Bluetooth Low Energy (LE)

Bluetooth Low Energy（LE）は、2010年に Bluetooth 4.0 とともに導入された、短距離・低消費電力向けに最適化された無線通信プロトコルです。Bluetooth Classic とは異なり、LE はバッテリー駆動機器や断続的な通信に特化しており、ウェアラブル機器、センサー、IoT アプリケーションに最適です。

周波数と変調方式

Bluetooth LE は 2.4 GHz ISM バンドで動作し、2 MHz 間隔で 40 チャネルを使用します：

• データチャネル： 37

• アドバタイズチャネル： 3

変調方式には GFSK（Gaussian Frequency Shift Keying）が使用されます。以下のような複数の物理層（PHY）オプションが定義されています：

• LE 1M PHY： データレート 1 Mbit/s（標準）

• LE 2M PHY： データレート 2 Mbit/s（高速伝送）

• LE Coded PHY： 125 kbit/s（S=8）または 500 kbit/s（S=2）、FEC（誤り訂正）による長距離伝送対応

これらの PHY により、通信速度と到達距離のバランスを柔軟に調整でき、かつ高いエネルギー効率が保たれます。

主な用途

Bluetooth LE は、低電力かつ短時間のバースト通信が求められる用途に広く使われています：

• ヘルスケア・フィットネス： 心拍数モニター、温度センサー、フィットネストラッカー

• 産業・スマートホーム： BLE ビーコン、人感センサー、照明制御

• 周辺機器： BLE HID（キーボード、マウス）

• ブロードキャスト用途： ビーコン配信、拡張アドバタイズ（Bluetooth 5以降）

データ通信には Generic Attribute Profile（GATT） が使用され、あらかじめ定義されたサービスとキャラクタリスティックに基づいて構造的な通信が行われます。

Bluetooth Classic との違い

BR/EDR と比較して、Bluetooth LE には以下のような特徴があります：

• 消費電力が大幅に少ない

• 接続プロセスやスリープモードが最適化されている

• A2DP や SPP など従来のプロファイルは非対応

• One-to-Many 広告や GATT ベース通信をネイティブでサポート

Bluetooth LE は Bluetooth Classic の連続的なデータスループットには達しませんが、効率的な短時間の通信に優れています。