--- title: WiFi と Bluetooth url: https://doc.liz6.com/ja/hardware/07-wireless-communications/01-wifi-and-bluetooth locale: ja area: hardware tags: - hardware - wireless-communications date: 2026-06-30 modified: 2026-07-16 description: WiFi と Bluetooth WiFi (802.11) 世代の進化 | 世代 | IEEE | 周波数帯 | 最大速度 | 主要技術 | 年代 | |------|------|----------|----------|----------|------| | WiFi 4 | 802.11n | 2.4/5 … --- # WiFi と Bluetooth ## WiFi (802.11) ### 世代の進化 | 世代 | IEEE | 周波数帯 | 最大速度 | 主要技術 | 年代 | |------|------|----------|----------|----------|------| | WiFi 4 | 802.11n | 2.4/5 GHz | 600 Mbps | MIMO, 40MHz | 2009 | | WiFi 5 | 802.11ac | 5 GHz | 6.9 Gbps | MU-MIMO, 160MHz, 256QAM | 2013 | | WiFi 6 | 802.11ax | 2.4/5 GHz | 9.6 Gbps | OFDMA, 1024QAM, TWT | 2019 | | WiFi 6E | 802.11ax | +6 GHz | 6 と同等 | 6GHz のクリーンスペクトラムを追加 | 2021 | | WiFi 7 | 802.11be | 2.4/5/6 GHz | 46 Gbps | 320MHz, 4096QAM, MLO | 2024 | ### 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 | 特性 | BR/EDR (Classic) | BLE (Low Energy) | |------|-------------------|-------------------| | 物理チャンネル | 79個の 1MHz | 40個の 2MHz | | 速度 | 1〜3 Mbps | 125kbps〜2Mbps | | 消費電力 | ~1W (連続) | ~0.01〜0.5W | | レイテンシ | ~100ms | ~3ms | | トポロジー | ピコネット (Piconet) | スター/ブロードキャスト/Mesh | | オーディオ | A2DP/HFP | LE Audio (LC3) | | 主な用途 | スピーカー/ヘッドセット/カーナビ | ウェアラブル/IoT/ビーコン | ### 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 BLE 接続確立フロー: アドバタイズ → スキャンリクエスト/レスポンス → 接続リクエスト ペリフェラル (Peripheral) セントラルデバイス (Central) 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) ⑤ 接続確立 接続パラメータは応答速度と消費電力のトレードオフを決定します: 接続間隔 (Connection Interval) は 7.5ms〜4s —— 短い = 低レイテンシ/高消費電力, 長い = 高レイテンシ/低消費電力。 レイテンシ (Slave Latency) = スレーブが応答をスキップできる回数; 監視タイムアウト (Supervision Timeout) = 応答がない状態でどのくらい経過すると接続が切断とみなされるか。 ### Classic Bluetooth vs BLE 選定ガイド ``` 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) ``` --- ## WiFi と Bluetooth の共存 ### 同周波数帯干渉 ``` 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） ``` ### 複合チップ ``` 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 ``` --- *キーワード: WiFi6, WiFi7, 802.11ax, OFDMA, MIMO, BLE, GATT, LE Audio, 共存*