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Bluetooth low energy

Bluetooth low energy(Bluetooth LE, BLE 라고 부른다. 혹은 Bluetooth Smart라고 부르기도 한다.)는 Bluetooth Special Interest Group(블루트스 특별 관심 그룹?)에서 디자인한 개인 네트워크 기술로 헬스케어, 건강, 보안, 홈 엔터테인먼트, 비콘 산업에 사용한다. 이름에서 알 수 있듯이 클래식 블루투스에 비해서 비슷한 통신 품질을 유지하면서, 전력의 사용을 크게 낮췄다.

BLE는 2006년에 소개됐으며, 2010년 블루투스4.0 표준에 정식으로 편입된다. 4.0이전의 블루투스는 클래식 블루투스라고 부른다.

iOS, Android, Windows Phone, BlackBerry, macOS, 리눅스, 윈도우즈8, 윈도우즈10등이 블루투스 스마트를 지원한다. 블루투스 SIG는 2018년까지 90 퍼센트이상의 스마트폰이 블루투스 스마트를 지원한 것으로 예측하고 있다.

2016년 6월 16일 블루투스 5를 공개했다. 블루투스 5는 인식 범위는 4배, 속도는 2배, 브로드캐스팅 용량이 8배 증가했다. 많은 노드가 연결될 수 있는 IoT에서 중요한 역할을 할 수 있을 것이다.

클래식 블루스와 블루투스 스마트

블루투스 스마트 프로토콜은 클래식 블루투스와 호환되지 않는다. 다만 블루투스 4.0 사양을 사용하면 LE와 클래식 모두를 구현 할 수 있다. 블루투스 스마트와 클래식 블루투스 모두 2.4GHz 라디오 주파수를 사용하므로 듀얼모드 디바이스가 하나의 라디오 안테나를 사용하는게 가능하다.

이상 블루투스 디바이스들은 3가지 타입으로 분류 할 수 있다.

  1. (클래식)블루투스 : 비디오나 오디오와 같은 리치(rich) 컨텐츠를 서비스하기 위한 전통적인 무선 디바이스
  2. 블루투스 스마트 레디(ready) : 클래식 블루투스와 블루투스 스마트등 서로 다른 무선 프로토콜을 묶기위한 일종의 허브다.
  3. 블루투스 스마트 : 저전력을 기반으로 하는 센서디바이스와 작은 데이터 전송을 위주로하는 소형 디바이스들이다. 스마트 시계, 보안센서, 헬스케어 기기들이 여기에 포함된다.

목표 시장

스마트 홈, 건강, 스포츠 및 피트니스 분야에서 특히 낮은 에너지가 필요한 서비스영역에서 시장을 넓힐 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이를 위해 블루투스 스마트는 아래와 같은 장점을 제공한다.
  • 몇달 혹은 몇년동안 작동하는 저전력 요구 사항
  • 작은크기, 낮은 가격
  • 모바일폰, 태블릿, 컴퓨터등의 대형 기기와의 호환성

애플리케이션

헬스 케어

  • BLP (Blood Presure Profile) : 혈압측정
  • HTP (Health Thermometer Profile) : 온도계
  • GLP (Glucose Profile) : 포도당 측정
  • CGMP (Continuos Glucose Monitor Profile) :

스포츠와 피트니스 프로파일

  • BCS (Body Composition Service)
  • CSCP (Cycling Speed and Cadence Profile)
  • CPP (Cycling Power Profile)
  • HRP (Heart Rate Profile)
  • LNP (Location and Navigation Profile)
  • RSCP (Running Speed and Cadence Profile)
  • WSP (Weight Scale Profile)

Internet Connectivity

  • IPSP (Internet Protocol Support Profile)
  • UDS (User Data Service)

HID Connectivity

  • HOGP (HID over GATT Profile)

Proximity sensing

  • FMP (Find me Profile)
  • PXP (Proxymity Profile)

Alerts and time Profile

세부 기술 내역

기술 스펙 블루투스 클래식 블루투스 스마트
거리/범위 (이론상 최대) 100 m > 100 m
무선 데이터 전송률 1-3 Mbit/s 125 kbit/s - 1Mbit/s - 2Mbit/s
애플리케이션 대역폭 0.7 - 2.1Mbit/s 0.27 Mbit/s
수용 가능한 Slave 7 구현 나름
보안 56/128 bit, 애플리케이션 설정 128bit AES & Counter Mode CBC-MAC
Robustness Adaptive fast frequency hopping, FEC, fast ACK Adaptive frequency hopping, Lazy Acknowledgement, 24-bit CRC, 32-bit Message Integrity Check
Latency 100ms 6ms
Minimum total time to send data 100ms 3ms

통신 모드

BLE 디바이스는 advertising 패킷을 브로드캐스팅 하는 방식으로 탐지된다. 이 과정은 간섭을 피하기 위해서 3개의 개별 채널 주파수를 이용해서 수행한다.

Advertise 모드

Connection 모드

참고문헌