Bluetooth

Bluetooth（ブルートゥース、ブルーツース）は、デジタル機器用の近距離無線通信規格の1つである。Bluetooth Basic Rate/Enhanced Data Rate (BR/EDR) と Bluetooth Low Energy (LE) から構成される。

概要

数mから数十m程度の距離の情報機器間で、電波を使い簡易な情報のやりとりを行うのに使用される。
当初、エリクソン、インテル、IBM、ノキア、東芝の5社（プロモーター企業）によって策定された。その後マイクロソフト、モトローラ、3COM、ルーセント・テクノロジーの4社がプロモーター企業として加わった。現在は3COM、ルーセント・テクノロジーの2社が脱退し、アップル、およびノルディック・セミコンダクターが加わり、9社がプロモーター企業となっている。IEEEでの規格名は、IEEE 802.15.1である。
2.4GHz帯を使用してPC（主にノートパソコン）等のマウス、キーボードをはじめ、携帯電話、PHS、スマートフォン、タブレットでの文字情報や音声情報といった比較的低速度のデジタル情報の無線通信を行う用途に採用されている。

基本事項

Bluetooth BR/EDRは2.4GHz帯を79の周波数チャネルに分け（LEは40）、利用する周波数をランダムに変える周波数ホッピングを行いながら、半径10 - 100m程度のBluetooth搭載機器と、最大3Mbps（HSは24Mbps）で無線通信を行う。
当初は赤外線短距離通信であるIrDAの完全置換えという誤った認識で普及が試みられたが、使いにくさが強調され、普及の妨げとなった。しかし現在では（赤外線通信と比較して）指向性の少ない、簡易なデジタル無線通信としての利便性が認識され、多様な分野で普及が進んでいる。
Bluetooth BR/EDRは、無線接続の状態を意識せずに常時接続したままでの使用状況に適している。反対にIrDAは、意図して接続するのに適している。これらは互いを補完している。LE は短時間のバースト通信に最適化している。
Bluetooth BR/EDR/LEと2.4GHz帯の無線LAN（Wi-Fi）は、ISMバンドで周波数帯を共用する。そのため相互干渉・混信が起こり、Bluetooth使用時に無線LANの速度が著しく低下するという問題が起こることもある。
セキュリティに関しては、BR/EDR は SAFER+ 64bit もしくは 128bit を少し変更したアルゴリズムをキーの配送に使用し、E0 で暗号化できる。LE のポイント・ツー・ポイントとメッシュは AES 128bit が利用可能。上位のアプリケーションレイヤーで独自の暗号化を施すことも可能。

名称の由来

名称はスウェーデンのエリクソン社の技術者がつけたものである。初めてノルウェーとデンマークを交渉により無血統合し、文化の橋渡しをしたデンマーク王、ハーラル・ブロタン・ゴームソン (Harald Blåtand Gormsen / Haraldr blátǫnn Gormsson) の歯に死歯があり、それが青黒い灰色だったので「青歯王」と呼ばれたことに由来している。「乱立する無線通信規格を統合したい」という願いが込められている。
Bluetooth のロゴは、北欧の長枝ルーン文字（イェリング墳墓群の石碑に見られる）でハーラル・ブロタンの頭文字のH（ᚼ）とB（ᛒ）を組み合わせたものに由来する。

採用例

Bluetoothは汎用インターフェイスであり、様々な機器に採用されている。以下にその一例を挙げる。

携帯電話・スマートフォン・PHS

携帯電話やPHSの高機能化に伴い、携帯電話類同士や携帯電話類とBluetoothに対応したモバイル機器との間での情報の受け渡しに使われるようになっている。一部の携帯電話やPHS端末は、対応のPCやPDAとBluetoothで接続することで無線モデムにできる。
ワイヤレスヘッドセットでは中級品以下までBluetoothの採用が進んでいる。2008年現在日本市場では、3キャリアがほぼ標準機能として採用している。ソフトバンクモバイル向けでは3G機種のほとんどがBluetooth対応のためか普及率が高い。KDDI／沖縄セルラー電話（各auブランド）は2007年冬モデル以降の一部の「KCP+」採用機種に、NTTドコモは2008年秋冬の新コンセプトモデル以降に、積極的に採用している。Bluetoothの活用について携帯電話キャリア側からの目につく提案は、ミュージックプレーヤーとしての「音楽ケータイ」とワイヤレスヘッドホンを結ぶ機能であるというかたちがほとんどで、ファイル転送や車内ハンズフリー通話などについてカタログで大きく取り扱われるようにはなっていない。
スマートフォンではiPhoneや、AndroidOSを搭載しているタイプでは標準機能として採用されている。また文字入力の補助のために、スマートフォンと一緒に持ち歩ける小型サイズのBluetooth接続キーボードが出回っている。また最近ではBluetoothを利用したテザリングが出来る機種が出てきている。

ハンズフリー通話

日本では2004年の道路交通法改正により、自動車の運転中に携帯電話・PHSを手に持って通話した場合の罰則が強化されたため、手に持たずに通話できるハンズフリー機能が注目されるようになった。
ハンズフリー・マイクロフォン機能としては、ヘッドセットやイヤホンマイクをイヤホンジャックに接続する安価なものが一般的であるが、事前に頭・耳にヘッドセット等を装備して、それと携帯電話等の間をコードで繋いだままでいなければならないなど煩雑であるため、無線により自動的にハンズフリー車載器（スピーカー・マイクは車内に装備）と接続してハンズフリー通話が出来るBluetoothハンズフリー機器の開発や製品の輸入ライセンス販売が活発化した。
東京都をはじめとする一部の都道府県では、道路交通法第71条を根拠に公安委員会が定めた遵守事項として、イヤホンを付け運転することを（多くは条件付きであるが）禁じており、片耳だけのヘッドセットでも取締りの対象となる可能性がある。
サンバイザーに挟み込むような形状で使用するスピーカーフォンも登場している。

無線モデム

パソコン・PDAなどのほかのコンピュータから、DUN (Dial-up Networking Profile) 機能を持つ携帯電話を無線モデムとして利用し、インターネットに接続することができる。日本では携帯電話会社がインターネット・プロバイダ契約を提供しており、別途独立したISPと契約しなくてもよいことが多い。W-CDMA網を用いたパケット通信、GSM網を用いたGPRS (General Packet Radio Service) 接続などが抽象化されて提供される。
パソコン・PDA側では通常のモデムの場合と違い、特別な初期化コマンドが必要となることもある。例えばソフトバンクモバイルの場合では、『+CGDCONT=1,"IP","softbank"』というものである。これらの設定を行うダイヤルアップ接続のセットアッププログラムが、携帯電話会社から供給されていることもある。

カーナビゲーション

自動車メーカー各社も、自動車向けBluetoothハンズフリー通話装置の開発を行った。既にカーナビゲーション・システムが自動車の情報端末として確立していたため、Bluetoothはこれらカーナビに組み込まれることが多くなり、「Bluetooth対応純正カーナビ」が登場した。
このうち、KDDIの第2位の株主でもあるトヨタ自動車が最も積極的で、現在ではおもにトヨタのG-BOOK、日産のカーウイングス、ホンダのインターナビの3つの陣営に分かれている。
2007年現在、カロッツェリアやパナソニックなどサードパーティ製カーナビにも、Bluetooth接続機能がオプションで用意されつつある。Bluetooth対応カーナビは、Bluetooth対応携帯電話とHFP/HSPで接続し、Bluetoothの設定などの操作はカーナビ画面、着信・発信時の操作はカーナビ画面・専用ボタン・自動着信/音声認識発信など、マイクは運転席の周辺、スピーカは車のカーステレオのものを流用している。
カーナビと携帯電話の連携は、単に携帯電話を発話・受話できることにとどまらず、各カーナビ陣営の運営するサーバーに収録された渋滞情報の取得やサーバーへの走行履歴の送信、カーナビに収録された店舗情報に収録されている電話番号に直接電話をかけることができるなどといった、より高度な利用法に進化している。
また、機種によってはBluetooth接続で携帯音楽プレーヤーに収録した音楽を操作・演奏することができ、両者がAVRCPのVer.1.3以上に対応していればカーナビ側に楽曲のタイトルなどを表示することもできる。また、PBAPに対応している場合は、スマートフォン・携帯電話などから電話帳情報をカーナビに読み込ませることもできる。

音楽プレーヤー

Bluetoothを利用できる音楽プレーヤとして、ウォークマン、iPodなどのデジタルオーディオプレーヤー、Android、iPhoneなどのスマートフォンのような製品が見受けられるようになっている。
Bluetoothでワイヤレス再生する場合、A2DPの標準コーデックとして「Sub Band CODEC（SBC）」が使われることが多い。SBCは伝送環境の悪化に強く変換時の負荷も少ない反面、音質の劣化や再生時の遅延が起きやすい。

そのため、標準以外の独自コーデックも採用する機種が増えている。CSR（後にクアルコムに買収）開発の「aptX」とそのハイレゾ対応版の「aptX HD」および低遅延の「aptX LL（Low latency）」、アップルのiPhoneやiPadで多く採用されている「AAC」、ソニー開発のハイレゾ対応「LDAC」などの高音質・低遅延なコーデックを採用するようになっている。これらを利用して再生する際には音楽プレーヤーだけでなく、ヘッドフォンやヘッドセット、レシーバーなどもこれらのコーデックに対応した物が必要となる。

ワイヤレスヘッドフォン・イヤホン

一般的にヘッドホンやイヤホンは、再生機器にプラグを差し込んで使う有線型であるが、Bluetoothにて音楽信号を伝送する無線型が普及してきている。再生機器から伝送された音楽信号は、Bluetooth対応のヘッドホン・イヤホン側で処理が行われ、音楽として再生される。再生機器側と線がつながっていないため、取り回しがしやすく動きやすいという利便性がある。またヘッドホン・イヤホン側から再生機器側に対して、ワイヤレスで再生・停止・音量調整などを行う機能もある。欠点としては、バッテリーを搭載しているため定期的に充電が必要なことである（電池切れになると無線で再生できなくなる）。

Bluetoothイヤホンは左右が線でつながっているものと、独立したもの（左右完全独立型）があり、他にも首掛け型や耳掛け型などがある。

RFIDタグとバーコード リーダ

産業界ではBluetoothを用いてパソコン、PDA、携帯電話等へデータ転送するRFIDタグリーダやバーコードリーダが広く用いられている。RFIDリーダのうち、日立のミューチップなどのように2.45GHz帯を用いるRFIDはBluetoothの搬送波と干渉するため、実装に対して特別な工夫が必要となる。
これらのリーダはSPP (Serial Port Profile) を用いて接続するものが一般的である。

Linux

Linuxの本体であるカーネルには各種のBluetoothコントローラーのドライバーが組み込まれている。実際に利用するためのツールは主だったデスクトップ向けディストリビューションで、bluezパッケージなどの関連パッケージが用意されている。初期段階で組み込まれている場合もあり、また統合的なパッケージ管理ツールから、手軽にこれらを導入できることも多い。一般的に各種のGUI環境において、BluetoothについてのGUIツールが組み合わせられ、インジケーターなども提供される。BluezなどはAndroidにも採用されており、Androidで利用できるプロファイルはLinuxでも利用可能で、A2DP,HFP/HSP,FTP,HID,RFCOMMなどを活用できる。ただし、プロファイルは対応していても、実際にそれを活用するソフトが不足するような場合はある。
ディストリビューションの構成、バージョンによって、設定に手間がかかる場合もある。ただし、たとえば2011年10月現在のUbuntu11.10では、Bluetooth対応は標準機能に近い位置づけで、Bluetooth機能の自動認識、デバイスドライバー自動組み込みが行われる。また、Bluetooth機器の登録もウィザード機能で手軽に行えるようになっている。
実際の使い勝手も改良が進みA2DP,HFP/HSP,内蔵音源,USB音源などの混在した音源デバイスを、個別のアプリケーションごと自由に切り替えることもできるほか、A2DPホスト機能によってスマートフォンで再生する音楽を、PCに繋いだスピーカーで鳴らすこともできるようになっている。

macOS

Mac OS X v10.2.8以降から、OS標準でBluetoothワイヤレステクノロジーをサポートしている。対応するプロファイルは、DUN・HID・SPP・OPP・FTP・SYNC。更に、Bluetooth software 1.5にて、HCRP・HSPに対応する。OS X Mountain Lion (10.8) では、更にA2DPとAVRCPもサポートしている。OS X Mavericks (10.9) から Bluetooth Low Energy に対応。