過去数年にわたり、Apple は Bluetooth、WiFi、または 2 つのワイヤレス テクノロジの組み合わせを使用してデバイスを接続する一連の OS テクノロジをリリースしてきました。ここでは、Android に対する Google のライバルの取り組みとは著しく対照的に、新しい Apple Watch、AirDrop、iBeacon、iOS 8 と OS X Yosemite の新しい Continuity 機能がどのように機能して、シンプル、効率的、高速なワイヤレス接続を提供するのかを説明します。
Apple は、次期時計はペアリングされた iPhone から GPS と WiFi を借用すると述べていますが、この時計には WiFi 無線ネットワークが含まれているともジャーナリストに語っていました。この明らかな矛盾の理由は、時計が WiFi を使用する方法にあります。近くの基地局に接続するのではなく、WiFi と Bluetooth を組み合わせて、より電力効率の高い Bluetooth 仕様によって最初に確立された接続を介して転送を高速化するようです。
Apple が Mac および iOS ユーザー向けに WiFi および Bluetooth ソリューションを設計してきた歴史を調べると、この設計がなぜ必要であり、望ましいのかを説明するのに役立ちます。 Bluetooth 仕様が時間の経過とともにどのように変化したかを確認することも役立ちます。 WiFi ワイヤレス ネットワークは主に速度が向上し、通信範囲と信頼性が時間の経過とともに向上してきましたが、Bluetooth の仕様は、特に過去 5 年間で劇的に変化しました。
Bluetooth は、モバイル デバイス用のシリアル ケーブルに代わるワイヤレスの手段として 1994 年にエリクソンによって考案されました。有線 USB とは異なり、ワイヤレス Bluetooth デバイスでは、攻撃者が悪意のある目に見えないドライブバイ接続を開くことを防ぐために、デバイスと信頼できる周辺機器の間のリンクにセキュリティ層が必要です。
Bluetooth の元のリンク メカニズムでは PIN コードを構成して共有していましたが、これはセットアップに時間がかかり、混乱を招く可能性がありました。元の Bluetooth プロトコルも非常に遅く、リンクされたデバイス間でストリーミングできるデータの種類が制限されていました。
2009 年に Bluetooth 3.0+HS (高速) で仕様が大幅に変更され、Bluetooth 接続が WiFi (またはその他の) ハードウェアに便乗してデータをより高速に送信する方法が定義されました。その結果、約 2.1Mbps から大幅に向上しました。 24Mbpsまで。これにより、Bluetooth には、単にワイヤレス キーボードやマウスをペアリングするよりもはるかに幅広いアプリケーションに対応できる可能性が与えられましたが、この機能が動作するには新しい Bluetooth ハードウェアも必要でした。
翌年の夏、仕様作成者は、Nokia の独自の「Wibree」の取り組みを組み込んだ Bluetooth 4.0 LE (低エネルギー) のリリースにより、別の方向に向かいました。 Wibree はもともと Bluetooth の競合製品でしたが、低消費電力と低コストでの実装を目的として特別に設計されました。シンプルな接続を迅速に開始し、わずか 1 個のボタン電池で電力を供給できるデバイスとの高効率なワイヤレス通信を可能にしました。
Wibree が Bluetooth 4.0 仕様に組み込まれると、「Bluetooth」は本質的に、当面のタスクに応じて、クラシック Bluetooth、Wibree「ベビー Bluetooth」、本質的に「Bluetooth+WiFi」という 3 つの異なるプロトコルの包括的なブランドになりました。 Bluetooth 標準化グループは、Bluetooth の「Smart」(Bluetooth LE 周辺機器) および「Smart Ready」(Bluetooth LE 周辺機器と連携するデバイス) のブランド名でこれを伝えようとしましたが、広範なものは何らかの形で標準規格の一部となっています。 「Bluetooth」の仕様はまだ少しわかりにくいです。
もちろん、これらの新しい「高速」または「低エネルギー」機能を活用するには、コンピューター、モバイル デバイス、周辺機器にさまざまな Bluetooth 仕様のハードウェア サポートを組み込む必要があります。
Apple は長い間、従来の Bluetooth 2.x 機能の基本サポートを提供してきましたが、2011 年に最新の Bluetooth 4.0 機能の採用に積極的に動き始めました。Mac および iOS ユーザーのインストールベースがアップグレードされるにつれて、Apple は一連の OS の構築も開始しました。最新の Bluetooth の新機能を特に活用したアプリレベルの機能。
OS X 10.7 LionのWiFi AirDrop
2011 年、Apple は、AirDrop をサポートする OS X Lion を導入しました。AirDrop は、共有 WiFi ネットワーク ベース ステーションへの接続や手動ネットワークを必要とせずに、Mac が近くにある他の Mac を検出してファイルを送受信できるようにする新しい Finder 機能です。まったく構成。
両端の AirDrop ユーザーは WiFi をオンにするだけでよく、両方とも Finder AirDrop ウィンドウを開いて近くのユーザーを参照し、AirDrop ファイル転送リクエストをリッスン (または開始) する必要がありました。 OS X の AirDrop は Bluetooth をまったく使用していないため、AirDrop が機能するために Bluetooth をオンにする必要さえありません。
iOS 7のAirDrop
2 年後、Apple は iOS 7 デバイスに同様の AirDrop 機能を導入しました。ただし、iOS AirDrop は異なる基盤テクノロジーを使用しているため、iOS と OS X の間では機能しません。 iOS は、WiFi ではなく、Bluetooth 3.0 仕様でオプションで導入された「高速」機能を利用して、Bluetooth と WiFi を組み合わせて他の iOS AirDrop ユーザーを検出して通信します。
今後の iOS 8 および OS X Yosemite では、Mac が iOS スタイルの Bluetooth+WiFi バージョンの AirDrop をサポートするようになったため、Mac と iOS デバイスは互いに通信して AirDrop 経由でファイルを共有できるようになります。
AppleのAirDrop移行の理由
Apple は、まず Mac 向けの WiFi ベースのサービスとして AirDrop を開始しました。その後、Bluetooth を使用して初期ネットワーク設定を処理することによる電力効率の大幅な利点により、iOS 向けのハイブリッド Bluetooth/WiFi プロトコルに移行しました。 Bluetooth 経由で接続がネゴシエートされると、WiFi は Bluetooth よりもはるかに高速であるため、AirDrop は独立した WiFi ハードウェアをアクティブにして実際にデータを送信します。
この設計は 2011 年には不可能でした。当時、Apple のインストールベースのユーザーの中で、新しい iOS バージョンの AirDrop に必要な Bluetooth 4.0 をサポートする Mac がほとんどなかったためです。 Bluetooth 4.0 を搭載した最初の iOS デバイスは、2011 年の iPhone 4S でした。ただし、その WiFi チップは iOS AirDrop をサポートしておらず、iOS AirDrop はさらに 2 年間リリースの準備ができていませんでした。それまでの間 (2011 年から 2014 年の間に Mac で AirDrop を動作させるために)、Apple は WiFi を単独で使用する必要がありました (明らかに「WiFi Direct」のサブセット)。
Apple のオリジナル 2011 バージョン Mac 用 WiFi AirDrop も最低限必要な特定の世代の Broadcom 802.11n WiFi コントローラーでは、2009 年より古い Mac、さらには 2010 年に販売された一部の MacBook Air モデルでの AirDrop サポートが除外されています。繰り返しになりますが、現在 AirDrop をサポートしている Mac では、Bluetooth をオンにする必要はありません。それを使ってください。
現在、ほとんどの Mac が Bluetooth 4.0 (2011 年に MacBook Air と Mac mini に導入され、2012 年に MacBook Pro と iMac にも導入されました) をサポートしているため、Apple は切り替えYosemite の AirDrop は、Mac と iOS デバイス間の転送をサポートするために、全面的に Bluetooth + WiFi バージョンに移行します。 OS X Yosemite を実行している Mac は、オリジナルの WiFi 専用バージョンのサービスを使用して古い Mac で AirDrop を実行することもできますが、もちろん 2010 年以前の古い Mac は新しい AirDrop を使用して iOS デバイスに接続できません。ハードウェアのサポートが不足しています。
iOS で AirDrop を使用するには、iPhone 5 以降、5G iPod touch または 4G iPad 以降 (iPad mini を含む) が必要です。これは都合よく Apple の Lightning 採用と一致しているため、iOS AirDrop には Apple が現在販売している唯一の種類である Lightning 搭載 iOS デバイスが必要であると言うのが最も簡単です。
iBeacon: Apple の Bluetooth 4.0 の別の用途
2011 年から自社の Mac と iOS 製品の両方に Bluetooth 4.0 Low Energy (別名 BLE) のハードウェア採用を先駆けて行った後、Apple は Bluetooth 4.0 の新しい高効率な LE 機能をアイビーコン昨年、この名前が付けられ、新しいクラスのマイクロロケーション機能が可能になりました。
同等のピア間でワイヤレス ネットワーキング プロトコル (イーサネットなど) として機能する WiFI とは異なり、Bluetooth はデバイスを単純な周辺機器 (USB など) に接続するワイヤレス周辺機器プロトコルです。ただし、スマート デバイスは周辺機器としても機能します。 Apple のドキュメントには、「OS X v10.9 および iOS 6 以降、Mac および iOS デバイスは Bluetooth Low Energy 周辺機器として機能し、他の Mac、iPhone、iPad などの他のデバイスにデータを提供できる」と記載されています。
AirDrop が、近くにある 2 台のマシンを自動的に接続してファイルを共有することにのみ焦点を当てた機能であるのに対し、iBeacon は同じ BLE 近接検出機能を使用して、次のような他のタスクを実行します。ドアのロックを解除するにスタジアムの自動化にApple TVの設定。
iBeacon は特に、既知の位置を宣伝している近くの低エネルギー iBeacon との相対位置をモバイル デバイスが確立できるようにすることを目的としています。 Bluetooth 4.0 を搭載した Apple デバイス (iPhone 4S を含む) は、iBeacon をサポートしたり、iBeacon として機能したりできます。
継続性: Apple による AirDrop の拡張
Apple は過去 3 年間で数百万の Mac および iOS 顧客に Bluetooth 4.0 を展開してきたため、広く展開されているハードウェア プラットフォームを利用して、iOS スタイルの AirDrop や iBeacon に加えて新機能を導入できるようになりました。 OS X Yosemite と iOS 8 で導入された機能の 3 番目のコレクションは次のとおりです。連続これには、タスクのハンドオフ、インスタント ホットスポット WiFi の自動セットアップ、モバイル デバイスからコンピュータへの電話および SMS テキストのブリッジングが含まれます。
AirDrop をサポートする同じ Lightning iOS デバイスは、新しい Continuity もサポートします。これらの新しいサービスは Bluetooth 4.0 LE および Bluetooth 3.0+HS を使用してゼロ構成を効率的にセットアップし、近くのデバイスとのアドホック接続を行い、オプションで WiFi セッションをアクティブにしてデータを迅速にプッシュします。必要なときに。 Bluetooth 仕様に加えて、Apple は iCloud アカウントを使用してデバイスを自動的に認証し、ペアリングすることで、非常にスマートな Continuity パッケージを実現しています。
Apple は、基礎となる Bluetooth プロトコル機能に加えて、アプリケーションがユーザーが取り組んでいるタスクをパッケージ化し、あるデバイスから別のデバイスにプッシュできるようにするコア OS サポートを構築しました。としてブランド化渡す、これにより、携帯電話で電子メールを開始できるようになり、Mac に近づくと、たとえばそこでメッセージを終了するオプションが表示されます。
Apple は、サードパーティが独自のアプリに Handoff 機能を追加できるようにする開発者フレームワークも作成しました。そのため、開発者は、Bluetooth 経由でこれを機能させるためにすべての作業を最初から行う必要がありません。
Instant Hotspot というブランドの自動 WiFi セットアップも同様に、モバイル デバイスが Mac ノートブックまたは iOS タブレットへのネットワーク接続を提供できる範囲内にあることを Bluetooth 経由で効率的に通知できます。両端の OS が接続をセットアップするため、AirDrop の場合と同様に、ユーザーが手動で接続を構成する必要はありません。
AirDrop を使用すると、オプションでユーザーが近くにいる誰とでも、または iCloud 連絡先内の特定のユーザーのみとデータ転送を開始できるようになりますが、インスタント ホットスポットは、iCloud に登録されているユーザー自身のデバイス間でのみ機能するように設計されています。新しい MacBook または iPad を購入すると、既存の iPhone とテザリングするように自動的に設定され、要求すると接続し、使用しなくなったらインテリジェントに切断されます。
Apple は 2011 年からデスクトップのインスタント メッセージング チャットと SMS テキスト メッセージを iMessage で橋渡ししましたが、それによって他の iMessage ユーザーにメッセージを送信できるのは iOS ユーザー (そして翌年には Mac) のみでした。携帯電話サービスは標準の IP ネットワーク上で動作するように設計されていないため、他の Apple 以外のユーザーに SMS を送信したり電話をかけたりするには iPhone が必要でした。
Apple は Continuity を使用して、Wi-Fi を使用して IP 経由で電話やテキストをストリーミングする AirDrop のような接続を設定し、コンピューターから電話をかけたり、モバイル テキストを送信したりできるようにします。これは重要な業界初です。 iMessage と同様に、Apple の FaceTime も Mac やモバイル デバイスから通話やメッセージを発信できますが、これらのシステムはモバイル ネットワークを逆方向 (モバイル デバイスへの IP メッセージング) にブリッジし、Apple 独自の製品でのみ機能します。
Apple Watch: 継続性の次なるフロンティア
アップルの新しい時計同様に、さまざまなタスクを実行するには iPhone に接続する必要があります。ただし、Apple が実証した種類の機能には、基本的な Bluetooth テザリング以上のものが必要です。 Appleが、家のWiFiネットワークに接続するように設計されていないにもかかわらず、新しい時計にはWiFiハードウェアが搭載されていると述べているのはこのためだ。 iOS AirDrop や Continuity と同じ方法で WiFi を使用し、必要に応じて Bluetooth を高速化します。
Apple のこの製品のプレスリリースには、「Apple Watch には、iPhone とシームレスにペアリングできる Wi-Fi 802.11b/g と Bluetooth 4.0 も搭載されています。」と記載されています。 Bluetooth 経由で接続し、必要な場合にのみ WiFi を使用することで、電力効率と速度の最適な組み合わせが実現します。また、一部の新しいハイエンド モデルだけでなく、2012 年に iPhone 5 が初めてリリースされて以降に販売されたほとんどの iPhone でも動作します。
これにより、Apple は時計で通話やテキスト会話を開始し、必要に応じて携帯電話に移動する (そして携帯電話から車や Bluetooth ヘッドセットに移動する) などの Continuity スタイルの機能を実行できるようになります。また、Wi-Fi のデータ スループットの向上により、ウォッチを iPhone のカメラのビューファインダーとして機能させ、リモートの電話からライブ ストリームを提供することもできます。もちろん、メッセージを受信したり、スケッチやハートビートを送信したりする場合、iPhone はインターネット アクセス用のインスタント ホットスポットとして機能します。
Apple Watch と iPhone の間の接続は、エネルギー効率が高くなければなりませんが、非常に遅い元の Bluetooth 仕様が許容するよりも高速である必要があり、最初からクラシック Bluetooth よりもはるかに手間がかからない必要があります。 AirDrop と Continuity の取り組みが示すように、この種の超自動化された高効率でありながら高速な接続のエンジニアリングは、Apple で長年にわたって進められてきました。
他の業界を上回る進歩
Apple は Bluetooth+WiFi に注力してきましたが、業界の残りの部分は一連の代替案の間で意見が分かれたままでした。
WiFi 仕様の作成者は、Apple が AirDrop で対処した問題のいくつかを解決し、周辺機器を接続する方法として Bluetooth の本拠地に参入するために WiFi Direct を導入しました。ただし、WiFi ダイレクトは WiFi に基づいているため、モバイル デバイスで使用するために特別に作成および設計された規格である Bluetooth ほど効率的ではありません。
Microsoft は Windows 8 で WiFi Direct のサポートを開始し、一部の Android デバイスもプロトコルの少なくとも一部をサポートしていますが、ユーザーは問題を報告するそれを機能させる上で。 Apple は、オリジナルの Mac 専用 AirDrop を提供するために WiFi Direct 仕様のサブセットを使用していたようですが、上で述べたように、現在は iOS 7 に導入した Bluetooth+WiFi プロトコルに移行しています。
Bluetooth 3.0 HS 仕様の作成者は WiFi の使用をオプション機能としたため、広く展開されませんでした。ほとんどのベンダー (Apple を含む) は当初、Bluetooth 3.0+HS の導入をスキップしていたようです。 Apple は Bluetooth 2.x から Bluetooth 4.0 に移行しましたが、Bluetooth 4.0 をサポートする同社のデバイス (iPhone 4S を除く) はすべて、Apple の iOS バージョンの AirDrop の基礎となるテクノロジーである新しい Continuity である Bluetooth 3.0+HS もサポートしているようです。 Apple Watch の機能と接続について説明します。
Apple がモバイル無線接続に Bluetooth+WiFi に注力していることの注目すべき例外の 1 つは NFC です。NFC は、同社が新しい iPhone 6 モデルと Apple Watch (そして、非常に高い確率で、タッチID）。 NFC は、すでに広く導入されている NFC 決済端末を活用するために Apple Pay に使用されています。
Google の NFC と BLE の難問
逆に、Google は 2011 年に NFC (Bluetooth でも WiFi でもなく、独自のプロトコル仕様) の追求を開始し、Android ユーザーの取引を収益化し、データ マイニングのために購入履歴を収集する方法として Google ウォレットの市場投入を競うことに焦点を当てていました。分析。 NFC は、Bluetooth 4.0 でできることの多くを実行することを目的としており、セキュア エレメント トランザクションをサポートするという追加の利点も備えています。
Google はウォレットに NFC を使用しただけではありません。また、NFC を Bluetooth にリンクして、Android 4.1 デバイスを「バンプ リンク」し、Android ビーム経由で写真やビデオを共有します。このプロセスでは、NFC 近接性を使用して初期 Bluetooth 接続を設定します。ただし、NFC 自体は従来の Bluetooth よりもさらに遅いです。 Samsung は、NFC を使用して WiFi ダイレクト接続を「バンプ リンク」し、自社デバイス間でのファイル共有を高速化する独自の S-Beam プロトコルを発明しました。ただし、この標準はほとんどの Android デバイスでは機能しません。
Google は 2011 年に NFC に重点を置いたため、長年にわたって最新の Bluetooth 4.0 機能を事実上無視してきました。そのため、過去 4 年間で機能的な Bluetooth 4.0 サポートを取得した Android スマートフォンはほとんどありませんでした。そのため、Android インストール ベースのほとんどは、Bluetooth 4.0 周辺機器 (Bluetooth Low Energy の BLE とも呼ばれ、4.0 の高効率機能) と連携する機能を欠いています。仕様）。
Microsoft も、Windows Phone に BLE のサポートを追加することは考えていませんでした。8.1、今年初め。Google は 2011 年に NFC に重点を置いたため、長年にわたって最新の Bluetooth 4.0 機能を事実上無視してきました。
BLE をサポートすることは、デバイスが Bluetooth 3.0+HS の Bluetooth+WiFi 機能もサポートすることを必ずしも意味するわけではないため、BLE をサポートしているほとんどの Android スマートフォンでも BLE をサポートしていることを意味します。サポートできないApple が AirDrop および Continuity 機能をサポートするために使用する高速接続の種類。これが、Android Wear の「スマートウォッチ」製品で動作できる互換性のある Android スマートフォンのリストが非常に少ない理由の 1 つです。
さらに悪いことに、Google の Galaxy Nexus を含む、BLE のハードウェア サポートを備えた多くの Android デバイスは、ネクサス7Samsung の Galaxy S3 は、Android 4.3 で Bluetooth 4.0 を標準化するという Google の遅ればせながらの 2013 年の取り組みをサポートできません。そのため、Android ユーザーは、Samsung、Sony、Motorola のベンダー固有の BLE 実装に苦戦することになりました。これらの BLE は、もちろん確実に動作しない、またはまったく動作しません。現時点では、Google の最新バージョンの Android は、すでに購入したユーザーを遡及的にサポートすることに興味がありません。これらのハードウェアは Android デバイスを断片化しました。
AppleのNFC導入はGoogleのAndroidのBluetooth修正よりも簡単
これにより、Apple と Google は同じ土俵の対極に位置することになります。Apple が Apple Pay 用の NFC を展開する一方、Google は Android での Bluetooth 4.0 LE の修正に取り組んでおり、基本的にはゼロからのスタートで、このテクノロジーをサポートするモデルはわずか数個のみでした。問題がないわけではない。
しかし、Apple Watch が Lightning 対応 iPhone のインストールベースのユーザーに NFC Pay 機能を提供しているため、Android のインストールベースには完全に機能する Bluetooth や NFC を保護する Touch ID などの機能がないため、Apple はより簡単な課題を抱えています。 Google はまた、Android Beam で NFC を汎用近接検出器およびメッセージング システムとして使用しようとしたことに関連して、重大なセキュリティ問題にも遭遇しました。
NFC に関する一連の誤った報告にもかかわらず、この技術に関連するセキュリティ問題は主に Google の実装に特に関係しており、これにより、信頼できない NFC デバイスに許可するなどのことが可能になりました。Android スマートフォンを悪意のある Web サイトに送信してマルウェアをダウンロードする。これは、iPhone 6 や次期 Apple Watch の Apple Pay の NFC 実装では不可能です。
逆に、BLE や Bluetooth+WiFi を利用した優れた機能がたくさんありますが、Android では当分うまく機能しないでしょう。その理由の 1 つは、Google が最新の Bluetooth 機能を展開するメリットを認識していなかったことです。 Android ライセンシーは、サポートが困難な互換性のないハードウェアを出荷することがよくあります (あるいは、安価な製品を提供するために便利な機能を単に削除しているだけです)。その理由の 1 つは、Android には、Google が Continuity タイプの機能を統合するためのデスクトップ プラットフォームがないことが挙げられます。
Apple が自社の製品ライン全体に効率的な BLE および高速 Bluetooth+WiFi 機能を展開するという積極的な戦略をどの程度活用し続けるかはまだわかりません。しかしこれまでのところ、同社は、広く導入されている最新の Bluetooth ハードウェアと、一体性があり便利でクラウドで保護されたソフトウェア機能を統合する点で、Google の Android や Microsoft Windows に対して大幅なリードを達成してきました。
さらに、Apple が iOS と OS X の間で積極的に培ってきたアイデアの相互受粉は、タスクやファイルが特定のデバイスに滞留することから解放するために、Apple Watch にも拡張されています。 Apple は、AirDrop、Continuity、iBeacon を使用して、ほとんどの Android デバイスや Windows デバイスでは不可能なフォーム ファクター間で動作する洗練された方法を開発しています。
Isamu 
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