BLE 블루투스 기술은 4.0버전부터 적용된 저전력, 저비용 기반의 100kbps 미만의 근거리 통신에 유리한 무선통신 기술입니다. 사물인터넷 디바이스에도 많이 사용되는 BLE의 특징과 버전별 차이점 그리고 활용사례 등에 대해 정리해보겠습니다.
BLE 블루투스
특징
일반적으로 블루투스는 오디오 기기나 마우스 키보드와 같은 근거리 무선연결에 많이 사용됩니다. 그리고 BLE의 경우 Bluetooth 4.0부터 추가된 스펙입니다. Bluetooth Low Energy라는 이름에서도 알 수 있듯이 전력 소모를 최소화한 저전력 통신 기술입니다.
가령, BLE의 경우 동전만한 배터리로 최대 몇 년간 연속동작이 가능할 정도로 전력 소모가 적으며, 사용자의 위치와 거리를 파악할 수 있는 비콘 기술이 추가되어 다양한 응용 서비스에 활용할 수 있습니다.
버전별 차이점
블루투스가 대중화되기 시작한 시기는 4.x 버전에서 속도와 전력 소비가 눈에 띄게 개선되기 시작하면서입니다. 참고로 이전 초기 버전과 최근의 5.x까지의 블루투스 버전별 차이점에 대해서 간단히 정리해 보겠습니다.
| 버전별 비교 | 설명 |
| 블루투스 1.0 ~ 3.0 | 초기 블루투스 버전으로 Classic 블루투스라고도 합니다. 단순히 두 장치 간 pairing을 통해 상호 송수신이 가능한 무선 기술입니다. 전력 소모는 15~20mW 정도, 최대 전송속도는 720kbps ~ 3Mbps 사이입니다. |
| 블루투스 4.x | 기존보다 전력 소비를 획기적으로 줄여 1.5~2mW 정도로 90% 이상 감소하였습니다. 특히, BLE 기술이 추가되어 듀얼모드와 싱글모드로 구분되어 다양한 블루투스 응용제품이 범용화되기 시작한 버전입니다. |
| 블루투스 5.x | 4.x 대비 전송속도는 2배, 전송거리 4배 정도 개선되었으며, 특히 데이터 보안이 강화되었습니다. 또한 더 많은 장치를 연결할 수 있어 IoT 장치에 활용도가 더욱 좋아졌습니다. |
활용사례
일반적으로 소형기기에 많이 사용한다고 알고 있지만. BLE 기능을 활용해 사업 분야에서도 그 중요도가 점차 커지고 있습니다.
소형전자기기
블루투스 이어폰이나 스피커 그리고 마우스 키보드 같은 저속 무선통신기능을 활용한 전자기기에 많이 사용됩니다. 최근 발표된 5.2 버전의 경우 기존 대비 최대 200m까지 전송이 가능하며, 더 많은 장치를 동시에 연결할 수 있습니다. 가령 5.2 버전을 지원하는 헤드셋을 사용할 경우 여러 애플리케이션에 동시에 연결이 가능하며 음질 또한 높일 수 있습니다.
사물인터넷
공장내에서 센서의 데이터를 무선으로 전송하여 실시간으로 모니터링하여 자동으로 관리할 수 있는 스마트팩토리에 활용합니다. 또한, 가정내 스마트홈 솔루션에 적용되어 조명을 자동으로 조정하거나 다양한 가전기기간 연결에 활용할 수 있습니다.
실내위치파악
BLE 기술의 비콘을 활용해 실내에서 정확한 위치를 파악할 수 있습니다. 비슷한 위치파악 기술인 GPS의 경우 외부의 위성신호를 받아야 하는 단점이 있습니다. 하지만 블루투스는 200m 이내의 통신거리와 사용자의 정확한 위치를 파악할 수 있어, 다음과 같은 다양한 응용 서비스로 활용됩니다.
- 대학교 전자출결 (위치파악 기반)
- 스타벅스 사이렌오더
- 아이폰의 iBeacon 서비스
위의 이미지는 비콘 서비스의 동작절차를 설명한 그림입니다. 간단한 동작 절차를 살펴보면 다음과 같습니다.
- 실내에서 BLE 비콘신호를 통해 자신의 ID를 주기적으로 송신
- 스마트폰의 BLE 프로토콜을 통해 이를 감지해 ID를 서버에 전송
- 서버에서는 애플리케이션에 따라 적절한 Action을 스마트폰에 응답
예를 들어, 학생이 강의실에 입실할 경우 자동으로 출결 체크가 되거나, 손님이 가게에 들어갔을 때 자동으로 쿠폰을 발급하는 등의 응용 서비스 개발이 가능합니다.
기술요소
BLE 기술이 적용된 4.0 블루투스 기술을 자세히 살펴보겠습니다. 이 버전부터 블루투스는 크게 듀얼모드와 싱글모드 2가지 형태로 구현이 가능합니다.
싱글모드
싱글모드는 BLE 또는 일반모드 중에 한 가지만 선택하여 사용합니다. 위의 그림에서 좌측의 보라색은 ‘일반모드’ 그리고 우측의 초록색은 BLE 모드로만 동작하는 단일 Single Mode 구성의 예입니다.
가령, 사물인터넷에서 저전력 초소형 센서의 통신 기능만을 사용하고자 할 경우, 일반모드를 제거한 BLE 기능만으로 구성된 스택을 사용하면 구조도 간단하며 보다 저가로 HW를 제조할 수 있는 이점이 있습니다.
듀얼모드
BR/EDR과 BLE 방식의 두 가지 Mode를 모두 포함한 구성형태입니다. 일반적으로 스마트폰이나 태블릿 그리고 데스크탑이나 Gateway에서 활용합니다. 그리고 듀얼모드 솔루션을 스택으로 구현하기 위해서는 별도의 외부 프로세스가 필요합니다.
가령 스마트폰에 듀얼모드 솔루션이 적용된다면 오디오나 데이터 전송시에는 ‘일반모드’로 동작하고, Beacon 등의 응용 프로그램으로 동작시에는 BLE 모드로 동작할 것입니다. 그리고 이 동작을 위한 별도의 프로토콜 스택 소프트웨어도 필요합니다.
| 싱글모드 | 듀얼모드 |
| 특정 기능의 단일 솔루션에서 활용되며, 저가, 저전력 솔루션에 적합합니다. 가령, 사물인터넷 센서 Device 등에 사용됩니다. | 다양한 애플리케이션으로 활용하는 경우 적합하며 보다 고성능의 CPU 및 프로토콜 스택의 구현이 필요합니다. |
이상으로 BLE와 블루투스 버전별 차이점 및 활용사례 등에 대해서 정리해보았습니다.