:: Digital Story
 



작성자 admin 시간 2020-01-29 15:27:45
네이버

블루투스(Bluetooth)란 무엇인가

 

블루투스(Bluetooth)는 스마트폰, 노트북, 스피커 등 휴대용 기기 사이를 케이블 없이 저전력으로 구현하기 위해 개발된 무선통신 기술, 표준의 규격 명칭이다.


상용주파수가 아닌 2.4Ghz대의 ISM(Industrial Scientific and Medical) 할당 주파수를 사용하며 기술적으로는 최대 100m까지 송수신이 가능하다.
그렇지만 일반적으로는 소비 전력과 가격을 고려하여 반경 10m 송수신이 가능한 클래스2 제품이 주로 소비된다.

호환성이 최대 강점으로 노트북, 스마트폰 등과 이를 따로 지원하는 기타 모바일 디바이스에서 전세계를 통해 무료로 사용 가능하며 모바일 기기에 필수적인 전력소모율도 우수한 편이다.

현재로서 휴대용 기기간 무선 통신은 와이파이(네트워크 환경)와 블루투스를 제외하고 찾아보기 어렵다.
 




bluetooth1.png




이름은 10세기경 덴마크, 노르웨이 지역을 지배했던 군주 하랄 블로탄(Harald Blåtand)에서 유래됐는데, 블로탄은 푸른 이라는 뜻으로 영어로 표현하면 Bluetooth가 된다. 블루투스 로고도 HB에 해당하는 룬문자를 조합하여 만들었다.
이 내용은 영화 킹스맨 속편에서 인용되는 바와도 같다.


 

images_1.png

 

 


블루투스의 원리
 

 

주파수는 국가의 고유자산이지만 국제 전기통신연합(ITU, International Telecommunication Union)에서 특정 목적을 위해 전세계가 사용 가능하도록 비면허 대역으로 지정한 ISM 주파수 대역이 있다. ISM(Industrial Scientific and Medical) 대역이란 산업, 과학, 의료용으로 할당된 주파수 대역으로, 전파 사용에 대한 면허가 필요없어 저전력의 전파를 발산하는 개인 무선기기에 많이 쓰인다.

 

와이파이(Wi-fi), 블루투스 등 여러 시스템들과 같은 주파수 대역을 이용하기 때문에 전파 간섭의 여지가 있는데, 2.4GHz 대역에서 대역폭 1MHz의 채널 79개를 설정. 1초당 1,600회씩 채널을 바꾸는 주파수 도약(Frequency Hopping)방식으로 이를 커버한다.
블루투스 4.0 이후로는 40개의 채널에 2 MHz의 간격을 사용한다.

 

이 주파수 패턴이 블루투스 기기 간에 동기화되어야 통신이 이루어진다. 블루투스는 기기 간 마스터(Master)와 슬레이브(slave) 구성으로 연결되는데, 마스터 기기가 생성하는 주파수에 슬레이브 기기를 동기화시키지 못하면 두 기기 간 통신이 이루어지지 않는다. 이로 인해 다른 시스템의 전파 간섭을 피해 안정적으로 연결될 수 있게 된다. 참고로 하나의 마스터 기기에는 최대 7대의 슬레이브 기기를 연결할 수 있으며, 마스터 기기와 슬레이브 기기 간 통신만 가능할 뿐 슬레이브 기기 간의 통신은 불가능하다. 그러나 마스터와 슬레이브의 역할은 고정된 것이 아니기 때문에 상황에 따라 서로 역할을 바꿀 수 있다.


동일한 주파수의 와이파이(Wi-fi)는 무선 LAN의 신호를 주고받을 수 있는 장치인 무선 LAN 라우터가 필요한데 반해 블루투스는 기기와 직접 무선으로 연결되기 때문에 무선공유기가 없어도 된다.


 

 

버전별 차이점

 

 

1.X

 

가장 초기에 나온 1.0부터 2002년에 등장한 1.1을 거쳐 1.2까지 개선되었다. 다만 최대 전송 속도가 721kbps라서 대용량 데이터를 전송하기에는 조금 부적절했었다.

 

2.X +EDR(Enhanced Data Rate)

   

2004 10월에 2.0이 표준화되었으며, 1.x의 최대 전송 속도인 721kbps에서 3Mbps로 향상된 데이터 속도(Enhanced Data Rate, EDR)를 지원하게 된다. 다만 실제 최대 전송 속도는 2.1Mbps 정도 된다. 2007 7 26일에 2.1이 발표 되었으며, 2.0과의 가장 눈에 띄는 차이는 페어링이 더 손쉽게 가능하도록 SSP(Secure Simple Pairing) 기능이 추가된 것이다. 그 외 커넥션 시 필터링이 쉽도록 EIR(Extended Inquiry Response)이 강화되고, Low Power 모드에서 소비전류를 줄이는 기능이 추가되었다.

  

안드로이드를 사용한 대다수의 초기 스마트폰과 태블릿 컴퓨터, 게임기와 노트북 컴퓨터 등에 탑재되어 있는 버전이다. 그래도 여전히 그 당시에 이 버전을 채택해서 만든 제품들까지는 블루투스에 대한 인식이 좋은 편은 아니었다.

  

후술할 블루투스 3.0의 제품들만큼은 아니어도, 오랜 시간이 지난 현 시점에도 2.1+EDR을 채택한 보급형 제품들이 나올 때가 있긴 하다. 이를테면 아이리버에서 만든 BTS-P1, BTS-P3 2015-2016쯤에 나왔는데도 2.1+EDR이고, 지금까지도 꾸준히 중국산 저가형 중에서는 가성비 좋은 제품으로 평가 받고 있다. 최근 출시된 스마트폰에서도 문제 없이 구동 가능할 정도.

 

3.0 +HS(High Speed)

  

2009 4 21일에 발표되었으며 이론적으로 24Mbps라는 전작에 비해 매우 빠른 속도를 제공한다. 다만 3.0 +HS(High Speed) 24Mbps를 지원하며, 지원하지 않으면 2.X와 똑같은 속도를 낸다. Bluetooth Link는 접속에만 관여하고, 실제 고속 데이터 통신은 802.11 Wi-Fi 쪽에 추가된 PAL(Protocol Adaptation Layer)를 이용하기 때문.

  

갤럭시 S II와 비슷한 시기에 출시한 스마트폰과 태블릿 컴퓨터 등에 주로 탑재되었다. 다만 갤럭시 시리즈의 경우 ICS 이상으로 업그레이드 하면 HS가 지원되지 않기 때문에 느린 속도로 블루투스를 써야 한다. 이 버전부터 블루투스에 대한 인식이 서서히 좋아지기 시작했고 5까지 나온 상황인 지금 3은 구식이란 시선이 있지만 새로 나온 보급형 제품을 찾아본다거나 하면 3을 채택한 제품이 전혀 사장되지 않고 아직까지는 의외로 틈틈이 나오고 있을 정도다.[3]

 

4.0

  

2010 6 30일에 채택되었으며, 클래식 블루투스(Classic Bluetooth), 고속 블루투스(Bluetooth High Speed), 저전력 블루투스(Bluetooth Low Energy)[4]라는 프로토콜이 포함되었다.

  

클래식 블루투스(Classic Bluetooth) 1.0부터 2.1로 이어져온 기존 블루투스 기술이고, 고속 블루투스(Bluetooth High Speed) 3.0에서 더해진 Wi-Fi를 활용한 HS 고속전송 기술의 연장이다. 저전력 블루투스(Bluetooth Low Energy)는 전력소모를 최소화하고 배터리 수명을 연장하는 데 중점을 둔 새로운 프로토콜이다.

  

그 중 저전력 블루투스(Bluetooth Low Energy)는 전지로 몇 년을 지속할 수 있는 주변기기가 주요 타겟이기 때문에, 속도는 다른 무선 전송 규격보다 상대적으로 느린 편이다. BLE만 지원되는 칩은 Single Mode라고 부르고, 단방향 전송만 지원되고 칩이 탑재된 제품을 Bluetooth SMART라고 부르며, 앞서 설명한 클래식 블루투스(Classic Bluetooth)와 함께 들어있는 칩은 Dual Mode라 부르며, 양방향 전송이 지원되며 탑재된 제품을 Bluetooth SMART READY라고 부른다. 심장 박동 검사기 같은 류의 주변 기기는 어차피 측정값만 받으면 그만이니까 Single Mode 솔루션이 탑재되고, 스마트폰 등에는 Dual Mode 솔루션이 탑재된다. 각각 1Mbps 3Mbps를 지원한다. HS를 지원한다면 24Mbps도 지원한다.

 

4.1

   

2013 12 4일에 블루투스 4.1이 발표되었다. 넥서스 6, 넥서스 9, 넥서스 플레이어, 닌텐도 스위치 등에 탑재되었으며, 특징은 다음과 같다.

 

공존성(Coexistence) 향상

 

블루투스와 LTE 무선이 서로 통신 상태를 조정해 가까운 대역폭으로 인한 간섭 현상을 줄여준다.

  

 

더 나은 연결(Better Connections)

 

블루투스 연결 장치끼리의 거리가 멀어져 잠시 연결이 끊어지게 되면, 블루투스 4.1 장치는 거리 내로 되돌아올 시 자동으로 재연결된다. 이 특징이 오디오 기기만 쓰는 사람들에게 가장 잘 체감되는 4.1의 하이라이트라고 보면 된다.

 

 

 

데이터 전송 개선(Improved Data Transfer)

 

블루투스를 사용하는 악세서리 장치(헬스 기구) 등과의 통신 전송 상태를 보다 효율적으로 개선하였다.

  

 

개발자에게 더 많은 유연성 제공(More Flexibility to Developers)

 

앞으로 있을 웨어러블 기기 붐에 대비한 업데이트로, 블루투스 연결을 통해 웨어러블 기기가 스마트폰의 주변장치이자 동시에 다른 장치와의 허브 역할도 할 수 있게 해준다. 또한 장래를 위해 사물 인터넷(The Internet of Things)을 위한 새로운 IPv6 사용 표준도 들어가 있다. 또한 128비트 AES 암호화가 추가되어 보안성이 증가되었다.

 

  

4.2  

 

2014 12 4일에 블루투스 4.2이 발표되었다. 블루투스 4.2의 핵심 업데이트 내용은 크게 3가지로 요약한다.

 

더욱 빨라진 전송 속도

 

블루투스 SIG의 보도자료에 따르면, 블루투스 4.2 버전은 기존 4.0 규격 대비 전송 속도가 2.5배 증가했다. 특히 한 번에 보낼 수 있는 패킷 용량이 10배로 늘어나 전송 오류와 배터리 소비를 동시에 잡았다. 그래프만 보면 250배나 빨라진 것으로 보일 수 있으나 데이터를 주고 받는 빈도를 조금 줄이는 대신 한 번에 더 많은 정보를 전송해 전반적으로 2.5배의 전송 속도 향상과 효율적인 데이터 전송을 한다.

 

 

 

사물인터넷을 위해 연결성 강화

 

IPv6 6LoWPAN을 통해 인터넷에 직접 접속할 수 있다. 블루투스 4.2와 함께 승인 예정인 ‘IPSP(Internet Protocol Support Profile)' 기술이 채택되었기 때문인데, 기존 IP 인프라를 갈아 엎을 필요 없이 사물인터넷 기기나 스마트 디바이스가 인터넷에 직접 접속할 수 있어 이전보다 좀 더 유연하게 스마트홈을 구현할 수 있게 될 것으로 예상된다. 

 

개인정보보호 강화

 

사용자의 허락 없이 블루투스 기기 위치를 추적할 수 없게 했는데, 예를 들어, 애플의 아이비콘(iBeacon) 기술을 도입한 매장을 방문하더라도 사용자가 허용하지 않는 한 매장이 사용자의 위치를 마음대로 추적할 수 없게 된다. IT매체 아스테크니카가 취재한 바에 따르면 2.5배의 데이터 전송속도 향상은 새로운 하드웨어가 필요하지만, 개인정보보호는 기존 블루투스 기기에 대한 펌웨어 업데이트만으로도 대응할 수 있게 될 예정이다. 

 

5.X

 

2016 6 17일에 공개되었으며, 2017년 초에 정식으로 출시되었다. # 블루투스 5는 버전번호를 5.0이라 쓰지 않고 그냥 5라고 표시한다.

  

1.0 Mbps 10 미터(class 2)이던 최대 속도와 최대 거리를 선택적으로 전송거리를 희생하는 대신 최대속도를 2.0 Mbps 2배로 늘일 수도 있고 반대로 전송 속도를 희생하는 대신 전송거리를 최대 4배로 늘릴 수도 있다. 즉 최대 속도와 최대 거리를 유연하게 선택할 수 있다.

  

패킷의 최대 길이를 늘려서 페어링 없이 통신하는 비연결 데이터 브로드캐스트 용량은 8배가 향상되었다. 전송폭 증가는 더 많은 IoT 장치들을 연결할 수 있고 더 많은 양의 데이터를 전송 할 수 있게 되었다. 또한 저전력 블루투스(BLE) 연결을 통한 실내측위, 블루투스 비콘 기술에 관련된 서비스 기능들이 추가 되었다.

  

2017 2 MWC에서 공개일 기준 최초로 블루투스 5를 탑재한 엑스페리아 XZ 프리미엄이 공개되었고 4 21, 출시일 기준 최초로 블루투스 5를 탑재한 갤럭시 S8, 갤럭시 S8+가 출시되었다. 애플 아이폰도 아이폰 8, 아이폰 8+, 아이폰 X부터 블루투스 5를 지원한다. LG 2017 9 21, 블루투스 5를 탑재한 V30를 공개하였다.

  

현재로서는 전용 카드는 AC9260, 9461, 9462, 9560 등이 있으며 AMD CPU 20.40.0 버전 드라이버부터 지원되기 시작하였고 32비트 시스템은 지원하지 않는다.

  

USB 동글 제품은 2018 12 Laird BL654, Plantronics BT600이 협회 인증을 받아 시장에 출시되어 있으며 각각 $30 ~ $40 정도의 가격이다.

  

알리익스프레스에서는 2~3달러로 구할 수 있다. 중국산이기에 백도어나 안정성 문제 가능성을 염두에 두고 사는 것이 좋을 듯하다.다만 가짜일 가능성이 농후하다 저렴한 블루투스 제품에 블루투스 5를 진짜 지원하는건 거의 없고 대부분 2.1+edr~4.0 이다.

  
 

클래스

   
 

블루투스 통신에 이용되는 전파의 강도를 나타내는 개념으로, 쌍방이 같은 클래스일 필요는 없다.

 

%EC%88%98%EC%A0%95%EB%90%A8_1.png
 

 

표에서 알 수 있듯이 일반적으로 전성비가 가장 좋은 클래스 2로 제품을 가장 많이 만들지만 드물게 클래스 1으로 만드는 제품도 있다. 애플이 인수한 뒤 나온 Beats 제품들이 대표적인 사례. 에어팟 2세대와 파워비츠 프로도 블루투스 5 와 클래스 1을 지원한다