Bluetooth メッシュ ネットワークとは何ですか?またその仕組みは何ですか?

Bluetooth 標準の開発を監督する組織である Bluetooth SIG は、Bluetooth メッシュの仕様を発表しました。Bluetooth メッシュは、さまざまな IoT (モノのインターネット) およびデバイス向けの、より信頼性が高くスケーラブルなソリューションであると考えられている Bluetooth LE デバイス用のメッシュ ネットワーキング構造です。ホーム オートメーション デバイス間で相互作用し、情報を交換するために低エネルギー ネットワーキング テクノロジを必要とするホーム オートメーション デバイス。 Bluetooth SIG によると、この技術は少なくとも Bluetooth v4.0 以降を使用するデバイスですでに利用可能であるため、遅かれ早かれあなたの近くのデバイスに導入されることが期待できます。それでは、Bluetooth メッシュ ネットワークと、それがあなたや私のような主流の消費者にとって何を意味するのかをさらに詳しく見てみましょう。

Bluetooth メッシュ ネットワークとは何か、そしてそれが今後消費者にどのようなメリットをもたらすかを理解するために、まずメッシュ ネットワーク テクノロジとはそもそも何なのかを見てみましょう。

メッシュ ネットワークとは何ですか?またその仕組みは?

メッシュ ネットワークは、有線または無線のネットワーク トポロジの一種であり、各ノードが互いに接続され、ネットワークのデータを中継して、シームレスな接続を実現します。これは消費者向けテクノロジーの分野では比較的新しい現象ですが、実際にはかなり古くから存在しており、これまで主に医療分野や軍事で商用用途に使用されてきました。ただし、このテクノロジーはビーコン、産業オートメーション、スマート ホーム デバイスなどのIoT アプリケーションにとって重要な要素となるため、今後数日でさらに人気が高まることが予想されます。

実際、WiFi Alliance (WFA) は、Google Home、 Google WiFi 、 Google OnHubなどのデバイスで WiFi メッシュをサポートし、テクノロジーを消費者分野に導入することを主導してきました。では、実際にはどのように機能するのでしょうか?メッシュ ネットワーク デバイスには実際には複数のノードが含まれており、通常、そのうちの 1 つがネット接続のゲートウェイとして機能します。各ノードが 1 つのアクセス ポイント (「ホットスポット」と呼ばれることが多い) と通信する従来のネットワークの代わりに、メッシュ ネットワーク内のすべてのノードが相互に通信し、信号を増幅して範囲を拡張します。理論的には、範囲は無限に拡張でき、ネットワーク内のデバイスの数によってのみ制限されます。

安価なレンジ エクステンダーでも、高価なメッシュ ネットワーク キットが約束する機能の多くは実行できますが、メッシュ キットが従来のレンジ エクステンダーに勝る領域の 1 つは、速度の点です。通常、メッシュ ネットワークではネットワーク速度が大幅に低下することはありませんが、周知のとおり、レンジ エクステンダーには接続が遅くなるという厄介な傾向があります。メッシュ ネットワークは広いエリアにわたってシームレスな接続を提供すると約束されているため、「ホットスポット」を探し回る時代はおそらく終わり、そうでない段階では既存のテクノロジーを使用して都市全体を接続するためにワイヤレス メッシュ ネットワークが使用される可能性が十分にあります。遠い将来。

WiFi メッシュが消費者に迷惑な「デッドゾーン」を取り除き、家の隅々までシームレスなインターネット接続を提供するのにどのように役立っているかを見てきましたが、WiFi が唯一のワイヤレス テクノロジーではないことを認識することが重要です。独自のメッシュネットワークを持つことができます。その一例として、フィリップスは、スマート照明製品の人気の「Hue」シリーズにすでに「 ZigBee 」と呼ばれるIEEE 802.15.4ベースの仕様を使用しており、現在Bluetooth SIGがBluetoothメッシュ用の独自の仕様をリリースしているため、両者の間で興味深い競争が行われている。今後、さまざまなプラットフォームが検討される可能性があります。

Bluetooth メッシュ ネットワークとは何ですか?また、接続性はどのように向上しますか?

簡単に言うと、Bluetooth メッシュは基本的に、Bluetooth テクノロジーを使用してデバイスを接続するメッシュ ネットワークです。 Bluetooth LE (Low Energy) で動作し、 Bluetooth v4.0 以降と互換性があります。そうは言っても、これらの規格に準拠するすべての製品が実際に互換性があるわけではありません。なぜなら、今週初めの Bluetooth のプレス リリースによると、「(ファームウェア アップグレードを通じて) アップグレード可能に設計された製品のみが Bluetooth メッシュをサポートするように強化できるからです」 ”。 Bluetooth チップで利用可能なメモリの量も、デバイスがそのテクノロジーと互換性があるかどうかを決定するもう 1 つの要素です。

Bluetooth SIG は、自社のテクノロジーを IoT アプリケーションにより適したものにすることに取り組んできました。そのため、多くの業界関係者は、同組織が昨年 12 月にメッシュ ネットワークについて一言も触れずに Bluetooth 5 標準を発表したことを少し意外だと感じました。 IoT の出現は、メッシュ ネットワークの不在がワイヤレス接続オプションとしての Bluetooth にとって重大な問題になり始めたことを意味しました。メッシュ ネットワークが正式に Bluetooth の一部となった今、このテクノロジーはより広い範囲、より高速なデータ転送、および他のテクノロジーとの相互運用性をもたらすことが期待されています。

特に通信範囲の拡大は、ホーム オートメーション環境での Bluetooth の導入を促進し、Bluetooth v4.0 以降のデバイスが単一の建物内だけでなく、複数の建物間でも相互に接続できるようになります。また、Bluetooth ビーコンは 2013 年に発表されたにもかかわらず、実際には意味のある形で普及していないため、Bluetooth ビーコンに必要な推進力を与える可能性もあります。Bluetooth ビーコンにより、 Bluetooth 対応の通信が可能になります。デバイスは相互に通信し、ペアリングを必要とせずに、特定のエリア内の Bluetooth デバイスのメッセージング、追跡、位置特定に使用できます。

ビーコンとは別に、Bluetooth メッシュはロボット産業にも役立つと期待されており、AI ベースのロボットは Bluetooth メッシュを介して相互に通信できるようになります。この技術は、エネルギー管理、スマートシティアプリケーション、センサーネットワーク、産業オートメーション、IIoT （産業用モノのインターネット）など、他のさまざまなアプリケーションでも活用されることが期待されています。 Bluetooth SIG は、この技術がすでにホームおよびオフィス オートメーション市場、特にスマート ライト ベンダーからの関心を集めていると主張しています。

Bluetooth メッシュ ネットワークは安全ですか?

スマート デバイスに対する最近のMirai および BrickerBot 攻撃を考慮すると、IoT に関して多くの人が真っ先に気にするのはプライバシーとセキュリティの懸念です。では、Bluetooth メッシュ ネットワークは安全なのでしょうか、それともハッカーやサイバー犯罪者が悪用できる大きなセキュリティの抜け穴があるのでしょうか? Bluetooth SIG によると、この技術は「 256 ビット楕円曲線と帯域外認証」を使用してネットワークにデバイスを追加し、ネットワーク内のすべての通信は128 ビット AES-CCM キーで暗号化され、 64 ビットの AES-CCM キーで認証されます。 -ビット認証 (最大 1088 ビットまで増加可能) によりブルート フォース攻撃を防ぎます。さらに、暗号化と認証はアプリケーション層だけでなくネットワーク層でも適用されるため、ネットワークを形成するノード（デバイス）は、別のアプリケーションキーを使用しないと解読できない暗号化されたコンテンツのみを中継できます。

リプレイ攻撃を防ぐために、Bluetooth SIG は、すべてのメッセージに新しいシーケンス番号を付け、送信されるすべてのパケットを難読化することを義務付けています。これにより、誰かがパケット スニッフィングに頼っている場合でも、ユーザーの ID が保護されるはずです。 ECDH テクノロジーは中間者 (MITM) 攻撃を防止するために使用され、ゴミ箱攻撃は、削除されたすべてのデバイスをブラックリストに登録するキー更新手順を使用して防止されます。 Bluetooth SIGはまた、「物理的に安全でないデバイス攻撃」や「訪問者攻撃」を防ぐための手順が整備されているとも述べている。

Bluetooth メッシュ ネットワークはエンドユーザーに直接的なメリットをもたらしますか?

Bluetooth メッシュ ネットワークは今後さらに一般的になることが予想されますが、ほとんどの使用例は本質的に商用であることを認識することが重要です。そのため、すべての Bluetooth スピーカーに音楽をストリーミングできることを期待している場合は、あなたの家の中でこのテクノロジーを使えば、今すぐその考えに終止符を打つことができます。これは、これらのデバイスがベーシック レートまたはエンハンスド データ レート テクノロジを使用しており、これらのテクノロジは継続的なワイヤレス接続用に設計されており、オーディオ ストリーミング用に最適化されているためです。

ただし、メッシュ ネットワークでは、ショート バースト ワイヤレス接続用に特別に設計され、複数のデバイスとのネットワークに対応する Bluetooth LE が使用されます。これで、自宅で Bluetooth メッシュを毎日使用するという壮大な夢はすぐに終わりますが、良い点は、Bluetooth スピーカーと Bluetooth メッシュで使用されるさまざまな規格のおかげで、音楽のストリーミングを継続できることです。また、Bluetooth メッシュ ネットワークの途中でも、携帯電話、ラップトップ、スマートウォッチの Bluetooth 接続をあらゆる用途に使用できます。

Bluetooth メッシュ ネットワークが商用展開されるのはいつ頃になるでしょうか?

技術的には、 Bluetooth メッシュ ネットワーキングはすでに展開されており、メーカーは自社のデバイスを Bluetooth SIG で認定することができます。ただし、デバイスを認定するプロセスは最初から開始する必要があるため、製品を登録できるようにするには、新しいデバイスか、その目的のために特別に変更されたデバイスのいずれかである必要があります。これが基本的に意味するのは、たとえ技術的な観点から Bluetooth メッシュと互換性のある製品を持っていたとしても、現状では規格に適合する可能性はまだないということです。将来的にはメッシュネットワークの一部になることができます。

関連項目: Bluetooth 5 とは何ですか?知っておくべきことすべて

Bluetooth メッシュ ネットワークの将来

私たちは差し迫った IoT 革命の初期段階にすぎず、この分野の開発のほとんどはまだ実験段階にあります。将来がどうなるかは誰も確かなことは言えませんが、おそらく、新しい技術で限界をどこまで押し広げられるかを研究している今日の研究者によって、よりつながりのある未来のための基礎が築かれつつあるのでしょう。そうなると、Bluetooth メッシュ ネットワーキングは、いつか家庭やオフィスだけでなく、今世紀末までに普及すると予想されるスマート シティ全体を接続する優れたテクノロジーになるかもしれません。

Bluetooth メッシュについてかなりの情報を収集しましたが、その将来には何があると思いますか? ZigBee のような比較的確立されたワイヤレス メッシュ テクノロジーと競合できるでしょうか?以下のコメントセクションでお知らせください。