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정보 (및 수학) Bluetooth 4.1이 여는 새로운 IoT의 세계
2014.06.28 12:04
Bluetooth 4.1이 여는 새로운 IoT의 세계http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?cn=GTB2014061043&service_code=03 | |
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| KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-06-27 | |
| - 개인의 사물 인터넷(IoT, Internet of Things) / LTE와의 공존 / 페어링(pairing)도 유연하게 / 대량의 데이터 전송 / 허브와 엔드 포인트, 양쪽 모두 책임 부가 / IPv6 통신 전용의 전용 채널 / 1대 1에서 1대 다수 접속 / 본격적으로 도래한 사물 인터넷의 시대 - 2010년에 발표된 Bluetooth Smart는 사물 인터넷(IoT)의 담당이 되었다. 2013년 12월 책정이 완료한 Bluetooth 4.1은 IoT를 보다 일보 진행하여 `1대 1`뿐만 아니라 `1대 다수`의 접속을 실현하고 있다. 모든 사물이 상시 연결되는 모든 사물 인터넷 시대가 본격적으로 오려고 하고 있는 현재 Bluetooth 4.1이 그 근간이 되는 기술로서 주목을 끌고 있다. 2010년에 Bluetooth Smart(저소비 전력에 대응한 Bluetooth 4.0의 브랜드명)가 릴리스된 후 보급이 진행되어 현재까지 가장 빠르게 보급된 무선 통신기술이 된다. Bluetooth Smart를 혁신적이라고 할 수 있는 이유는 두 가지이다. 첫 번째는 소비 전력이 매우 낮다고 하는 점이고 다른 하나는 스마트폰이나 태블릿 단말, PC 어플리케이션에 단말을 접속할 수 있다고 하는 점이다. 이러한 특징에 의해 Bluetooth 기술은 소형 배터리로 장시간 동작하여 어플리케이션에 데이터를 송신하는 소형 단말이라는 새로운 카테고리를 만들었다. 어플리케이션에 데이터를 송신하는 소형 단말은 수집한 유익한 정보를 접속처인 어플리케이션에 송신한다. 이것이 스마트한 단말로 불리는 근거가 된다고 한다. 현재 주요 스마트폰 OS에서는 표준 기능으로서 Bluetooth Smart를 서포트하고 있고 향후에도 이러한 경향은 강해질 것으로 예상된다. 미국 조사회사인 ABI Research에 따르면 Bluetooth Smart에 대응한 디바이스 출하량은 2011년에 3억 4,100만 대였지만 2018년까지 연간 27억 대에 이를 전망이라고 한다. 기기 메이커나 신흥기업은 활동량계나 스마트 시계 등을 매주 발표하고 있다. 이러한 몇 백 종류의 스마트 기기에 의해서 Bluetooth Smart는 `개인의 사물 인터넷(IoT : Internet of Things)`붐을 일으키고 있다. Bluetooth SIG는 2013년 12월 `개인의 사물 인터넷`으로부터 `모든 사물 인터넷`으로의 이행을 실현하는 주요 기술로서 Bluetooth 4.1을 발표하였다. 이것에 의해서 Bluetooth Smart 기술은 새로운 성장을 이룰 것으로 간주할 수 있다. Bluetooth 4.1은 기술적으로 크게 진보한 것뿐만 아니라 이러한 기술을 채용하는 것으로 보다 유연하고 폭넓은 분야에 있어서의 개발이 가능하게 된다. 사물 인터넷의 보급을 촉진하여 혁신적이면서 직감적인 제품 개발을 지원하는데 있어서 개발자 커뮤니티에 있어서도 큰 전진이 되고 있다. Bluetooth의 이념은 사용자가 의식하지 않고 작동하는 것이다. 이러한 단순한 이념은 Bluetooth 4.1의 등장에서 크게 진전하였다. 사용자의 편리성을 생각하면 Bluetooth와 LTE의 공존이 중요하게 된다. 향후 시장에 투입되는 스마트폰은 고급 지향, 저급 지향을 불문하고 LTE를 탑재하는 기종이 증가하여 허브 디바이스에 여러 어플리케이션에 데이터를 송신하는 소형 단말을 동시에 접속하는 케이스도 증가하기 때문이다. Bluetooth 대응 기기는 2.45GHz의 주파수대로 데이터를 송신하지만 LTE 대응 기기도 많은 경우 가까운 주파수대역으로 동작한다. 지금까지는 LTE와 Bluetooth Smart의 사용이 증가함에 따라 양쪽 모두 같은 단말/기기로 사용했을 때 발생하는 전파 간섭이 염려되고 있었다. Bluetooth 4.1에서는 Bluetooth와 LTE의 사이에 조정을 실시하여 이용 주파수대가 가까움에 따라 발생하는 간섭을 저감시키고 있다. 양쪽 모두가 최대의 성능을 발휘할 수 있도록 설계되어 사용자가 불편함을 느끼지 않고 이용할 수 있다. 향후 보다 많은 LTE 대응 스마트폰이 발표되는 것을 고려하면 이 점은 상당히 중요하다. 전파 간섭 이외에도 문제점은 있다. 지금까지 Bluetooth를 재접속할 때 그때마다 사용자 자신이 페어링할 필요가 있었다. 페어링에 의해서 배터리 수명은 저하된다. Bluetooth 4.1에서는 재접속의 간격을 유연하고 가변적으로 설정할 수 있기 때문에 개발자는 Bluetooth 접속 및 접속의 보관 유지에 관해서 기존 이상의 컨트롤이 가능하게 된다. 광고자(advertiser)는 유효화된 각 채널에서 임의의 간격으로 ADV_DIRECT_IND 어드버타이징・패킷(advertising packet)을 송신하기 위해서 어드버타이징 상태의 간격을 길게 취한다. 이것에 의해 기기의 거리에 의존한 절단・재접속을 막아 전력 소비를 저감한다. Bluetooth Smart의 핵이 되는 부분이 전력 절약 기술이다. Bluetooth 4.1의 책정에서는 사용자 경험(experience)을 개선하면서도 동시에 전력 소비를 저감하는 새로운 방법을 개발하는데 초점을 맞추고 있다. 또 다른 한 가지 필수의 요건은 웨어러블 기기에 대한 대량의 데이터 전송이다. Bluetooth 4.1은 L2CAP(Logical Link Control and Adaptation Protocol)(지식리포터 주 1) 메커니즘에 근거하여 보다 효율적인 벌크 데이터/블록 데이터 전송을 통하여 64 kbyte까지의 데이터 유료 하중이 가능한 핵심적인 서포트 기능을 구비하고 있다. 이것에 의해 Bluetooth Smart에 대응한 2대의 기기 간을 최소한 오버헤드로 접속한다. 지금까지는 기기가 데이터의 업데이트를 단속적으로 하고 있어 여분의 소비 전력이 발생하고 있었다. 현재 사용자가 런닝이나 사이클링, 수영을 하고 있을 때 센서가 수집한 데이터를 귀가했을 때 효율적으로 전송하거나 업데이트할 수 있다. 저소비 전력화가 중요한 한편 Bluetooth Smart는 인텔리전트 접속에도 중점을 두고 있다. 사용자가 유익한 정보를 얻을 수 있도록 기기와 어플리케이션 사이에 다이렉트인 데이터 전송이 가능하게 되어 있다. 사물 인터넷의 보급을 촉진하기 위한 Bluetooth 4.1에 있어서 가장 중요한 업데이트의 하나로 Bluetooth 4.1의 대응 기기가 허브와 엔드 포인트 디바이스의 양쪽 모두의 기능을 동시에 완수할 수 있다는 점이 있다. 호스트 디바이스가 불필요하기 때문에 모든 데이터를 1개소에 모아 송신하기 전 주변 센서가 서로 정보를 서로 전달하여 독자적인 네트워크를 구축한다. 듀얼 모드・토폴로지(topology)(지식리포터 주 2)나 링크층 토폴로지라고 하는 소프트웨어 특성을 통하여 복수의 기기가 동시에 독자적인 모드로 동작해 Bluetooth Smart를 개입시켜 정보 전달을 실시한다. 이러한 다양한 특성이 조합됨으로써 사물 인터넷의 가능성은 보다 폭넓게 새로운 개발의 기회도 제공한다. Bluetooth를 탑재한 스마트 시계로 수영이나 달리기 중 데이터를 계측한다. 이러한 데이터는 사용자가 귀가하면 자동적으로 스마트폰에 전송된다. 스마트 시계는 허브로서도 기능하므로 복수의 웨어러블 기기와 통신하고 데이터를 모으는 것도 가능하다. 수집한 데이터는 스마트폰에 전송/보존되므로 사용자의 건강관리에 사용될 수도 있다. Bluetooth 4.1을 채용하는 것으로 복수의 기능을 가진 제품을 개발할 때의 자유도가 큰 폭으로 높아진다. 특히 웨어러블 기기가 고기능화하는 것은 센서 성능으로의 의존도가 높아지는 점도 의미하므로 Bluetooth 4.1이 완수하는 역할은 크다고 할 수 있다. 이러한 메리트가 발생하는 이유는 Bluetooth 4.1에서는 인터넷에 접속하는데 있어서 게이트웨이 디바이스가 불필요하기 때문이다. Bluetooth 4.1에서는 IP 접속의 기반으로서 IPv6(Internet Protocol version 6)(지식리포터 주 3)을 이용하는 차세대 통신 전용으로 전용 채널이 구축된다. 2012년에 발표된 IPv6은 주위의 모든 사물이 접속되는 세계를 열었다. 이러한 업데이트는 접속성과 호환성을 보증하기 위해서 개발자나 기기 메이커가 필요로 하는 유연성을 제공하는 것으로 IPv6 대응 Bluetooth Smart 센서의 실현은 더욱 더 현실성에 다가오고 있다. `모든 사물을 항상 접속해 두고 싶다`라는 요구는 사물 인터넷이라고 하는 개념을 ‘모든 사물 인터넷’이라고 하는 개념으로 이끌었다. Bluetooth 시장은 1대 1의 기기 접속으로 만족했던 시대로부터 1대 다수의 기기 접속을 요구하는 시대로 급속하게 변화하고 있다. Bluetooth 4.1로의 업데이트는 확실하게 그 성장을 재촉하는 것이다. 수많은 개발이 진행되는 중 `모든 사물 인터넷`에 있어서의 근간적인 무선 접속 기술로서 Bluetooth Smart에 큰 기대를 하고 있다고 한다. (지식리포터 주 1) L2CAP(Logical Link Control and Adaptation Protocol) 베이스밴드가 설정하는 ACL (Access Control List)링크를 이용해서 상위 프로토콜과 어플리케이션에 관한 논리 링크를 설정, 관리하는 프로토콜이다. (지식리포터 주 2) 토폴로지(topology, 망 구성방식) 컴퓨터 네트워크의 요소들(링크, 노드 등)을 물리적으로 연결해 놓은 것, 또는 그 연결 방식을 말한다. 로컬 영역 네트워크(LAN)는 물리적 토폴로지와 논리적 토폴로지 둘 다 보여 줄 수 있는 네트워크의 한 예이다. 랜 상의 어떠한 노드도 네트워크 상에서 하나 이상의 다른 노드에 하나 이상의 링크를 갖고 있으며 그래프 상의 이러한 링크와 노드들은 네트워크의 물리적 토폴로지를 잘 설명해 주고 있다. 이와 비슷하게 네트워크 상에서 노드끼리의 데이터 흐름은 네트워크의 논리적 토폴로지를 결정한다. 물리적 토폴로지와 논리적 토폴로지는 특정 네트워크에서 아주 동일할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 어떠한 특정한 토폴로지는 노드 사이의 물리적, 논리적 연결 구성으로 결정되는데 이러한 토폴로지 연구는 그래프 이론을 사용한다. 노드 사이의 거리, 물리적 상호 연결, 전송 속도, 신호 종류는 두 망 사이에서 각기 다를 수 있지만 이러한 토폴로지는 비슷한 양상을 보인다. (지식리포터 주 3) IPv6(Internet Protocol version 6) 인터넷 프로토콜 스택 중 네트워크 계층의 프로토콜로서 version 6 Internet Protocol로 제정된 차세대 인터넷 프로토콜을 말한다. 인터넷(Internet)은 IPv4 프로토콜로 구축되어 왔으나 IPv4 프로토콜의 한계점으로 인해 지속적인 인터넷 발전에 문제가 예상되어 이에 대한 대안으로서 IPv6 프로토콜을 제정하였다. <그림 1> 1대 1로부터 1대 다수의 접속을 실현하는 Bluetooth 4.1
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