AndroidスマホをBluetoothで100メートル通信させる方法

スマートフォン相手だって100m飛ばしたい

XperiaZ1
今やスマートフォンには欠かせない無線規格のひとつとなったBluetoothですが(使うかどうかは別として)、多くのデバイスはClass2対応であるため、想定されている通信距離はせいぜい10m程度です。これはスマートフォンと接続されるBluetooth機器はキーボードやヘッドホンなどのコンシューマ機器がメインであり、スマートフォンと近距離で使用することが想定されているため、Class2で十分ということでしょう。

産業用機器を「屋外」や「工場などの広い敷地内」で通信させようとした場合、10m程度では物足りないと思ったことありませんか?

もし持ち運びしやすいスマートフォンやタブレットの特性を活かし、100m離れた場所から装置を操作できるようになれば、使い勝手が良さそうです。御社のお客様にも喜んでもらえ、御社機器が評判になること間違いなしです。

ではどうするか?
100m飛ばすためには、100mタイプのClass1BluetoothモジュールZEAL-S01とClass1対応スマホを使いましょう。

Xperia Z1とNexus5はBluetooth Class1対応のAndroidデバイス

Class1対応のAndroidデバイスをお探しの方、朗報です!
Xperia Z1とNexus5はスマートフォンなのにBluetooth Class1に対応しているんです。
Xperia(TM) Z1 SOL23|スマートフォン | au
Nexus 5 – Google

XperiaシリーズはZ1に限らず、多くのモデルがClass1で登録されているようです。
また、たまたま手元にあったNexus5を調べてみたところ、こちらもClass1に対応していることがわかりました。 XperiaはClass1対応 説明書に「Class1」と記載されています。

XperiaのEPL登録内容 Xperia Z1のBluetooth登録内容を見ると、Class1で登録されていることがわかります。

Bluetoothの通信距離とは?

ここでBluetoothの通信距離についておさらいです。

Class最大出力想定される通信距離

Class1 100mW およそ100m程度
Class2 2.5mW およそ10m程度
Class3 1mW およそ1m程度

Bluetoothは電波強度の上限によって3つのクラスに分けられます。
世に出回っている多くのBluetoothデバイスがClass2、一部がClass1です。Class3対応という商品はほとんど見かけません。

ここで注意する点が2つ。

Class1と言っても最大出力には幅があり、通信距離は異なる

Class1の最大出力は100mWと定められていますが、全てのClass1デバイスが100mW出せるわけではありません。最大出力がClass2(4mW)以上、100mW以下であれば、例えば10mWのデバイスも、50mWのデバイスも、Bluetoothの規格上は全てClass1に分類されます。従って、同じClass1対応のデバイスでも、通信距離には違いがあるので注意が必要です。

また、使用する地域(国)によっても、出力可能な電波の強さはバラバラです。日本の電波法では、およそ50mW程度までしか出せません。他の国ではもっと出せたり、逆にそこまで出せなかったりとマチマチです。弊社のClass1モジュールZEAL-S01は日本の電波法の上限に設定されています。

アンテナの種類やパワーアンプの有無なども通信距離に影響する。

また、同じClass1対応デバイスでも、ハードウェア的な違い、例えばアンテナの種類やパワーアンプの有無によっても通信距離が影響します。同じ出力設定になっていても、アンテナやパワーアンプの性能によって受信感度がよくなり、結果的に通信距離が伸びる可能性があります。

実際にXperia Z1とNexus5のBluetooth通信距離を計測してみた

では実際にClass1対応スマホXperia Z1, Nexus5とZEAL-S01を通信させてみましたので、その結果をご紹介します。

計測方法

マスター: Xperia Z1(KDDI SOL23) or Nexus5

スレーブ: ZEAL-S01

  1. ZEAL-S01はUSBアダプタでPCに接続し、Teratermを使ってスキャン状態(待受状態)にしておきます。
  2. Xperia(Nexus5)とZEAL-S01をペアリング後、BluetoothChat for ZEALを使ってSPP接続します。
  3. Bluetooth接続後、Teratermにテキストを入力し続け、ZEAL-S01からXperia, Nexus5へデータを送り続けます。BluetoothChatでデータを受信していることを確認します。
  4. BluetoothChatでデータ受信ができなくなるまでZEAL-S01とスマホを遠ざけていき、途切れた時点での距離を計測します。

スレーブ側はZEAL-S01 ZEAL-S01はPCに取り付けた状態で通信させました。

計測はオフィス前の路地 計測はオフィス前の路地で実施。

計測結果

Xperia, Nexus5ともに100メートル近く通信できることが確認できました! 計測結果マップ 計測後、Googleマップで確認してみたところ、およそ100メートル程度通信できていたことがわかりました。

通信距離計測結果 データ通信が途切れたところから撮影した写真です。少しわかりづらいですが、白い軽トラが停まっているところにZEAL-S01のPCがあります。結構遠くまで飛んでいることがわかります。

計測風景ちなみにさらに離れてみましたが、大通りを渡ったところではBluetooth接続が切れてしまいました。

まとめ

  • Class1対応のAndroidスマホを使えば、Bluetoothで100メートル通信させることができます
  • 「Class1対応」と言っても、最大出力やハードウェアの違いにより、通信距離は異なります
  • ZEAL-S01は電波法の制限ギリギリいっぱいの最大出力に加え、パワーアンプ搭載で飛距離アップを実現しています

ZEAL-S01のハードウェア仕様書ダウンロードはこちらから
BluetoothClass1モジュールZEAL-S02完成報告と販売についてのご案内