블루투스

• 2.4GHz 무선 통신 표준.
• 보안프로토콜, 단거리(100M 이내), 저전력 장치들과 무선연결 가능.

동작원리

• 2.4GHz 주파수 대역에서 동작 (WiFi, ZigBee 등에서도 사용하는 RF(Radio Freq) 대역)
  • 다른 프로토콜과 분리되어 동작하기 위해 표준 프로토콜이 있음

마스터, 슬레이브, 피코넷

• 피코넷 : 블루투스 네트워크
• 마스터/슬레이브 모델을 사용
• 1 마스터, 7 슬레이브 연결 가능.
• 슬레이브 대 슬래이브 통신 불가능.

블루투스 주소와 이름

• BDADDR : 모든 블루투스 장치의 고유한 주소 48 Bits(6 Bytes)
  • 12진수, 16진수로 값 표시.
  • OUI : 주소의 상위 절반(24bits) _ 제작사 표시
    • 하위 절반 _ 장치 고유 주소
  • 예) MAC NO : 000666422152
    • 000666 : 모듈을 생산한 OUI roving 네트워크
    • 422152 : 모듈 고유 ID
• 블루투스 장치 구분용으로 고유주소 대신 이름이 보임.
  • 248byte 까지 이름을 사용할 수 있음.

연결과정

• 1. Inquiry : 두개의 블루투스 장치가 서로 완전히 모르는 상태일때,
     서로를 찾기위해 한쪽에서 inquiry request를 보내면 다른장치는 이 request를 주소, 이름 및 기타정보와 함께 응답 해줘야함.
• 2. Paging(Connecting) : 두 주소가 연결되기 위한 과정.
     연결이 완성되기 전까지 각각 서로의 주소를 알고 있어야만 한다.
• 3. Connection : Paging 후 Connection 상태가 된다.
     연결된 동안 장치들은 자신의 상태(모드)를 바꿀 수 있음.
  • Active Mode : 일반적인 연결상태. 데이터 송수신에 참여
  • Sniff Mode : 절전모드. Sleep(비활동) 상태를 유지하다, 정해진 간격 마다 송수신 내용이 있는지 확인
  • Hold Mode : 일시적인 절전모드. 정해진 기간동안 Sleep상태에 들어갔다 다시 Active 모드로 돌아옴.
    • 마스터가 슬레이브에게 명령을 줄 수 있음.
  • ParkMode : 정지모드. 더 깊은 절전모드. 마스터 장치에서 신호가 있을때 까지 정지모드로 들어가도록 알려준다.

Bonding And Pairing

• Bonding : 두 장치가 특별한 데이터를 교환하면 Bonding되어 서로 가까운 거리를 유지할때 자동 연결됨
  • Pairing이라는 과정에서 만들어진다.
  • 이때 Profiles를 교환하고 저장.
    • Common Secre Key를 교환해서 Bonding 때 사용됨
• 패어링을 할땐 인증과정이 필요함.
  • 인증과정 땐 UI조작이 필요함
  • 헤드셋과 같이 UI조작이 어려운 경우 6자리 숫자를 입력받아 수행
    • V2.0 이하 예전 기기들은 PIN 코드를 사용
      • PIN 코드는 4자리 숫자 부터 16자 알파벳 문자 등 다양한 방법이 있음.

Power Class

• 신호 전송 강도, 신호 도달 범위는 3단계 파워클래스로 구분됨

• Class Number	Max Ouput Power	Max Output Power	Max Range
  Class1	20 dBm	100 mW	100m
  Class2	4 dBm	2.5 mW	10m
  Class3	0 dBm	1 mW	10cm

• 모듈에서 하나 혹은 다수의 파워 클래스 지원 가능

Serial Port Profile (SPP)

• 블루투스를 통해 시리얼통신(RS-232, UART 등)을 무선으로 대체하고 싶은 경우 SPP 프로파일을 사용하면 됨.
• SPP 프로파일은 두장치간 많은 양의 데이터 교환에 초점이 맞춰짐
• 블루투스에 가장 기본적인 프로파일 중 하나 ( 블루투스의 원래목적이 RS232 대체 )
• RX, TX 라인이 마치 유선으로 연결 된 것 처럼 데이터를 주고받을 수 있음.

Human Interface Device Profile (HID)

• HID 프로파일은 사용자 입력장치에 사용됨
• HID 프로파일은 실제 USB를 대체하기 위함을 목표 ( SPP = RS232, HID = USB )
• 좀 더 복잡함

Hands-Free Profile (HFP), Headset Profile(HSP)

• 블루투스 장치간 오디오 전송 프로파일
• HFP는 차량 Hands free 오디오 시스템에 사용.
• HFP는 HSP 기반으로 인터렉션(전화수신/거절,종료 등) 추가로 지원하는 내용들이 포함

Advanced Audio Distribution Profile(A2DP)

• 블루투스 장치간 오디오 전송 프로파일
• HFP, HSP와 다르게 단방향 전송 지원
• 대신 오디오 음질이 훨씬 좋음
• 코덱지원(SBC, MPEG-1,2, AAC, ATRAC)

A/V Remote Control Profile (AVRCP)

• 블루투스 장치를 무선으로 제어하기 위한 프로파일
• 오디오 장치에서 A2DP랑 같이 지원되곤 함.

블루투스 버전

• BlueTooth V1.2
  • 프로토콜,스펙 표준화 및 안전화
  • 전송거리 10m, 낮은 사양
• Bluetooth v2.1 + EDR
  • 3Mbps(실사용 2.1Mbps) 의 속도
  • 전송거리 10m, 현재도 많이 사용중임.
• Bluetooth v3.0 + HS
  • 24Mbps 속도. ( WiFi 연결을 했을 시의 속도 )
  • 모듈간 연결관리를 위해 사용됨.
• Bluetooth v4.0 and Bluetooth Low Energy
  • 블루투스4.0은 3개의 카테고리가 있음
  • High Speed Bluetooth : v2.1+EDR, v3.0+HS에 대응
  • BLE : Bluetooth Low Energy가 4.0의 표준이다.
    • 저전력을 위해 모든걸 뜯어 고쳤다.
    • 거리 50m 로, 데이터 전송속도 0.27Mbps로 전력소모를 크게 줄였음.
    • 스마트워치, 스마트 밴드 등 각종 휴대용 장치에 광범위하게 사용된다.

Wireless Comprison

• 블루투스는 모든 네트워크에 적합한 프로토콜은 아님
• 무선 피코넷 통신망을 만든느데 유리하고 편리함.
• BLE를 통해 저전력, 편리함을 전부 잡았음.
• 1:1연결에 최적화.

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참고

• HardCopyWorld:블루투스 기초