지금은 안 쓰는 사람이 없는 블루투스(BLUETOOTH) 대한 이야기 BLE

블루투스는 지금 안 쓰는 사람이 없는 기술로 무선 이어폰, 무선 통신 등 다양한 용도로 사용되고 있습니다.

이 블루투스는 누구나 사용을 하지만 도대체 이게 무언지에 대해서는 아는 사람도 많지 않고 몰라도 상관은 없습니다.

 

그러나 어떤 기술이던 그렇듯 무언지에 대해 알면 올바르게 사용이 가능하고 안될 때는 왜 안되는지 알기 때문에 남의 도움이 없더라도 문제를 해결하는데 도움이 됩니다.

 

이번엔 이 블루투스에 대해 간단하게 알아보겠습니다.

 

1. BLE

BLE는 Bluetooth Smart 로도 불리며 classic bluetooth의 경량 버전을 목표로 블루투스 4.0의 일부로 발표되었고 Classic bluetooth와 겹치는 부분이 존재하지만 BLE는 완전히 다른 표준으로 블루투스 표준화 그룹 Bluetooth SIG에 의해서 개발되기 전까지 Nokia의 사내 프로젝트(Wibree)로 시작하였습니다. 

Pixabay로부터 입수된 flag님의 이미지 입니다.

2. BLE지원 플랫폼

- iOS5+ (iOS7+ preferred)
- Android 4.3+ (numerous bug fixes in 4.4+)
- Apple OS X 10.6+
- Windows 8+ (XP, Vista and 7 only support Bluetooth 2.1)
- GNU/Linux Vanilla BlueZ 4.93+

Pixabay로부터 입수된 Pasi Mämmelä님의 이미지 입니다.

 

 

3. GAP

블루투스에서 게시(advertising)와 연결(connection)을 제어하며 GAP는 특정 장치가 다른 장치들에게 어떻게 보여지도록 할 것인가와 어떻게 두 장치를 연결할 것인가를 결정합니다.

GAP는 장치들이 맡을 수 있는 다양한 역할들에 대해 정의하며 그 중 가장 핵심이 되는 컨셉은 Central 장치와 Peripheral 장치입니다.

Pixabay로부터 입수된 Ryan McGuire님의 이미지 입니다.

 

4. GAP Peripheral 장치

작고, 저전력으로 동작하며 제한된 리소스를 가진 장치들로 보다 리소스가 풍부한 Central 장치에 연결되어 동작하도록 설계된 장치로써 Heart Rate Monitor(심박측정기), BLE 근접센서 태그 등이 해당됩니다.

이하 글에서는 이해의 편의를 위해 Peripheral 장치를 [센서 장치]로 표현합니다.

Pixabay로부터 입수된 200 Degrees님의 이미지 입니다.

 

5. GAP Central 장치

폰이나 태블릿과 같이 충분한 전원과 메모리 등의 리소스를 갖춘 장치입니다.

이하 글에서는 이해의 편의를 위해 [폰] 등으로 표현합니다.

Pixabay로부터 입수된 Pexels님의 이미지 입니다.

 

6. Broadcasting

먼저 센서장치는 특정한 게시 주기(advertising interval)를 가지고있으며 이 주기마다 advertising packet을 전송합니다. 주기가 길어질수록 전력소모를 줄여주지만 Central 장치에서의 반응이 느려집니다. 

Peripheral 장치는 31바이트 정도의 작은 데이터를 실어서 게시(advertising)를 함으로써 낮은 비용으로 주변 Central 장치에 자신의 존재를 알릴 수 있는데 BLE에서는 이것을 Broadcasting 이라고 부릅니다.

 

7. Beacon

전통적인 의미에서 어떠한 신호를 알리기 위해 주기적으로 전송하는 모든것을 의미한다. 등대, 봉화 등도 비컨이라 할 수 있으며 블루투스에서는 오로지 advertising 역할만을 하는 Peripheral 장치가 바로 비컨(Beacon)이고 일단 Central, Peripheral 두 장치가 연결되면 advertising 은 종료되어 외부 장치에서 scan 되지 않습니다.

 

비컨은 신호를 전송하는 방법에 따라 사운드 기반의 저주파 비콘, LED 비콘, 와이파이 비콘, 블루투스 비콘 등으로 나눌 수 있으며 지난 2013년 6월 애플 개발자 컨퍼런스에서 '아이비콘(iBeacon)' 을 발표하였는데, BLE(Bluetooth Low Energy) 의 표준 규격을 준수한 단말이라면 iOS 기기가 아니더라도 모두 지원 가능한 확장성을 가지고 있습니다.

 

국내에서는 이 아이비콘을 '비콘' 이라 칭하며 이에 따른 사업들이 진행되고 있습니다.

Pixabay로부터 입수된 Clker-Free-Vector-Images님의 이미지 입니다.

 

8. Beacon의 특징

- 소량(168비트=21바이트)의 패킷

- 주기적 신호

- 페어링 불필요(No Pairing)

- 저전력(3V 코인 건전지, 200~300ms 주기 기준, 약 2년)

- 도달거리 최대 50m, 안정적 20~30m

- UUID+메이저+마이너+RSSI(보내는 신호는 비콘 송신기 ID 값과 수신신호세기(RSSI)가 전부)

- iOS7, 안드로이드 4.3 이상 지원: 60~70% 커버리지

- 블루투스가 켜져 있어야만 신호 수신

- 소형, 설치보다는 부착 개념

- 저비용

 

결국 비콘을 이용하면 부착된 특정 사물이나 상황(오프라인이라는 실제 공간에서)을 인지(ID값으로 구분)해 저비용으로(유사 솔루션에 비해), 직접 개인에게(스마트폰이라는 개인 단말로 직접), 근접거리 구간 위치별(RSSI 이용)로, 사용자의 특별한 행동이 없이(블루투스만 커져있으면 별도 페어링 절차 없이 사용자가 앱을 실행하지 않아도) 전달할 수 있게 됩니다. 

 

즉, 비콘은 단순히 몇 가지 신호(UUID, Major, Minor) 만 주기적으로 송신할 뿐이며, 유저가 인식할 수 있는 서비스는 모두 스마트폰과, 서버 단에서 처리됩니다.

이는 비콘을 처음 접하는 사람에게 가장 놀라운 사실입니다. (그만큼 비콘이 가지는 기능에 대해서 과대평가 되어있습니다.)