技術屋みやびまん

自称技術屋のオッチャン。技術の進歩が速すぎます。覚書のペタペタ張り付ブログです。

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【通信技術】無線LAN、Bluetooth、NFCの違い

『 家電量販店などの店頭では、ワイヤレス機器の存在感が増す一方だ。パソコン向けの周辺機器をはじめ、デジタルカメラや家電、健康機器などさまざまな分野で無線通信機能が採用されるようになっている。
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 ここで重要なのは、無線の接続方法も多様化していること。最近は、スマートフォンをパソコンなどと無線LAN接続してルーター代わりにするテザリングが一般的になっているが、iPhoneなど一部のモデルは消費電力の低いBluetooth接続でもテザリングを利用できる。NFC(Near Field Communication)を組み合わせた無線LANルーターもある。NFC対応スマートフォンの無線LAN接続を簡単にする仕組みだ。
 さまざまな用途に広がりを見せているワイヤレス機器だが、それに応じて使い分けが分かりづらくなっているのも事実。3つの規格でつなぎ方や用途、長所と短所が異なるからだ。それらを理解するために、まずはそれぞれの方式ごとの仕組みや特徴について解説しよう。  
 
 3つの規格を特徴付けているのは、それぞれの仕様における方向性と想定される用途だ。まずは仕様が比較的近い無線LANとBluetoothの違いから見ていこう。
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 無線LANは「Wi-Fi」とも呼ばれる規格で、周波数帯は2.4GHzと5GHz。通信範囲は数十m前後と広い。屋内の有線LAN環境を置き換えて、たくさんの機器をつなぐのに適している。1999年に通信速度が11MbpsのIEEE 802.11bが登場して普及が始まり、通信速度の向上が図られてきた。最新のIEEE 802.11ac Draftでは理論値で約6.9Gbpsになる。
 一方、Bluetoothは2.4GHz帯を利用しており、当初の最大通信速度は1Mbps。2009年に策定した「HS」と呼ぶモードでも最高24Mbpsだ。通信距離は3段階の規定があり、Class 1で100m、Class 2で10m、Class 3で1mと幅がある。実際に利用されている範囲は、Class 2に当たる半径10m程度が一般的だ。
 Bluetoothは、速度や通信距離で無線LANに劣るが、省電力性という点で優れる。通信をしてないときに、処理を最低限に抑える動作モードを標準で備えているためだ。キーボードなど電池で駆動する低消費電力機器との接続に向いている。
 Bluetooth 4.0以降からは、消費電力をさらに大きく削減できるLE(Low Energy)と呼ばれる仕様を追加した(図4)。機器同士の接続に使う電波のチャンネルを79個から3個に減らし、検出時間を短縮させることで電力消費を抑えるモードである。ボタン電池1個で駆動するような身に着けるタイプの小型機器などに最適とされる。ただしLEは、従来のバージョンでは利用できない。LE接続の場合は、バージョン4.0対応の機器同士でつなぐ必要がある。
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無線LANの場合、親機(アクセスポイント)を中心としたネットワークを構成し、データのやり取りも親機と子機、または子機同士で可能である。しかし、Bluetoothの場合、複数の機器を接続したときのネットワーク構成はイメージしづらい。
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 実は、Bluetoothにも親機(マスター)が存在する。親機は複数の子機(スレーブ)と接続でき、通信の制御を担って「ピコネット」と呼ぶネットワークを構成する。通常は接続する側が親機、接続される側が子機になる。パソコンなどは親機になっている場合が多い。無線LANと違い、親機を介した子機同士のやり取りはできない。Bluetoothの接続は基本的に1対1で、通常だと別の機器を経由した通信には非対応なのだ。
 関係を複雑にしているのは、子機が別のピコネットの親機にもなれること。この場合、1台が親機と子機を兼ね、ピコネット同士を結ぶような形になる。ただし、ピコネット間のやり取りはやはりできない。
 
 無線LANとBluetoothでは接続手順にも違いがある。無線LANの場合、親機側で設定したSSIDや暗号化キー(パスワード)を、子機側で入力することでつながる。一方、Bluetoothは、片方の機器からもう片方の機器を検出する。双方に同一の数字(パスコードまたはパスキー)が表示され、それぞれ認証すると接続対象を登録(ペアリング)し、接続される仕組みだ。具体的な手順は機器によって異なり、自動的に処理される場合もある。マウスやヘッドホンなど、単体でコード入力できない機器の接続を考慮した仕様だ。
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 ほかの2つと比べて、仕様や用途が大きく違うワイヤレス規格がNFCだ。NFCはICカード向けの規格で、国内の「FeliCa」や欧州向けの「ISO 14443 Type A」、運転免許証などで利用される「ISO 14443 Type B」などのICカード向けチップの通信方式を統合したものだ。通信距離は最大でも10cm程度と短いが、そのぶん情報は盗まれにくい。通信速度は最大424kbps。大量のデータのやり取りには向かない。
 NFCの主な機能は3つある。ICカードを読み書きする「リーダー/ライター」、端末をICカードとして使う「カードエミュレーション」、そして「端末間通信」だ。端末間通信では、端末同士を接触させるだけで、連絡先など比較的小さなデータを交換できる。
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 NFCで読み書きできるICタグも販売されている。ICタグとはICチップを埋め込んだ小型記憶媒体。最近はICタグを活用したサービスやアプリが登場している。
 NFCの規格では無線の通信制御に関する部分しか定めていない。決済サービスなどで発生する個人情報を扱うには、各方式に対応したセキュリティチップが不可欠。どのセキュリティチップを搭載するかはメーカーの判断次第だ。ただ、複数のチップを搭載することは実装面積や製造コストの増大につながる。
 パソコンやスマートフォンの場合、国内ではおサイフケータイなどで使われるFeliCaが普及しているため、FeliCa以外の方式だと決済などで利用できる場面が少ない。このため、2012年以前はNFCの対応が進まず、国内メーカー製品の大半はFeliCaに対応する通信制御チップとセキュリティチップを搭載していた。
 一方、海外系メーカー製品の一部はNFCに対応していたが、国内向けであるFeliCaのセキュリティチップを採用したものは皆無だった。2012年になると、KDDI(au)やNTTドコモなどがFeliCaとNFCに両対応のスマートフォンを発売した。パソコンでも同様の対応が進められている。
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 なお、NFC対応のロゴだけだとFeliCaへの対応は分からない。FeliCaへの対応は機器ごとに異なるので、個別に確認した方がよい。
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『 無線LANの代表的な規格である「Wi-Fi」の普及促進を目的とする業界団体「Wi-Fi Alliance」は米国時間2014年9月15日、「Wi-Fi Direct」について機能の拡張と新しい認定プログラムを発表した(発表資料)。
 Wi-Fi Directは無線LANルーターを経由せずに、デバイス同士がダイレクトに無線通信するための規格。Wi-Fi Direct対応デバイスはアクセスポイントを内蔵しており、通信に際しては、WPA2の暗号化などWi-Fiが備えるセキュリティ機能を利用できる。Wi-Fi Directを利用することで、ユーザーは無線LAN環境が存在していない場所でも、デバイス間のファイル転送、ビデオ画像のミラーリング、Wi-Fi Direct対応プリンターからの印刷などを実行できるようになる。
 今回の拡張機能を対象とする認定プログラムはすでに8月からスタートしており、新しい開発者向けツールキットの配布も開始している。主な拡張ポイントは、これまでユーザーまかせにしていたWi-Fi Directの接続設定を、個々のアプリケーションの一部として実行できるようにしたこと。「ユーザーはシングルステップでデバイスやサービスを発見し、接続、実行できるようになる」。最新のツールキットには、そうした新機能をアプリケーションに実装するためのモジュールが追加されているという。
 現時点でWi-Fi AllianceはWi-Fi Directについて、以下の4つのサービスの認定プログラムを実施している。
  • Wi-Fi Direct Send:1台もしくはそれ以上のデバイスが、最低限のユーザー介入でコンテンツを迅速かつ簡単に送受信できる。
  • Wi-Fi Direct Print:1つのコマンドで、スマートフォン、タブレット、PCから直接文書を印刷できる。
  • Wi-Fi Direct for DLNA:DLNA相互運用性ガイドライン準拠のデバイス同士がストリームコンテンツ接続前にお互いを発見できる。
  • Miracast:デバイスは、Wi-Fi Directの最新デバイスサービス発見メカニズムを実装し、スクリーンミラーリングと表示をワンステップで可能とする。
 
 Wi-Fi Allianceは、Wi-Fi Direct拡張機能の実環境テストに利用するデバイスとして2014年9月現在、以下の機種を挙げている。
  • Google Nexus 10
  • Marvell Avastar 88W8797 802.11 a/b/g/n リファレンスデザイン
  • MediaTek MT6592+6625 Phone
  • Qualcomm Snapdragon 800ベースでXSPAN 802.11n の接続性を備えたLinux Android System
  • Realtek 2x2 11a/b/g/n/ac MiniCard
  • セイコーエプソンの100-120v、100w、WFDS PWG Raster Print Service リファレンスデザイン
 Wi-Fi Directの認定プログラムは2010年10月にスタートし、認証を受けたデバイスは2014年8月の時点で「コンピュータと周辺機器」が13%、「家電」が50%、「電話端末」が33%を占めているという。調査会社の米ABI Researchによると、2014年にはおよそ11億台のWi-Fi Direct対応デバイスが出荷される見通し。』
 
 

 
 

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