블루투스라고 하면 BLE, Beacon, iBeacon, Eddytstone 등의 단어를 자주 듣습니다. 이들의 연결점과 차이점은 무엇인가요? 다음은 일반적인 Bluetooth 기술 용어 및 응용 프로그램과 관련된 Bluetooth 기술에 대한 자세한 설명입니다.

1. 블루투스 기술 용어 설명

봉홧불: Beacon은 호환되는 앱 또는 운영 체제에서 선택하는 보편적으로 고유한 식별자를 전송하여 Bluetooth 저에너지 근접 감지를 기반으로 합니다.

2. BLE의 기원과 분류

원래 사양은 Wibree라는 이름으로 2006년 Nokia에서 개발되었습니다. 이 회사는 Bluetooth 표준에서 채택된 무선 기술을 개발하여 Bluetooth 기술과의 차이점을 최소화하면서 더 낮은 전력 사용량과 비용을 제공합니다. 결과는 Bluetooth Low End Extension이라는 이름을 사용하여 2004년에 발표되었습니다. Wibree는 Bluetooth와 함께 작동할 수 있지만 전력의 일부만 사용하는 새로운 무선 주파수 기술입니다. 이 기술은 Bluetooth Smart로 판매되었으며 핵심 사양 버전 4.0으로의 통합이 2010년 초에 완료되었습니다.

1) 블루투스 기기 - 4.0 이전 기기 - 블루투스 BR/EDR (클래식 블루투스).

Classic Bluetooth 장치는 다른 Classic Bluetooth 장치 및 Bluetooth Smart Ready 장치와 통신할 수 있습니다. 무선 전화 연결, 무선 헤드폰, 무선 스피커 등. SPP(직렬 포트 프로필)는 클래식 블루투스 프로필, SPP 두 피어 장치 간에 RFCOMM을 사용하여 에뮬레이트된 직렬 케이블 연결을 설정하는 데 필요한 Bluetooth 장치에 대한 요구 사항을 정의합니다.

2) 블루투스 스마트 장치 - 기본적으로 주변 장치와 같은 Bluetooth 저에너지 장치(심장 모니터, 피트니스 장비 등).

Bluetooth Smart 장치는 Bluetooth Smart 및 Bluetooth Smart Ready 장치와만 통신할 수 있습니다. 소량의 데이터 전송에서 블루투스 장치의 장기간 작동을 허용하는 프로토콜입니다. BLE는 더 작은 폼 팩터, 더 나은 전력 최적화 및 한 번의 충전으로 수년 동안 지속되는 전력 셀을 가능하게 합니다.

3) 블루투스 스마트 레디 기기 - 기본적으로 블루투스 저에너지와 블루투스를 모두 지원할 수 있는 기기 BR/EDR (클래식 블루투스).

블루투스 저에너지 이 기술은 기존 Bluetooth 기술과 동일한 스펙트럼 범위(2.400–2.4835GHz ISM 대역)에서 작동하지만 다른 채널 집합을 사용합니다. 기존 Bluetooth 79개의 1MHz 채널 대신 Bluetooth Low Energy에는 40개의 2MHz 채널이 있습니다. BLE는 많은 양의 데이터를 통신하는 데 적합하지 않으며 일반적으로 장치를 검색하고 간단한 통신을 수행하는 데 사용됩니다.

BLE와 클래식 블루투스 최대 100m 범위를 커버할 수 있습니다. BLE의 가장 큰 장점은 Classic Bluetooth와 비교하여 전력 소모입니다. BLE의 전력 소모량은 Classic Bluetooth 대비 90% 낮았으며, 전송 거리가 길어져 안전성과 안정성도 향상되었습니다. BLE 지원 AES 암호화 그리고 CRC 검증 , 연결된 장치 간의 통신 보안을 보장합니다.

비콘은 블루투스 4.0 프로토콜 기반의 측위 기술로 실내 측위 시장의 주목을 받고 있다. 사물 인터넷 정보화의 발전과 빅 데이터 수집 및 처리 요구 사항의 지속적인 축적으로 저전력 및 저비용 Beacon 기술은 실내 측위 응용 프로그램의 초점이 되었습니다. 그 특성은 IoT 실내 측위 시스템의 신속한 구현을 촉진할 수 있습니다.

1) 페어링 없음

2) 백그라운드에서 정보 수신

Beacon의 정보 푸시는 APP가 필요합니다. 그러나 실내 측위 기능을 사용하여 Beacon 신호를 수신할 때는 APP를 열 필요가 없습니다. 해당 APP는 Beacon 정보 푸시 서비스를 표시할 때만 열리면 됩니다.

3) 데이터 전송 기능이 없습니다.

Beacon 장치 기지국은 방송 데이터의 형태로 필요한 정보만을 푸시하며, 블루투스 비연결 모드를 사용합니다.

APP가 사용자 정의 기능을 달성하고 특정 데이터를 얻기 위해 서버와 통신하기 위해 데이터를 실행 및 전송하려는 경우 Wi-Fi, 4G 등과 같은 다른 데이터 통신 방법을 켜야 합니다.

또한 Beacon 포지셔닝은 네트워크를 사용할 필요가 없으므로 네트워크가 서버를 통과하지 않습니다. Beacon 측위 알고리즘은 로컬에서 구현할 수 있으며 온라인 서버를 통해 계산하지 않고 장치 자체에서 측위를 완료합니다. 지도 데이터가 미리 초기화되어 로컬 장치에 기록된다는 전제가 있습니다.

4. iBeacon과 Eddystone의 차이점

1) 아이비콘

iBeacon 기술은 2013년 WWDC에서 Apple이 출시한 Bluetooth 4.0 기반의 정밀한 마이크로 포지셔닝 기술입니다. 기본 기술은 BLE를 사용합니다. iPhone 4S 이후에 지원됩니다.

스마트폰이 Beacon에 가까이 있으면 스마트폰은 Beacon 신호를 수신할 수 있습니다. 그리고 신호 수신 범위는 50m에 도달할 수 있습니다.

Apple은 CoreLocation.framework에 iBeacon 관련 인터페이스를 넣었습니다. Google은 Android 4.3 이상 버전에서 이 기능을 지원합니다. 개발자는 iBeacon 기술 표준을 충족하는 한 iBeacon 기술을 사용할 수 있습니다. 특정 제한 사항은 프로토콜 형식을 수정할 수 없다는 것입니다.

2) 에디스톤

Eddystone은 2015년 7월 15일 Google에서 출시한 크로스 플랫폼 오픈 소스 Bluetooth LE 비콘입니다. 주로 대중에게 다양한 정보 푸시를 보내는 데 사용됩니다.

구글은 오픈 소스 프로젝트로 간주하기 때문에 오픈 소스 프로젝트의 이름에 회사 이름을 사용하지 않습니다. 예를 들어 Android 운영 체제는 Google 회사 이름을 사용하지 않습니다. 대중은 Eddystone이 어느 회사에서 왔는지 알 필요가 없습니다. 비콘을 만든 OEM과 해당 앱 개발자만 알 수 있습니다.

5. 비콘 장치에 BLE를 사용하는 방법

이제 우리는 BLE가 무엇인지 압니다. 비콘, 아이비콘, 에디스톤 이다. 비콘 기기에 BLE 기술을 기반으로 기능을 구현하는 방법을 살펴볼까요?

BLE 장치의 역할은 피어 투 피어(예: 유니캐스트) 또는 브로드캐스트 모드에서 변경됩니다. 일반적인 역할은 다음과 같습니다.

완전한 BLE 연결이 어떻게 작동하는지 이해합시다.

1) BLE 광고 스캔 및 연결 프로세스 분석

주변기기 또는 브로드캐스터는 연결을 수락하기 전에 항상 광고로 시작합니다. 사실, 광고 패킷은 중앙 또는 스캐너가 주변 장치 또는 브로드캐스터를 검색할 수 있는 유일한 방법입니다. 슬레이브는 특정 시간 간격마다 Advertisement Packet을 보냅니다. 간격은 20ms에서 10.24초 사이이며 이를 방송 간격 . 새로운 내부 방송은 다음 부팅 시 연결 시간에 영향을 미칩니다.

마스터가 받아야 합니다. 브로드캐스트 패킷 연결 요청을 보내기 전에 슬레이브는 브로드캐스트 패킷을 보낸 후 일정 시간 동안 마스터의 연결 요청만 모니터링합니다. 브로드캐스트 패킷은 특정 바이트 수의 데이터를 전달할 수 있습니다. [BLE4.2: 31byte; BLE5.0: 251바이트(확장 패킷)]. 일반적으로 사용자 이름, 장치 정보, 연결 가능한 로고 등이 포함됩니다. 방송 유형은 4가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

마스터가 브로드캐스트 패킷을 수신하면 더 많은 브로드캐스트 데이터를 얻기 위해 스캔 요청을 보내며 활성 스캐너가 구성되었다는 전제입니다. 그런 다음 슬레이브는 추가 31바이트의 데이터를 포함할 수 있는 스캔 응답을 전송하여 스캔 요청에 응답합니다.

브로드캐스트, 스캔 요청 및 응답은 WLAN 간섭을 피하기 위해 세 가지 다른 2.4G 주파수 대역을 사용합니다.

스캐닝은 마스터가 브로드캐스트 패킷을 모니터링하고 스캔 요청을 보내는 데 사용합니다. 주목해야 할 두 가지 타이밍 매개변수가 있습니다: "스캔 창"(한 스캔의 시간 길이) 및 "스캔 간격"(스캔이 중지된 시간과 스캔이 종료된 시간을 포함한 스캔의 총 시간 스캔이 진행 중입니다). 각 스캔 간격에 대해 마스터 스캔 시간은 "스캔 창"과 같습니다. 즉, "스캔 창"이 "스캔 간격"과 같으면 마스터가 계속해서 스캔하고 있음을 의미합니다. 따라서 마스터 스캔의 듀티 사이클은 "스캔 창" 시간을 "스캔 간격" 시간으로 나눈 다음 100%를 곱한 것입니다.

마스터가 접속을 원할 때 브로드캐스트 패킷을 스캔할 때와 같은 과정을 거칩니다. 연결이 시작되고 마스터가 브로드캐스트 패킷을 수신하면 마스터는 슬레이브에 연결 요청을 보냅니다.

마스터와 슬레이브의 역할은 연결의 첫 번째 데이터 교환에 따라 정의됩니다. 연결 시 마스터는 슬레이브가 정의한 "간격"에 따라 데이터를 요청합니다. 간격 시간을 "연결 간격"이라고 합니다. 그리고 마스터 연결에 사용됩니다. 그러나 슬레이브는 마스터에 연결 매개변수 업데이트 요청을 보낼 수 있습니다.

Bluetooth Core 사양에 따르면 간격은 7.5ms에서 4초 사이여야 합니다. 슬레이브가 마스터의 패킷에 정해진 시간 내에 응답하지 않으면 연결 감시 타임아웃이라고 하며 연결이 끊어진 것으로 간주합니다. 각 연결 간격마다 여러 패킷을 전송하여 더 많은 데이터 처리량을 달성할 수 있으며 각 패킷은 최대 20바이트를 보낼 수 있습니다. 그러나 현재 소비 전력을 제어해야 하고 슬레이브에 보낼 데이터가 없는 경우 일정 수의 간격을 무시할 수 있습니다. 무시되는 간격을 "슬레이브 대기 시간"이라고 합니다. 하나의 연결에서 장치는 모든 채널을 통해 주파수 대역에서 도약합니다.

2) 비콘 사용법

Beacon 장치는 브로드캐스트 채널만 사용하므로 BLE 관련 연결 단계가 없습니다. 비콘의 말 그대로 이 장치는 일정 시간 간격으로 데이터 패킷을 전송하며, 전송된 데이터는 휴대폰과 같은 마스터 장치에서 얻을 수 있습니다.

6. iBeacon 기술 사용 소개

다음은 주로 iBeacon의 사용법을 소개합니다.

1) 아이비콘의 속성

iBeacon은 본질적으로 위치 정보이므로 Apple은 iBeacon 기능을 Core Location에 통합했습니다. iBeacon을 식별하는 세 가지 속성이 있습니다: ProximityUUID, 메이저 및 마이너.

a) ProximityUUID는 회사를 식별하는 데 사용되는 NSUUID입니다. 각 회사 및 조직에서 사용하는 iBeacon은 동일한 ProximityUUID를 가져야 합니다. UUID.

b) 주요한 관련된 비콘 그룹을 식별하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 체인 슈퍼마켓의 응용 프로그램에서 각 지점의 비콘은 동일한 전공을 가져야 합니다. Major의 역할은 많은 수의 Beacon 장치를 더 잘 관리하기 위한 그룹화와 유사합니다.

c) 미성년자 특정 비콘을 구별하는 데 사용됩니다. 같은 그룹의 Beacon 장치의 번호 관리입니다. 예를 들어, 체인 슈퍼마켓에서는 특정 선반에 있는 서로 다른 제품을 구별할 수 있습니다.

이러한 속성을 지정하지 않으면 장치가 일치할 때 무시됩니다. 예를 들어, 확률UUID만 지정하는 CLBeaconRegion은 회사의 모든 비콘 장치와 일치할 수 있습니다.

2) 아이비콘 프레임 포맷

다음은 iBeacon 브로드캐스트 패킷 프레임 형식입니다. 프레임 형식은 브로드캐스트 길이, 유형, 회사 ID, iBeacon 유형, iBeacon 길이, UUID, Major, Minor 및 TX power와 같은 매개변수로 구성된다는 것을 알고 있습니다.

회사 ID는 회사 로고를 표시하기 위한 것입니다. 예를 들어, 다음 회사가 Bluetooth SIG에 적용하는 16비트 UUID: Baidu(0xFDC2, 0xFDC3), Xiaomi(0xFDAB, 0xFDAA, 0xFE95), Alibaba(0xFE3C), Nordic(0xFE59, 0xFE58).

7. Eddystone 기술 사용 소개

다음은 주로 Eddystone의 사용법을 소개합니다.

1) 에디스톤의 성질

Eddystone은 오픈 소스를 지원할 뿐만 아니라 여러 프레임워크도 지원합니다. Apple iBeacon과 Google "The Physical Web"은 이전에 하나의 프레임워크만 지원했습니다.

Eddystone은 여러 프레임워크와 호환되며 다양한 비콘 공급업체에서 다양한 목적으로 비콘을 판매합니다. iOS 및 Android 휴대폰 모두 Google Eddystone Beacon 신호를 수신할 수 있음을 의미합니다. 매장 정보를 푸시해야 하는 가맹점들에게는 아주 희소식입니다. 또한 모든 휴대폰이 iBeacon과 같은 iOS 시스템에 의해 제한되는 대신 푸시 메시지를 수신할 수 있음을 의미합니다.

Eddystone 다중 프레임워크는 UID, URL, TLM 및 EID의 네 가지 형식으로 데이터를 포함합니다.

Eddystone의 UID는 원래 iBeacon UUID와 호환되도록 의도되었습니다. iBeacon UUID만의 한계를 깨고, UID는 가맹점이 자유롭게 설정할 수 있습니다. 앱은 이 UID의 메시지만 수락하도록 선택할 수 있습니다. 고유 UID를 사용하여 판매자 앱은 사용자가 전 세계에 있는 위치를 확인하고 쿠폰, Wi-Fi 연결 등과 같은 관련 정보를 푸시할 수도 있습니다.

URL link는 분명히 UID보다 더 널리 사용되고 간단합니다. 모든 휴대전화에는 브라우저가 있으며 URL을 열 수 있습니다. 이 일회성 전송에서 사용자는 푸시 정보를 받기 위해 앱을 다운로드하는 것을 원하지 않으며 URL은 의심할 여지 없이 최선의 선택입니다.

NS TLM 원격 원격 측정 프레임워크는 많은 수의 비콘을 제어해야 하는 회사에 유용합니다. 대부분의 비콘은 배터리로 작동되며 일정 기간이 지나면 교체하거나 재충전해야 합니다. 원격 측정 데이터 프레임워크를 사용하면 비콘이 전원 정보와 같은 자체 상태를 주변 직원에게 보낼 수 있으므로 직원이 유지 관리 및 교체 대상이 될 수 있습니다.

EID 보안 프레임워크입니다. 인가된 사용자만 정보를 읽을 수 있도록 하는 비콘입니다. 예를 들어 회사에서는 로비에 비콘을 설치하여 모든 고객과 방문자에게 방송합니다. 하지만 회사에서도 직원들에게만 방송하고 싶은 정보가 있습니다. 분명히 그들은 이 정보가 고객과 방문자에게 표시되는 것을 원하지 않습니다.

2) Eddystone 프레임 형식

Eddystone은 제조업체 데이터 필드를 사용하지 않지만 완전한 16비트 서비스 UUID 필드에 0xFEAA 값을 입력하고 관련 서비스 데이터 필드를 사용하여 Beacon 정보를 포함합니다. 자세한 내용은 다음과 같습니다.