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» 2017年08月04日 11時00分 UPDATE

数式で読み解く:Bluetooth 5 高速通信の仕組み (4/4)

[Kai Ren(Bluetooth SIG),EDN Japan]
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Bluetooth 5では、どうなるのか

 Bluetooth 5では伝送速度に2種類のオプションがあります。1つ目はBluetooth v4.0/4.1/4.2と同じ1Mbpsで、2つ目は2Mbpsです。後者では、パケット形式はBluetooth v4.2からBluetooth 5まで同じで、ペイロードは251オクテットです。そのため、1Mbpsの伝送速度でのBluetooth 5のスループットはBluetooth 4.2と同じになります。

 ただし、Option機能の2Mbpsを有効にすると違いが出ます。図6にこれを示します。

図6 Bluetooth 5の2Mbpsの通信における周期 出典:Bluetooth SIG

 図6にあるように、1つの完全な周期の時間には以下が含まれます。

・「R」スロット

 空のPDUの長さは、10オクテットになります。

項目 プリアンブル アクセスアドレス ヘッダ CRC
情報量
(オクテット)
1 4 2 3

 上記の計算から、2Mbpsで40マイクロ秒かかります。

・T_IFS:150マイクロ秒

・「T」スロット

 最大データパケット長は、265オクテットになります。

項目 プリアンブル アクセスアドレス ヘッダ ペイロード MIC CRC
情報量
(オクテット)
1 4 2 251 4 3

 上記の計算により1060マイクロ秒かかります。

 つまり、Bluetooth 5におけるスループットは、以下の計算で導き出せることになります。

 理論上のBLEスループットについて、下のグラフは各BLE仕様間での相違点を示しています。Bluetooth 5の帯域幅は4.0/4.1より最大で4.6倍大きく、4.2より最大で1.7倍大きいことが分かります。高帯域幅によって通信が高速化するとともに、効率の向上および周波数帯域占有時間の減少を実現するので、これまで以上に迅速なデータ転送に適した仕様となっています。

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