2.4GHz帯の電波
Bluetoothは2.4GHz帯(産業・科学・医療用(ISM)帯域)で動作します。この帯域は、Wi-Fi、Zigbee、電子レンジ、ベビーモニター、そして数え切れないほどの独自機器によって共有されています。この混雑した帯域内で、Bluetoothは2MHz幅のチャネルを40個に分割しています。そのうち、37、38、39の3つだけが、ビーコンの存在を知らせる短いバーストであるアドバタイジングパケット用に予約されています。この3つのチャネルを分離しておくことは、プロトコルの見落としではなく、意図的な生存戦略です。
混雑した帯域における衝突回避
40本の細い車線が1本の高速道路に合流する様子を想像してみてください。もしすべての車が同じ車線を選べば、玉突き事故は避けられません。Bluetoothのアドバタイジングチャネルは、まるで交互に配置された入口ランプのようなものです。チャネル37(2402MHz)、38(2426MHz)、39(2480MHz)は、帯域の最下部、中間、最上部に位置します。この間隔によりスペクトル距離が最大化され、2つのアドバタイザーが互いの送信を妨害する可能性が低くなります。携帯電話、タブレット、ワイヤレスヘッドフォンで混雑したカフェでも、チャネル37のビーコンは聞こえますが、チャネル38または39のビーコンはクリアなままです。
Wi-Fiの重複の緩和
Wi-Fiチャネル1、6、11は20MHz幅で、Bluetoothのアドバタイジングパケットが出現するほぼ正確な位置にあります。チャネル1は37と重複し、チャネル6は中間帯域にまたがり、チャネル11は39に侵入します。3つのアドバタイジングチャネルの間隔を大きくすることで、BluetoothはWi-Fiトラフィックが1つの領域で飽和状態になったとしても、他の2つのチャネルは利用可能な状態を維持します。 2426MHz(チャンネル38)でブロードキャストしているフィットネストラッカーは、近くのノートパソコンがWi-Fiチャンネル6でNetflixをストリーミングしている場合でも、スマートフォンに届きます。
周波数ホッピング耐性
クラシックBluetooth接続は、79個の1MHzチャンネルにまたがる適応型周波数ホッピング(AFH)を使用しますが、アドバタイザーはホッピングせず、同じ場所に留まります。固定されながらも広く離れたチャンネルにより、アドバタイザーは周囲のホッピングするトラフィックにもかかわらず、受信される可能性が高くなります。2402MHzで干渉が急増した場合でも、リスナーは次のホップサイクルを待たずに2426MHzまたは2480MHzでビーコンを受信できます。この冗長性はプロトコルに組み込まれており、偶然に任せているわけではありません。
規制と電力制約
規制当局は、2.4GHz帯の送信電力とデューティサイクルに厳しい制限を課しています。Bluetoothはアドバタイジングチャンネルを間隔を空けることで、消費電力を最小限に抑えながら規制遵守を実現しています。ビーコンは、帯域全体をスイープする代わりに、3つの別々のチャネルで3つの短いパケットを送信するだけで済むため、バッテリー寿命を延ばし、法定の放射制限を遵守できます。
周波数間隔の不一致が現実世界でもたらす影響
隣接するチャネル(例えば、2402MHz、2404MHz、2406MHz)を使用する初期の独自仕様のビーコン設計では、共存の問題がすぐに発見されました。高密度な導入では衝突率が急上昇し、検出漏れや測距の不安定化を引き起こしました。これらのシステムを公式の37-38-39間隔に再設計することで、信頼性は一夜にして回復しました。この教訓は明らかです。スペクトルの余裕は必ず必要になるのです。
新たな脅威に対する将来的な対応
IoTセンサー、Threadネットワーク、そして今後登場するWi-Fi 6E拡張機能によってISMバンドがますます混雑する中、Bluetoothアドバタイジングチャネルの固定間隔は安定した基盤となります。エンジニアは、メッシュネットワーク拡張、方向探知パケット、低消費電力オーディオといった新機能を設計する際に、スペクトルがラッシュアワーのような混雑状態であっても、基本的な広告レイヤーが確実に聞こえるという確信を持つことができます。
結論
Bluetooth広告チャネルを意図的に分離することは、エンジニアリングの先見性を示す教科書的な例です。ノイズの多い電波ジャングルの中に3つのビーコンを遠く離れた場所に配置するというプロトコルは、回復力、共存性、そしてバッテリー寿命を一挙に実現します。次に2402MHzでビーコンが鳴っているのを見かけたら、2426MHzと2480MHzのビーコンは単なる隣人ではなく、デバイスが喧騒の中でも常に自分の声を届けられるようにする、戦略的な守護者であることを思い出してください。
