ESP32 の Bluetooth とは
Bluetooth は、2.4 GHz 帯域内でデータを送信する無線技術です。これらのデータ パケットを送信するために、帯域幅がそれぞれ 1 MHz の 79 の指定チャネルがあります。 ESP32 の Bluetooth により、携帯電話、PC、センサーなど、複数のデバイスを接続できます。
ESP32 の Bluetooth の種類
Bluetooth の種類に関して言えば、Bluetooth の消費電力を念頭に置く必要があります。これが Bluetooth テクノロジの分割の主な理由です。 ESP32 は、低電力の IoT ベースのマイクロコントローラー ボードであり、電力をできる限り低く保つ必要があります。
Bluetooth テクノロジーの登場により、このテクノロジーの内部には複数の改善と再作成が行われています。 消費電力にもよりますが Bluetooth の 2 種類：
ESP32 の Bluetooth クラシック
Bluetooth Classic は、過去 20 年間使用されてきた Bluetooth テクノロジの基本または最初のバリエーションです。これは 2.4Ghz 帯域で動作するワイヤレス LAN テクノロジであり、Bluetooth クラシックはデータ レートに基づいて 2 つのタイプに分けることができます。
- 基本料金 (BR) ：データ転送速度1MB/sの標準電波変調です。オーディオ、場合によってはビデオの送信に使用されます。
- 拡張データ レート (EDR) : データ転送速度を 1MB/s から 3MB/s に向上させ、ハイエンド CODEC を操作できるようにするために導入されました。
Bluetooth Classic と BLE はどちらも、ISM 2.4 GHz 周波数帯域内の 2400 ～ 2483.5 MHz の範囲で動作します。ただし、従来の Bluetooth 通信は 79 チャネルのいずれかで行われますが、BLE には 40 の指定チャネルしかありません。
Bluetooth クラシックの高いデータ転送速度により、BLE では不可能な高品質のオーディオを運ぶことができます。ポイントツーポイント通信をサポートする Bluetooth クラシックは、オーディオ ストリーミング、ヘッドフォン、および車載エンターテイメント システムの標準となっています。
以下は、Bluetooth Classic の主要なアプリケーションの一部です。
- デバイス間でファイルを転送する
- ハンズフリー通話
- ワイヤレススピーカー
- ワイヤレスヘッドセット
- ワイヤレスキーボードとプリンター
ESP32 の Bluetooth Low Energy (BLE)
BLE (Bluetooth Low Energy) または Bluetooth 4.0 は、2011 年に市場に登場した基本的な Bluetooth テクノロジのアップグレード バージョンです。名前から なりました これは、Bluetooth テクノロジーの低エネルギー バージョンであると結論付けることができます。 BLE は消費電力が非常に少なく、ESP32 などのボードに最適です。
Bluetooth Classic とは異なり、常にオンになっているわけではなく、スリープ モードになり、接続が開始されたときにのみ有効になります。これにより、大量の電力を節約できます。 ESP32 は低エネルギー機能を備えているため、余分な電力を必要とせずにセンサーから少量のデータを交換できます。消費電力が非常に少ないため、長時間動作することができます。
BLE アプリケーションのリストは次のとおりです。
- 血圧モニタリング
- フィットネス デバイス
- 監視センサー
- ジオフェンシング広告
- ホームセキュリティセンサー
- IoT ベースのアプリケーション
Bluetooth Classic と Bluetooth Low Energy の簡単な比較
ここでの主な違いは、Bluetooth は大量の電力を消費し、高品質のデータを転送するのに対し、Bluetooth Low Energy は大量のデータを交換する必要がなく、バッテリで何年も動作できることです。さまざまなパラメータに基づいた比較について説明しましょう。
消費電力
Bluetooth Low Energy の主な特徴は、ボタン電池 1 つだけでデバイスを 1 年以上動作させることができるため、消費電力が少ないことです。これは、BLE デバイスが全体を通してスリープ モードのままであり、データを送信する必要がある場合にのみウェイクアップするために発生します。最大消費電流はわずか15mAです。
BLE – 勝者
デバイスの範囲
Bluetooth の範囲に関して言えば、勝者は Bluetooth Classic です。対戦相手の消費電力が非常に少なく、単一のセルで長時間動作できるためですが、この機能により Bluetooth デバイスの範囲が狭くなります。したがって、より長い範囲が必要な場合は、Bluetooth クラシックを検討する必要があります。
クラシック Bluetooth – 勝者
スループット
Bluetooth Low Energy の実際のデータ転送速度は約 100 ～ 250 Kbps ですが、Classic Bluetooth は約 2 Mbps です。そのため、高品質のオーディオ ビデオ データの転送は、BLE を使用して転送することはできません。クラシック Bluetooth が最適です。ただし、電力と遅延が少なく、データ転送量が少ない場合は、BLE が最適です。
クラシック Bluetooth – 勝者
料金
BLE デバイスは、Bluetooth Classic を搭載したデバイスと比較して非常に安価です。これが可能なのは、BLE が低消費電力アプリケーション向けに設計されているため、データ転送速度と速度が低下するためです。一方、Bluetooth Classic には複雑なプロトコルがあり、データを転送するには大きなバッテリーが必要なため、比較的高価です。
BLE – 勝者
マスターに接続されたスレーブの数
BLE デバイスは、他のバージョンと比較してより多くのスレーブ デバイスをサポートします。それはすべて、デバイス内の BLE の実装とメモリ サイズの可用性に依存します。
BLE – 勝者
接続設定速度
BLE はセットアップが簡単で、堅牢で信頼性があります。私たちのほとんどは、従来の Bluetooth スマート バンドを着用しています。スマートバンドとスマートフォンのシームレスな接続はBLEだからこそ可能です。これらのスマート デバイスはすべて、BLE のおかげで、他のデバイスとの接続を長期間維持できます。
また、Low Energy Bluetooth のほとんどの機能は、適応周波数などの Classic Bluetooth テクノロジーから取り入れられています。 Classic Bluetooth のような BLE は、デバイスのペアリングだけでなく、高度なセキュリティ認証とデータ暗号化にも同じテクノロジを使用します。これらすべての機能により、BLE はクラシック Bluetooth よりも信頼性が高くなります。
この比較から、ほとんどの点で BLE が Classic Bluetooth を上回っていると結論付けることができます。ただし、最終的には、BLE を使用するかクラシック Bluetooth を使用するかの使用方法とユーザーの好みに依存します。
BLE – 勝者
ここでは、Bluetooth Classic と BLE を簡単に比較します。
| 特徴 | ブルートゥース クラシック | Bluetooth 低エネルギー (BLE) |
|---|---|---|
| データレート | Bの場合は1Mbps EDRの場合は2～3Mbps | 最大1Mbps |
| 消費電力 | 高 (最大 1W) | 低 (0.01W-0.5W) |
| オーディオストリーミング | ほとんどのデバイスで使用されている独自のオーディオ プロトコル | 新しい LE オーディオ プロトコルは、必要なエネルギーが少なく扱いやすいため、従来のプロトコルに取って代わります。 |
| 範囲 | 限られた範囲 10m – 50m | Bluetooth 5.0 で導入された最長 1 km の見通し距離 |
| RF帯域幅 | 2.4 GHz ISM バンド (2400 ～ 2483.5 MHz) | 2.4 GHz ISM バンド (2400 ～ 2483.5 MHz) |
| チャンネル数 | それぞれ1MHzの79個のRFチャネル | それぞれ 2MHz の 40 の RF チャネル |
| 変調技術 | 基本データ レートの GFSK 拡張データ レートの 8-DPSK または π/4-DQPSK | GFSK |
| トポロジー | ピアツーピア (1:1) | ピア ツー ピア (1:1) スター トポロジ (多:1) ブロードキャスト (1:多) メッシュ (多:多) |
結論
ESP32 には、Bluetooth のクラシック バージョンと低エネルギー バージョンの両方を備えたデュアル Bluetooth テクノロジが搭載されています。 Bluetooth Classic は、より多くの電力を消費する Bluetooth の基本的な変形であり、Bluetooth Low Energy は、定期的にセンサーからデータを交換するなどの低電力アプリケーションを対象としています。この記事では、両方の ESP32 Bluetooth テクノロジの簡単な比較について説明します。