블루투스 (Bluetooth)

 

 

 블루투스(Bluetooth)는 전자기기에서 흔히 쓰이고 있고 이제는 실생활에 거의 없어서는 안 되는 기술이 되었습니다.
전력소비가 적고, 양방향으로 신호가 전송되기 때문에 응용범위가 넓고 매우 다양합니다. 대표적으로 스마트폰, 이어폰, 헤드셋, 핸즈프리, 마우스, 스피커 등에서 사용되고 있습니다.

 

 블루투스는 영어로 Bluetooth '푸른 이빨' 이란 뜻입니다. 
블루투스라는 명칭은 덴마크 왕. 해럴드 블루트란드의 이름 'Harald Bluetooth Gormsson'에서 따왔습니다. 해럴드 블루트란드는 10세기경 스칸디나비아반도를 하나로 통일한 전설적 바이킹입니다. 블루베리를 좋아해서 이빨이 항상 푸른색으로 물들어 있어서 블루투스라는 미들네임을 얻게 되었습니다. 해럴드 블루트란드가 스칸디나비아 반도를 통일한 것처럼 무선통신기술도 블루투스처럼 통일하자는 의미에서 블루투스로 지어졌다고 합니다.

 블루투스는 1994년 스웨덴의 통신기기 회사인 에릭슨(Ericsson)이 시작한 무선 기술 연구를 하면서 등장했습니다. 
1998년 에릭슨을 주축으로 노키아, IBM, 도시바, 인텔 등의 IT업체로 구성된 ‘블루투스 SIG(BluetoothSpecial Interest Group)’를 결성해 본격적인 블루투스 연구 및 개발이 진행되었습니다. 이후 모토로라, 마이크로소프트, 루슨트테크놀로지, 스리콤 등 기업이 참여하며 근거리 무선통신의 전 세계적인 표준규격으로 자리 잡았습니다. 현재 블루투스 SIG에는 통신, 컴퓨팅, 네트워킹 및 가전제품 분야 35,000개 이상의 기업들이 가입되어 있습니다.

블루투스의 로고 모양

알파벳 B자처럼 생긴 블루투스의 로고는 해럴드 블루트란드의 해럴드(Harald)의 "H" 와 블루투스(Bluetooth) 의 B를 따서 만든 것으로 H와 B를 고대 게르만족의 룬 문자로 표기한 것을 하나로 합친 것입니다.

 

 

블루투스의 원리

블루투스란 개인 공간의 근거리 무선통신 PAN(Personal Area Network)의 표준 기술규격을 말합니다.
블루투스는 2402~2480 MHz까지 총 79개의 채널을 사용합니다. 이 때문에 블루투스의 사용 대역을 2.4 GHz라고 합니다.  ISM(Industrial Scientific Medical) 주파수 대역을 사용하고 있어 전파사용에 대한 허가를 받을 필요가 없이 사용할 수 있습니다.  낮은 대역폭을 사용하기 때문에 저전력, 저비용으로 장치들을 무선으로 연결할 수 있고, 단거리에서 상대적으로 작은 데이터를 주고받을 수 있는 최고의 프로토콜입니다.

 

같은 주파수 대역(2.4GHz)을 사용하는 기기나 프로토콜과 분리되어 동작할 수 있도록 '주파수 도약(Frequency Hopping)방식을 이용합니다. 주파수 호핑이란 여러 채널을 특정 패턴대로 빠르게 이동하며 적은 양의 데이터를 전송하는 기법입니다. 하나의 채널로 연결하여 데이터를 보낼 경우 다른 주파수와 간섭이 생길 수 있기 때문에 사용합니다. 79개의 채널을 1초당 1600번 호핑(Hopping) 하여 데이터를 전송하는데, 채널 스위칭이 고속으로 이루어져 간섭에 의한 영향을 덜 받게 되고, 더 짧은 패킷을 사용해 다른 시스템보다 더 안정적으로 통신을 할 수 있습니다. 블루투스는 기기 간에 동기화가 되어야만 작동하게 되어 있는데 마스터와 슬레이브 구성으로 연결됩니다. 마스터와 슬레이브와의 동기화 외에 슬레이브-슬레이브 간의 통신은 불가합니다.

블루투스 버전

블루투스는 1.0버전부터 5버전까지 기술발전을 진행했습니다. 버전이 올라갈수록 데이터의 전송 범위가 확대되고 속도도 크게 빨라지게 됐으며 보안성도 우수해졌습니다. 

 

블루투스1.0

1998년 SIG 그룹 결성 2년 이후 최초로 등장한 블루투스 버전으로 주파수 호핑 방법을 채택하여 발전했습니다.  연결을 위한 하드웨어 장치를 사전에 입력해줘야 하는 문제로 현재처럼 두 장치 사이 간 익명연결이 불가능했습니다.

블루투스 1.1

2002년 IEEE 표준으로 승인된 버전으로 기존 1.0과 1.0b의 문제점을 수정한 점이 특징이며 신호 강도지표 (Signal Strength Indicator) RSSI를 수신받을 수 있게 되었습니다.

블루투스 1.2

블루투스 1.2는 접속 시간을 줄이고 근거리 주파수 간섭을 개선한 방식 입니다. 2005년 IEEE 표준으로 승인받은 버전으로 전송속도는 큰 차이가 없지만, 오류나 음성, 신호의 품질 손실을 막는 기술이 추가되었습니다. 실제 전송 속도는 1.1과 같은 723 kbps입니다.

블루투스 2.0 + EDR

2004년 EDR(Enhanced Data Rate) 기술 적용으로 버전 1.0에 비해 데이터 속도가 3배 빨라졌습니다. 이론상의 전송속도는 3 Mbps 실사용 시 2.1Mbps 속도로 개선되어 대중화에 성공했습니다. (EDR 미표시 시에는 723.1Kbps 속도)

다중 연결 시나리오의 단순화로 데이터 전송량이 늘면서 전력 소비가 줄어든 효과를 함께 얻은 버전입니다. 아이폰 3G와 3GS에 탑재되었습니다.

블루투스 2.1 + EDR

2007년 채택된 2.1 버전은 장치의 이름이나 서비스 목록 등 다양한 정보를 제공하도록 개선되었습니다.  근거리 무선통신 (NFC)에 대응하는 기능이 추가됨으로 NFC 라디오 인터페이스를 사용할 수 있다면 자동적으로 안전하게 접속이 가능하다. 3~10배까지 배터리 수명이 증가하였습니다. 아이폰4에 탑재되었습니다.

블루투스 3.0 + HS

2009년 발표되었으며, 서로 연결된 두 기기가 HS(High Speed)를 지원할 경우 최대 속도 24Mbps로 개선되었습니다. 
기기 간 대용량 파일 전송이 가능하며, 내장된 전력 관리 기능으로 전력 소모를 크게 줄였습니다. 블루투스 키보드와 마우스 같은 전송속도가 중요하지 않은 기기들은 2.1버전을 탑재했습니다. HS 기술은 블루투스로 연결된 두 기기 모두 와이파이(802.11)에 연결되어야 했기 때문에 제조사들에 외면 받은 기술이었습니다. 삼성전자의 갤럭시S1, S2 모델에 탑재되었습니다.

 

블루투스 4.0 (Bluetooth Low Energy의 시작)

2010년 발표되었으며, 기존 블루투스의 고속 전송(+HS)과 저전력 기능을 포함한 버전입니다.  저 전력 블루투스(Low Energy), 클래식블루투스(Classic Bluetooth), 하이 스피드블루투스 (High Speed) 로 구성됩니다.
(1) 저 전력 블루투스(Low Energy) 전력소모를 최소화, 배터리 수명을 연장
(2) 클래식블루투스(Classic Bluetooth) 1.0부터 2.1로 이어져 온 기존 블루투스 기술 
(3) 하이스피드블루투스 (High Speed) 와이파이를 활용한 HS 고속 전송 기술 

저전력에 초점을 맞춘 블루투스 LE의 경우 전송 속도는 1 Mbps로 IoT 통신에 강점을 가지고 있습니다.

 

블루투스 4.1

2013년 발표되었으며, 4.0에 기능이 추가된 마이너 업데이트 버전입니다. LTE 통신과의 공존성을 높여 서로 간의 간섭 현상을 줄였습니다. 블루투스 연결 장치끼리 거리 문제로 잠시 연결이 끊어져도 다시 자동 연결이 되도록 기능을 추가되었습니다. 웨어러블 기기가 허브의 역할을 할 수 있게 되었으며, IPv6 표준이 탑재되어 있습니다.

블루투스 4.2

2014년 발표되었으며 사물인터넷(loT)에 대한 대응이 좀 더 긴밀해 졌습니다. 새로운 인터넷 프로토콜 지원 프로파일(IPSP)이 추가되었으며, 데이터 전송 거리의 증가와 개인정보 보호, 보안 등이 핵심입니다. 

 

 

블루투스 5.0

2016년 6월 정식으로 소개되었으며 사물인터넷(IoT)에 초점을 맞췄습니다. 기존의 블루투스 LE의 전송 속도를 1 Mbps에서 두 배 늘린 2 Mbps로 전송 거리는 기존 대비 4배 긴 전송거리인 243m까지 전송이 가능합니다.
또한 블루투스 제품과 스마트 기기들이 많아짐에 따라 제품의 간섭을 줄이기는 기능을 가지고 있습니다. SAM(Slot Availablity Mask)기능을 탑재하여 주변의 같은 밴드를 사전에 차단하여 간섭을 미리 차단합니다. 

 

	블루투스 1.0	블루투스 2.0	블루투스 3.0	블루투스 4.0	블루투스 5.0
개발시기	1998	2001	2009	2010	2016
전송속도	723 kbp	1 ~ 3 Mbps	1 ~ 3 Mbps (Max 24 Mbps)	1 Mbps (Max 24 Mbps)	2 Mbps
전력소모	많다	적다	많다	매우 적다	매우 적다
보 안	낮다 ---------------------------------------------------------------> 매우높다
제 품	핸드폰, 핸즈프리	마우스, 헤드셋	PMP, UMPC	건강, 가전, 비콘, 임베디드	사물인터넷