WiFi と Bluetooth

WiFi (802.11)

世代の進化

重要な概念

周波数帯

2.4 GHz: 混雑（電子レンジ/Bluetooth/Zigbee がすべてここにある）, 壁透過性良好
  チャンネル 1〜13（中国）, 重複しないチャンネルはわずか3つ（1/6/11）

5 GHz: 混雑が少なく、チャンネル数が多く、帯域幅が広いが、壁透過性が悪い
  チャンネル数が多く、80/160 MHz でバンド結合可能

6 GHz (WiFi 6E/7): 新規スペクトラム, 干渉がほとんどない
  ただし壁透過性はさらに悪く、現在は屋内利用のみ

OFDM / OFDMA

OFDM (WiFi 4/5): 1回の送信でチャネル全体を使用
  → 小さなパケットでもチャネル全体を占有するため、効率が低い

OFDMA (WiFi 6以降): チャネルを RU（リソースユニット）に分割
  → 複数のデバイスが同時に送信可能、LTE に類似
  → レイテンシを大幅に削減し、多数接続時の効率を向上

例え: OFDM = 1車線, OFDMA = 多車線

MIMO / MU-MIMO

MIMO: 複数のアンテナで同時送受信
  2×2: 2送信 2受信（一般的なスマートフォン/ノートPC）
  4×4: 4送信 4受信（ハイエンドルーター）

MU-MIMO: 複数のクライアントへ同時にデータ送信
  WiFi 5: ダウンリンクのみ, WiFi 6: アップ/ダウンリンク両方対応

MLO (Multi-Link Operation) — WiFi 7

2.4G + 5G + 6G の複数周波数帯を同時に使用して送信
→ より高いスループット + より低いレイテンシ + より高い信頼性
→ 1つの周波数帯が干渉を受けても、もう一方へシームレスに切り替え可能

Bluetooth (Bluetooth)

Classic vs BLE

BLE バージョン

4.0: 基本 BLE
4.2: セキュリティ強化, パケット長拡張
5.0: 2M PHY, 長距離エンコーディング, ブロードキャスト拡張
5.1: アドバタイジング指向 (AoA/AoD → センチメートル単位の位置決め)
5.2: LE Audio, 同期チャネル（TWSイヤホン向け）
5.3: チャネル分類, 接続サブイベント
5.4: 周期性ブロードキャスト応答（電子値札向け）

実際、BLE 4.2 でほとんどのユースケースは十分です
5.0以降は主に: より高速、より遠距離、より省電力をもたらす

BLE 接続フロー

① アドバタイズ (Advertising)

② スキャンリクエスト (Scan Request)

③ スキャンレスポンス (Scan Response)

④ 接続リクエスト (Connection Request)

連続オーディオ → Classic (A2DP)
断続的なデータ送信 + 低消費電力 → BLE
iOS バックグラウンド通信が必要 → BLE (Apple は BLE に最適化されている)
HID キーボード/マウス → BLE (GATT 上の HID)
ファイル転送 → Classic (または WiFi Direct)
TWS イヤホン → BLE 5.2以降 (LE Audio)

2.4GHz は WiFi + BT + Zigbee + Thread + 電子レンジ の戦場

WiFi と BT は同じデバイス内に共存している:
  → 時間分割多重 (TDM): アンテナを交互に使用
  → 共存インターフェース: Bluetooth が WiFi に「パケットを送信する」と伝え、WiFi が一時停止

実装: ほとんどの WiFi/BT 複合チップには内部に共存メカニズムがある
     (MTK/Realtek/Broadcom/Qualcomm はそれぞれ独自の実装を持つ)
ドライバ側の問題により共存が無効化されることが多い（例: MT7927）

消費電力機器では、WiFi と BT はほぼ常に同一チップ
  MT7921/7925/7927 (MTK)
  AX200/AX210 (Intel)
  BCM シリーズ (Broadcom)

ホストには PCIe/USB/SDIO インターフェース経由で接続
Bluetooth 部分は通常、USB を介して HCI インターフェースとして公開される