Chapter15 Bluetooth

Bluetooth Classic

블루투스

• 모바일 장치와 주변장치간 통신을 위한 고안되었다.
• 기기와 인터넷의 통신 단순화
• 데이터 동기화 통신 단순화
• 단거리 무선 라디오 기술
  • 작동거리 10m
• 적외선과 달리 가시선 요구사항 없음

 

블루투스 역사

 

주파수

• 2.45GHz ISM 대역 주파수에서 통신

채널

블루투스 클래식의 채널

• 79개의 1MHz 채널

 

간섭 피하기

• FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum)
  • 무작위로 선택된 초기 주파수
  • 초당 주파수 변화의 1600배
   

 

다중 접근제어: 폴링(Polling)

마스터/슬레이브

• 슬레이브가 (마스터에게) 보낼 수 있는 권한 요청
• 마스터 승인 요청

 

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블루투스 스마트(Bluetooth Smart)

클래식의 한계

• 배터리 소모: 모든 슬레이브는 들어오는 연결을 수신하므로 상시 대기해야 함
• 최대 7개의 슬레이브가 마스터에 연결될 수 있음

 

블루투스 스마트

저전력 블루트수(BLE;Bluetooth Low Energy)

• 필요할 때 소량의 데이터를 전송하고 연결을 저전력 모드로 전환하는 데 중점을 둔다.

클래스 버전과 호환되지 않음

 

Bluetooth Smart Ready

• 둘 다 지원

 

네트워크 토폴로지

슬레이브는 각각 별도의 물리적 채널에서 마스터와 통신한다.

 

 

BLE 연결

연결단계

1. 슬레이브는 자신을 광고하여 연결을 유도하므로 전력소비시기를 완전히 제어한다.
2. 전력 제약이 적은 마스터가 광고를 스캔하고 광고 패킷 뒷면에서 연결을 시작한다.

 

채널

40개의 2MHz 채널

• 3개의 광고용 채널 + 37개의 데이터 채널
• 참조) 클래식은 79개의 1MHz 채널

 

응용

• BLE 비콘: 광고 채널을 이용한 위치 기반 서비스

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블루투스 5

 

BLE와 비교

• 실내,실외에서 안정된 연결, 4배의 범위
• 2배 빠른 데이터 전송속도
• 비연결서비스에서 더 큰 capacity, 8배커진 broadcast message capacity
  -> 훨씬 더 풍부하고 다각적인 컨텍스트 데이터 세트를 방송할 수 있도록 차세대 비콘 생성을 위한 기반 재공
  예) 자판기 또는 냉장고에서 위치ID, 온도, 재고량, 배터리잔향 등을 동시에 브로드캐스팅한다.

B5 프로토콜 스택의 PHY

 

• MAC은 데이터 링크 계층, PHY는 물리 계층
• physical interface transceiver

 

LE Coded PHY

비트 스트림 프로세스의 두 단계

• FEC 및 Pattern mapper

FEC 인코딩

• 컨볼루션 인코더
• 다항식에 의해 모든 입력 비트에 대해 2비트 생성

Pattern mapper

• 컨볼루션 FEC인코더의 각 비트를 기호P로 변환
• P는 코딩방식에 따라 다름
  • S=2:P=1
  • S=8:P=4
   

 

세가지 PHY 비교

 

Advertising 확장

BLE의 Advertising 패킷

• 페이로드 크기는 31옥텟 길이로 제한됨
• 최대 3개의 전용 채널만 전송

B5에서 Adverting 확장

• 최대 255옥텟 길이의 페이로드 크기
• 37개 방송 채널로 오프로딩 가능
• 광고 패킷 체이닝