블루투스

개요

블루투스( Bluetooth)는 1994년에 스웨덴의 에릭슨이 최초로 개발한 디지털 통신 기기 간의 근거리 무선 통신 산업 표준이다. 2.4~2.485GHz의 주파수를 이용해 단거리의 데이터통신을 가능하게 하는 블루투스는 마우스,  노트북, 스마트폰, 태블릿, 스피커 등에서 문자 정보 및 음성 정보와 같은 디지털 정보를 비교적 낮은 속도로 무선으로 통신하게 하는 역할을 한다. 

블루투스는 수 미터에서 수십 미터 정도의 거리를 둔 정보기기 사이에, 전파를 이용해서 간단한 정보를 교환하는 데 사용된다. IEEE에서는 규격 명 IEEE 802.15.1로 등재되어 있으나, 현재 블루투스는 Bluetooth Special Interest Group (SIG)을 통해 관리되고 있다. 이 그룹에는 전기통신, 컴퓨터, 네트워크, 가전 등의 분야의 30,000사 이상의 기업들이 멤버에게 가입되어 있다. 블루투스 SIG는 규격의 개발을 감시, 규격의 인증 프로그램의 관리 및 트레이드마크의 보호를 관장하고 있다. 장비 제조사가 블루투스 장비로 인증을 받기 위해서는 SIG에서 제정한 표준 규격을 만족해야 한다.

'블루투스'라는 이름은 958년 노르웨이와 덴마크를 통합한 하랄드 블라톤(Haraldr Blátǫnn) 국왕의 별명인 '파란 이빨'에서 유래되었다고 한다. 그의 이가 짙은 파란색/회색 이라서 블루투스라는 별명이 붙었고 블라톤 왕이 스칸다니비아를 통합한 것 처럼 여러 무선 통신 규격을 통합할 기술이라는 의미가 담겼다고 한다. 다만, 이것은 초기의 코드명이었고 이후 정식이름을 붙일때까지 임시 방편으로 사용하려고 했다고 한다. 정식 명칭을 선택할 때가 되자 RadioWire 또는 Pan 등의 후보가 있었으나 이미 블루투스가 인기있는 이름이 되었고 정식 이름 출시 전 업계전반에 퍼지는 바람에 블루투스라는 이름이 정식 명칭이 되었다.

블루투스의 로고는 하랄드 블라톤의 이니셜을 룬문자에서 따와 ᛡ(H)와  ᛒ(B)를 결합한 모양에서 유래한다.

 

주파수 호핑

블루투스는 산업, 과학, 의료용으로 할당된 ISM(Industrial Scientific and Medical) 주파수 대역인 2402~2480MHz 범위에 있는 총 79개의 채널을 사용한다.(BLE는 40개) ISM은 전 세계가 공통적으로 할당된 주파수이기 때문에 전파 사용에 대한 허가를 받을 필요가 없는 영역대이다. Wi-Fi, 전자레인지 등과 같은 장치들도 이 대역을 사용하기 때문에 시스템간의 전파 간섭이 생길 우려가 있어 블루투스는 주파수 호핑 방식을 취하고 있다. 주파수 호핑이란 많은 수의 채널을 특정 패턴에 따라 빠르게 이동하며 데이터를 조금씩 전송하는 기법이다. 즉, 블루투스는 할당된 79개 채널을 1초당 1,600번 호핑해 전파 간섭을 최소화하고 있는 것이다. 주파수를 계속 바꿈으로써 간섭이 특정 채널에 집중되지 않도록 하며, 각 블루투스 장치는 고유의 호핑 시퀀스를 사용하고 연결된 장치끼리만 공유함으로써 도청이 어려움으로 보안이 강화된다.

 

블루투스 클래식

블루투스 클래식은 BR(Bluetooth Basic Rate) 또는 EDR(Enhance Data Rate)라고도 하며, 2.4GHz 비허가 ISM(산업, 과학, 의료) 주파수 대역에서 79개 채널을 통해 데이터를 스트리밍 한다. 지점 간 장치 통신을 지원하는 Bluetooth Classic은 주로 지속적인 무선 오디오 스트리밍을 활성화하는 데 사용 되며 무선 스피커, 헤드폰 및 차량용 엔터테인먼트 시스템의 표준 라디오 프로토콜이 되었다. Bluetooth Classic 은 최대 3 Mbps로 지속적인 양방향 데이터 전송을 위해 설계되었고 이는 매우 효과적이지만 단거리에서 가능하다.

 

Bluetooth ® 저에너지(LE)

Bluetooth Low Energy(LE) 무선은 매우 낮은 전력 작동을 위해 설계되었다. 2.4GHz 무면허 ISM 주파수 대역에서 40개 채널로 데이터를 전송한다. 지속적인 연결이 필요하지 않지만 긴 배터리 수명이 필요한 어플리케이션에 이상적이다. Bluetooth LE는 여러 통신 토폴로지를 지원하여 지점 간에서 브로드캐스트로, 그리고 가장 최근에는 메시로 확장 하여 Bluetooth 기술이 안정적이고 대규모 장치 네트워크를 구축할 수 있도록 한다 . Bluetooth LE는 처음에는 장치 통신 기능으로 알려졌지만 현재는 고정밀 실내 위치 서비스에 대한 증가하는 수요를 해결하기 위한 장치 위치 지정 기술로도 널리 사용되고 있습니다. Bluetooth LE에는 이제 한 장치가 다른 장치의 존재, 거리 및 방향을 확인할 수 있는 기능이 포함되어 있다.

 

따라서, Bluetooth classic과 BLE는 우위를 가리는 것이 아니라 수요와 사용처에 따라 선택할 수 있는 기술이다.

 

Bluetooth 클래식 사용 사례 :

– 무선 헤드폰 및 스피커로 음악 스트리밍

– 컴퓨터 주변기기 (무선 키보드, 마우스, 외장기기 등)

– 자동차 내 핸즈프리 통화, 오디오 스트리밍, 전화부 동기화

– 장치 간 파일 전송

– 테더링을 통해 인터넷 연결 제공

- 무선 게임 컨트롤러

 

BLE 사용 사례 :

– 걸음 수, 심박수 등을 모니터링하는 웨어러블 피트니스 디바이스

– 스마트 홈 디바이스 (조명, 플러그, 잠금장치, 온도 조절기 등)

– 비콘을 활용한 위치 기반 서비스

– 상태 모니터링을 위한 산업용, 농업용 IoT 센서 네트워크

– 저전력이 필요한 혈당 모니터와 같은 의료 장치