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서울공대 이야기

무선통신기술 블루투스(Bluetooth)

2004.07.20 03:04

lee496 조회 수:3905

 

무선통신기술  블루투스(Bluetooth)


홍승억

서울대학교 전기공학과 학사(84)한국과학기술원 전기및전자공학과 박사(95)

 LG전자 책임연구원(86) (주)엠엠씨테크놀로지 대표이사(97년~현재)


1.   개요

   최근 몇 년 동안 디지털 무선통신기술은 눈부시게 발전했고 무선 단말기의 대중화로 어느 곳에서나 음성통신이 가능해졌다. 음성 뿐만이 아니라 데이터 전송도 무선으로 연결해서 서비스를 받기 시작했고 무선 단말기를 통한 인터넷 서비스는 점점 많은 사람들이 이용하고 있다. 현재의 무선 단말기를 통한 데이터 서비스의 단점은 데이터 전송속도가 낮아서 다양한 서비스를 제공받을 수가 없다는 것이다. IMT-2000 시스템 개발이 완료되면 무선 단말기의 데이터 전송속도가 향상된다. 이 시스템도 두 가지 정도의 문제점이 예상되고 있다. 한 가지는 무선 서비스 제공에 대한 비용이며 또 한가지는 고속의 데이터 전송이 필요한 경우이다. 이 두 가지를 해결하기 위해서 무선 단말기에 새로운 기능을 제공하려는 움직임이 있다. 가정, 학교 또는 데이터 서비스를 받을 수 있는 인프라구조에서 높은 전송속도로 서비스를 받을 수있도록 하는 것이다. 즉 유선으로 만들어진 인프라구조에 무선 단말기를 연결하여 저가이면서 고속의 데이터 서비스를 받을 수 있도록 하는 것이다. 이와 같은 움직임은 1990년대부터 시작되었으며 사용할 수 있는 대역은 Unlicensed Band(2.4GHz, 5GHz ISM Band)이다.

            

그림 1. 근거리 무선통신 기술의 표준화 동향

   그림 1에서 보듯이 IEEE 802.11 규격(Direct-Sequence & Frequency Hopping)에 의한 1Mb/s, 2Mb/s, 5.5Mb/s, 11Mb/s 무선 랜(Wireless LAN) 제품들이 출시되고 있다. 현재는 802.11b 규격에 의한 무선 랜규격이 주류로 SOHO용 데이터 네트웍을 구성하기 위한 시스템이고, 향후에는 5GHz대역의 UNII Band를 통하여 54Mb/s 전송속도를 지원하는 HIPERLAN(BRAN) 또는 IEEE 802.11a 규격의 제품들이 만들어질 것이다. 이는 가정에서 무선을 통해 비디오 전송이 가능한 시스템이며, 초고속망을 무선으로 구성하기 위한 표준안으로 대두될 사양이다. 이외에도 2.4GHz ISM Band를 이용하여 데이터 및 음성을 전송할 수 있는 HomeRF와 블루투스 규격이 있다.

   블루투스는 음성, 데이터 등 다양한 형태의 정보를 10~100m내 거리에서 최대 1Mbps 속도로 전송할 수 있는 기술로, 휴대폰, PC 등의 기기간 데이터 송수신뿐만 아니라 근거리 통신망을 통한 무선 인터넷 접속기술로도 이용될 전망이다. 블루투스 기술의 응용 예를 몇 가지 들어보면, 블루투스가 탑재된 노트북의 경우 케이블 없이도 PDA, 휴대폰 및 기타 장비와의 무선 연결이 가능해진다. 또한 노트북 이동 시에는 휴대폰에 연결해서, 사무실에서는 모뎀이나 LAN에 연결해 인터넷에 접근할 수 있다. 또한 블루투스의 신호는 벽, 가방 등을 통과해서 전송될 수 있으므로 노트북을 가방에 둔 상태에서 휴대폰을 사용해 e-mail 수신 및 검색이 가능하고, 착신신호를 휴대폰에 알릴 수 있다.

   본 고에서는 최근에 부각되고 있는 블루투스 기술, 규격 동향 및 국내외 업체들의 개발 동향에 대해 설명하겠다.


2.   블루투스 기술

   블루투스 기술은 정지 및 이동통신 환경에서 Ad-hoc 연결을 쉽게 할 수 있는, 저가의 단거리 무선연결을 하는 무선통신에 대한 개방된 규격이다. 블루투스 기술의 기본 기능의 하나는 수많은 전용 케이블을 대치할 수 있게 하자는 것이다. 케이블을 대치하는 것 이외에 기존 망과의 Ad-hoc 네트워킹을 통하여 다양한 응용 예를 제공한다.

블루투스의 무선 인터페이스는 0dBm의 안테나 파워를 기본적으로 제공한다. 스펙트럼

확산은 2.402GHz에서 2.480GHz까지 주파수 범위 내에서 1MHz 간격의 대역폭을 가지고 해당 주파수 대역을 고르게 사용한다. 최대 주파수 도약율은 1600hops/s이며 무선 링크 범위는 10cm에서 10m까지지만, 전송전력을 100mW까지 올리면100m까지 확장될 수 있다.  

 

                     그림2. 블루투스 규격 사항


   블루투스는 동시에 세 개의 음성 채널까지 지원할 수 있고, 데이터 채널과 음성 채널(2개 이하)을 동시에 지원할 수 있다. 음성 채널은 64Kbps full duplex 채널을 지원하며 데이터 채널의 경우 최대 723.2Kbps와 역방향으로 57.6Kbps를 허용하는 비대칭 채널, 또는 433.9Kbps의 대칭 채널을 지원할 수 있다.

                    그림 3. 블루투스 프로토콜 스택


   블루투스 프로토콜 스택은 그림 3에서 표시된 것과 같이 블루투스 고유의 기능을 하는 코어 프로토콜(Radio, Baseband, LMP, L2CAP, SDP), 케이블의 대치가 가능한 RFCOMM과 무선전화 기능을 제공하는 TCS BIN 프로토콜로 구성되어 있다. RFCOMM은 COM 포트를 사용하는 기존의 프로토콜(PPP, OBEX, etc)을 연결하여 무선으로 서비스를 제공할 수 있게 한다. 무선전화 기능 중에 콜(Call)을 제어하는 부분은 TCS BIN 프로토콜이고 실제 음성 데이터는 Baseband부분에서 처리된다. 이런 프로토콜 스택을 적용한 시스템을 구성하면  두 노트북의 무선 링크를 열어서 파일을 전송할 수 있고, 노트북에서 블루투스 링크를 열어 무선 단말기와 연결하여 인터넷을 사용하거나 메일을 확인할 수도 있다. 무선 단말기 또는 PDA와 노트북에 있는 주소록을 사용자의 요구에 의해서 또는 서로를 인식하여 자동으로 갱신할 수도 있다. 이 밖에도 선이 없는 컴퓨터의 구성도 가능하고 무선 헤드셋을 제작해서 무선 전화기의 내용을 듣거나 노트북에서 나는 소리를 들을 수도 있다. 데이터와 음성을 서비스 할 수 있는 무선 액세스 포인트를 구성하여 가정 내에서 노트북(PDA)을 통해서 데이터 서비스(인터넷 서비스)를 받고 블루투스 기능이 있는 무선 전화기를 PSTN에 연결하여 가정 내 무선 전화기로 사용할 수도 있다. 이런 환경이 구성되면 액세스 포인트를 통해서 가정 내 자동화(Home Automation) 또는 가정 내 보안(Home Security) 기능도 제공할 수가 있다.


3.   블루투스 규격 동향

   현재 블루투스 규격에는 새로운 프로파일의 제정 및 고속 데이터 전송을 위한Working Group이 구성되어 작업 중이다. 12개의 WG은 다음과 같이 구성되어 있다. 무선 데이터 전송 속도를 높이기 위한 Radio2 WG, 자동차에서의 응용을 다루는 Automotive WG, 개인지역의 네트웍에 대한 내용을 다루는 PAN(Personal Area Network) WG, 시동에 관한 Wake-UpWG, 마우스 등의 입력장치에 대한 내용을 다루는 HID(human input device)WG, AV 데이터 전송을 위한Audio/Visual WG, 무선프린터 서비스를 할 수 있는 Printing WG, 정지화상 전송용의 Still Image WG, 확장 서비스 디스커버리의 Extended SDP(Service Discovery Protocol) WG, 위치정보 인식 서비스용의 Local Positioning WG, 무선 랜으로 이용할 수 있는 WLAN WG, W-CDMA방식 이동전화기용의Unrestricted Digital Interface WG에서 각각의 규격을 작성한다. 이들WG의 일정은 WG마다 따로 정해졌으며 이들이 작성할 프로파일은 모두 향후 SIG 안에서의 작업을 거쳐 블루투스 사양의 새로운 프로파일로서 추가될 전망이다.

   Radio2는 현행 블루투스의 최대 데이터 전송 속도 1Mbps를 최소 2Mbps 이상으로 높일 계획(옵션으로10Mbps도 마련)이다. Radio2에서는 저 제조비용, 새로운 프로파일에의 대응,Baseband 처리부의 사양 변경,다른 무선 통신 방식과의 상호 접속성,핸드오버 기능등을 논의해갈 것으로 알려졌다.

   고음질의 오디오/애니메이션 데이터를 전송하기 위한 표준규격 마련을 위해 결성된 블루투스 Audio/Visual WG은 퍼스널 컴퓨터나 이동전화기,MP3플레이어,스피커 등의 사이에서의 데이터 교환을 상정한다. 사양이 정해지는 대로 블루투스 버전1.0 사양에 새로운 프로파일(AV 프로파일)로서 추가될 예정이다. 이 WG가 마련하는 사양은 주로 블루투스를 물리 층에 사용해 MP3 데이터나 MPEG4 데이터를 전송할 경우의 대역 확보나 부정복사 방지기능 등을 규정하게 된다.블루투스의 소프트웨어 스택(L2CAP) 상에 isochronous 데이터 전송을 위한 스택,보안 확보를 위한 스택,그리고 부호화/복호화를 위한 스택을 추가할 예정이다.


4. 블루투스 개발 동향

 많은 업체들이 샘플 칩을 공급 받아 자체 솔루션을 가져가고 있다. 블루투스 모듈의 경우 10여 개의 회사가 개발 중에 있다. 몇몇 업체들은 샘플 모듈을 공급 중에 있으며 블루투스 칩의 양산과 함께 제공될 예정이다. 제품 개발에 필요한 프로토콜 스택 및 안테나 등도 여러 업체들이 시제품을 개발하여 판매하고 있다. 블루투스 제품도 발표되고 있는데 대표적인 제품은 PC와 연결하여 무선 인터페이스를 제공할 수 있는 USB, PCMCIA 유형의 제품, 노트북 등의 무선 인터넷이 가능하게 할 수 있는 액세스 포인트, 블루투스 인터페이스를 제공하는 무선 단말기, 무선 프린터, 무선 헤드셋 등이다. 블루투스를 채용한 제품의 판매는 금년 4Q부터 시작되어 내년 말경에는 많은 응용 제품들이 시장에 나올 것 같다.

   국내에서는 약 100여 개 업체들이 블루투스 제품개발에 임하고 있다. 블루투스 칩의 개발은 ETRI에서 국책과제로 개발을 진행하고 있으며 전자부품연구원, 삼성전자와 몇몇 벤처 기업들도 개발을 진행 중에 있다. 제조업체들의 경우 모듈 개발과 블루투스를 내장한 단말기 개발, 블루투스 홈 네트워킹 시스템 개발 등을 하고 있으며 통신 사업자들은 하드웨어와 실제 응용이 가능한 프로파일에 관심을 가지고 있다. 모듈 개발의 경우 현재 몇 개의업체들이 개발 중에 있으며 기본 모듈의 개발은 끝낸 상태이다. 홈 네트워킹 시스템은 많은 기업들이 개발 중이며 인터넷을 사용하는 가정 내 무선 네트워크 구성을 목표로 하는 기업과 홈 오토메이션 네트워크를 목표로 하는 기업들이 있다.

5. 맺음말

 미국 시장조사 회사 가트너가 발표한 블루투스 시장의 3단계 발전 전망 보고서를 보면, 첫 단계에서는 어댑터카드나 USB 단자 부착 PC, 고기능 휴대폰 등에 채택되고 두 번째 단계에는 저가의 모바일 제품, 무선전화, 개인 휴대단말기, 가정용 네트워킹기기, 자동차 등으로 블루투스 탑재 기기가 크게 늘고, 세 번째단계에는 거의 모든 휴대기기에 채택돼 2005년에 시장규모가 32억 달러로 확대될 전망이다.

국내에도 유선 인프라구조가 구축되고 블루투스 무선 단말기의 보급이 일반화되면 내부 시장규모가 커질 것이다. 이런 환경에서 블루투스 사업을 하기 위해서는 블루투스 전문업체와 블루투스를 장착하려고 하는 기기를 가진 업체가 공동으로 제품을 개발해야 할 것이다. 블루투스는 기기간의 무선 인터페이스를 제공하는 것으로 많은 제품에 적용이 가능하다. 블루투스 인터페이스를 적용하려는 모든 업체가 블루투스 솔루션을 가져가기 보다는 솔루션을 제공하는 업체와 공동개발을 하는 것이 시장 선점에 도움이 될 것이다.

홍승억sehong@mmctech.com



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