BLE, Bluetooth Low Energy 비콘 간단 정리

BLE, Bluetooth Low Energy 비콘 간단 정리 기술 이야기 2017. 7. 19. 00:15

저전력 근거리 통신 기술인 BLE, Bluetooth Low Energy에 대해서 찾아본 내용들을 간단하게 정리해 봅니다. 시작은 내가 가진 웨어러블 디바이스를 어떻게 하면 좀 더 유용하게 써볼까였는데, 생각보다 매력적인 기술 같네요.ㅎ 여기서 간단하게 정리하고, 기회되면 아주 조금 더 깊게 정리해서 올려 보겠습니다.

블루투스란?

노르웨이 국왕? 그렇다면…5G는 세종대왕이나 이순신은 어떨까...ㅎ

블루투스라는 칭호 자체의 유래야 어찌됐든 하랄 1세가 나라를 평화롭게 통일(연결)시키는데 큰 업적을 남긴 것처럼, 여러가지 전자제품의 무선규격을 통일시키자는 의도로 기술의 이름을 블루투스로 정했다. 연구개발원 Jum Kardach가 낸 이름인데, 마침 바이킹과 하랄 왕이 주인공으로 나오는 소설을 읽고 있어서 제안했다. 또한 블루투스 로고도 하랄 블로탄의 이름을 룬 문자로 썼을 때의 머릿글자(ᚼ과 ᛒ)를 합친 것이다.위키백과

블루투스는 워낙 오래된 친숙한 기술이라 따로 설명 할 필요가 없을 것 같고, 기술적인 부분은 아래 링크로 대신한다.ㅋ
블루투스 기초

BLE란?

Bluetooth 4.0부터 새롭게 포함된 저전력 통신 기술

말 그대로 저전력!

BLE라는 말 그대로 저전력을 최우선시하는 통신 기술로 wibree 라는 이름으로 개발되었으나 BT의 명성을 이용해서 빠르게 저변을 확대했다. 사실 기술적으로 BT와 BLE는 다른 것인데, BLE가 BT의 이름도 쓰고, 셋방살이를 통해서 크게 성장했다. BT와 BLE의 기술 조합을 기준으로 Classic(BT) 과 Smart(BLE), Smart ready(BT+BLE) 로 분류된다. 즉, Classic은 기존 BT기술만 지원하고, Smart는 BLE만 지원하고, Smart Ready는 기존의 BT와 BLE 기술을 모두 지원한다는 뜻이다. 보통 스마트폰이나 웨어러블 기기엔 둘 다 지원되는 원칩을 사용하는데, 굳이 Smart ready라고 표현은 잘 안한다.

장단점

기존 BT Classic 에 비해서 전력 소모를 1/10 정도로 낮췄다고 한다. 저전력을 위해 음성 데이터 전송을 지원하지 않고 전송속도도 매우 느리다. 저전력에 집중!!

BT와 스펙비교는 아래 표를 참고

BLE 기술 얕게 알아보기

2가지만 기억하자

2가지 모드가 있다. Advertise(Broadcast) Mode와 Connection Mode. 매우 단순하고, 무선 통신을 아는 사람에겐 너무 친숙한 개념이다. 우리 말로 쉽게 표현한다면, 탐색 모드와 전송 모드 정도가 좋을 것 같지만 정식 명칭이 아니므로 영어를 사용하자. 이것만 알아도 큰 그림 그리는 데는 문제가 없다.

Advertise(Broadcast) Mode

두 기기가 무선 통신을 하려면 서로의 존재를 알아야 한다. 누군가는 자신의 존재에 대해서 알리는 신호 Advertising Packet를 보내고 누군가는 그것을 찾아서 연결을 시도하는 과정이 Advertise Mode에서 이루어 진다.

여기서 중요한 것이, BLE에서 Advertising Packet의 특징이 데이터가 매우 작다! Advertising Packet신호를 하루 종일 일년 12달 자신을 알리는 신호를 쏘고 있는 것이 바로 비콘 Beacon 이다.

비콘은 상대가 받던 말던 Advertising Packet을 쏘기만 하면 되고, 최대 50m거리에서 작동 할 수 있다고 한다. 사용 환경과 제품 성능에 따라 차이가 있지만 작은 버튼 셀 배터리로도 1~2년 동안 사용할 수 있다고 한다.

비콘의 진화와 핵심 기술

비콘(beacon)은 근거리에 있는 스마트 기기를 자동으로 인식하여 필요한 데이터를 전송할 수 있는 무선 통신 장치이다. 비콘 위키백과

Advertising Packet에 어떤 데이터를 어떻게 전달하는지에 대해서는 몇몇 회사에서 저마다의 규격을 정하고 이름을 붙였다. 애플에서 만든것이 iBeacon 이고, Radius Networks에서 만든 AltBeacon, 구글에서 공개한 URIBeacon 도 있다. 규격이 달라서, 개발자는 괴롭다. ㅆ...

Understanding the different types of BLE - 비콘 타입별 이해, AltBeacon, URIBeacon, iBeacon

물론, Advertising Packet 이 한 종류만 있는 것은 아니고, Scan Request와 Scan Response 로 추가 정보를 주고 받는 기능을 구현 할 수 있다.

Connection Mode

Advertise Mode 에서 알게 된 기기 중에 하나를 선택해서 1:1 로 연결하는 것이 Connection Mode 이다. Connection Mode 로 전환 되고 나서는 서로 타이밍을 맞춰서 데이터를 주고 받으며, 이전 모드에서 진행했던 과정은 더 이상 필요 없다. (Advertising과 Scan)

이미지 - http://microchipdeveloper.com/ble:bm70-ble-connection-states

그 뒤는, 이제 본격 적으로 데이터를 주고 받으면 된다. 어떤 데이터를 주고 받고 어떻게 다루면 되는지는 얕게 여거서는 다루지 않고, 관련 링크를 소개하는 것으로 대신 한다.

데이터 전송 속도가 워낙 느리기 때문에 실제 데이터 통신은 BT Classic을 이용하거나 WiFi기술을 이용하기도 한다.

간단정리

BT랑 BLE는 원래 전혀 다른 기술이다. BT를 지원한다고, BLE를 지원하는 것은 아니다!
BLE는 저전력이 핵심이다! 데이터 전송 속도도 느리고, 한번에 전달하는 양도 적다!
BLE는 2가지 모드가 있는데, Advertise Mode에서 Advertise Packet 신호만 쏘는 것이 비콘 Beacon이다.
Connection Mode에서는 BT와 달리 1:1로 연결된다. Peripheral and Central

참고:

Bluetooth Low Energy(BLE) 파헤치기

Bluetooth Low Energy 위키

비콘의 진화와 핵심 기술 - 배터리 소모에 대한 기사

BLE, Bluetooth Low Energy 기초 - 비컨과 layer 별 data 구조가 잘 설명됨

BLE(Bluetooth Low Energy) 이해하기 - 프로파일, 서비스, 특성에 대해 잘 설명됨