Bluetooth® v5.4とは？新たな機能や特長、活用シーンなどを紹介

2023年2月、Bluetooth® SIGからBluetooth®の最新バージョンとしてBluetooth® v5.4がリリースされました。このリリースによって、従来のBluetooth®では叶わなかった通信方法も実現できるようになりました。

本記事ではBluetooth® v5.4の新たな機能や特長について紹介します。

Bluetooth®とは

Bluetooth®とは、PCやスマートフォン、キーボードなどの機器を無線で繋ぐ通信規格です。最初にペアリング設定をするだけで、自動的に機器同士を接続することができます。

他にも「国際標準規格のため幅広い機器で使用できる」「一対多の接続ができる（マルチポイント機能）」といった特長があり、便利で身近な近距離無線通信規格です。

Bluetooth®については、「Bluetooth®とBLEとは？概要や違い、特長を解説」の記事でも紹介しています。ぜひ、合わせてご覧ください。

Bluetooth® v5.4の特長

Bluetooth® v5.4の大きな特長は、PAwR (Periodic Advertising with Responses) という新しい通信方式が追加されたことと、通信データの暗号化が標準化したことの2点です。

PAwR (Periodic Advertising with Responses)

これまでのBluetooth® LE（Bluetooth® Low Energy：低消費電力の通信規格）はデータを一方通行で送信するアドバタイズ（ブロードキャスト通信）方式で、接続せずにアプリケーションデータの双方向通信を行なうことは不可能でした。

Bluetooth® v5.4のPAwRは、従来の仕組みを拡張してアドバタイジングを受信する側が応答できる方式であり、双方向通信が可能です。

双方向通信の詳細

ブロードキャスター（送信側）からデータが送信されると、オブザーバー（受信側）はそれをスキャンして受信します。オブザーバーは応答スロットに同期して応答を送信します。データはPAwRイベント（サブイベント）内で送信されます。

各オブザーバーは１つまたは複数のサブイベントと同期でき、同期したあとはその特定のタイムスロットでのみ受信します。

双方向通信時、ブロードキャスターはサブイベントの開始時にデータを送信し、オブザーバーは「応答スロット遅延」の後で、応答を送信できます。

サブイベントでは、エンドノードがごくわずかな特定の期間に絞ってスキャンしているため、消費電力を抑えることができます。

また、PAwRはサブイベントで接続リクエストを含むことができ、ACL（Asynchronous Connection-Less：非同期コネクションレス）での接続も可能です。このACL接続機能を使用することで、追加のスキャンやアドバタイジングを伴う従来の接続スキームに倣う必要はなくなります。

アドバタイズデータ暗号化の標準化

PAwRで実現する拡張性や低消費電力といった特性以外に、ITシステムではセキュリティ面も重視されます。例えば、ESL（Electronic Shelf Labels：電子棚札）のアクセスポイントとデバイス間でデータをやり取りする際は、機密性保持、改ざん防止、ネットワーク保護のための暗号化が求められます。

Bluetooth® v5.4以前では、通信データを暗号化するための方法は、コネクション型通信以外では標準化されていませんでした。

しかし、ESLアプリケーションにおけるデータ通信の大半はPAwRを通過するため、暗号化通信機能を追加する必要が生じました。そしてBluetooth® v5.4からは、通信データを暗号化と、その暗号化に必要な鍵を共有するための方法が標準化されました。ちなみに今回標準化された通信データの暗号化は、PAwRだけでなく他の通信手段でも活用できます。

この通信暗号化機能では、通信パケットのペイロード全体もしくはサブセットだけの暗号化が可能です。その際は、暗号化されるすべてのアドバタイズメントデータフィールドをカプセル化し、新しいアドバタイズメントデータタイプを追加することで実現させます。

出典：Bluetooth® SIG ノルディックセミコンダクター SIG メンバー「Bluetooth v5.4 の新機能。概要」
出典：Nordic Semiconductor「What’s new in Bluetooth v5.4: An overview」