、機器の種類ごとに標準のプロファイルが策定しているほか、メーカーが自社固有の機能を実装した独自のプロファイルを提供することもできることになっています。

機能の提供側と利用側が同じプロファイルに対応していれば、機器ごとの個別の仕様に対応することなく通信することができます。

下表は主なプロファイルの例です。