블루투스 강좌
    ▣ 블루투스(Bluetooth)의 개요와 기초(1)
이한욱 (BLUETOOTH Lab. 팀장)
 
    한 번쯤 데스크탑 PC의 뒷면을 본 적이 있을 것이다.
  <그림1> `케이블 없는 세상을 꿈꾼다'는 블루투스        
컨셉이 담긴 에릭슨(Ericsson)사 홈페이지 사진
   모니터와 마우스, 키보드 케이블은 기본이
  고 여기에 별도의 USB 등의 주변 장치 등을 추가해서
   연결하면 그야말로 분간하기 힘든 케이블들로 복잡
  해지게 된다. 또 디지털 카메라로 찍은 사진을 PC로
   전송할때나 음악 파일을 MP3 플레이어로 다운 받을때
   PC 뒷면으로 어렵사리 얼굴을 돌려 케이블을 꽂아본
   번거로운 경험이 있을 것이다.
  한 번쯤 이런 케이블이 모두 없어진다면 얼마나
  편할까하는 생각이 든 적이 있을까? 위와같은
   `케이블 없는 세상'에 대한 생각은 한번쯤 누구나 꿈꿔봤을 것이고, 결국 그 꿈을 현실화시키려는
  노력이 진행되고 있다. 바로 그 선봉에 `블루투스(Bluetooth)'가 있는 것이다.  
    정보통신 관련 일간지를 보면 블루투스 관련 기사가 거의 매일 같이 실리는 것을 볼 수 있다. 그만큼
  블루투스는 이제 우리에게 친숙한 것이 되어가고 있다. 하지만 막상 `블루투스란 무엇인가'를 논하다  
  보면 그 이름에서 풍겨지는 이미지와는 달리 어쩔수 없이 무겁고 전문적인 부분으로 한없이 들어가게
  된다.  본고에서는 `블루투스란 무엇인가'에 대한 전반적인 내용과 이를 이용한 어플리케이션 시나리오에
   대해 알아보기로 한다.
   블루투스의 탄생
    블루투스(Bluetooth)라는 결코 무선 통신과는 어울릴 법 하지 않은 이름이 탄생하게 된 배경에는 북
  유럽에 기반을 둔 에릭슨(Ericsson)이 있다. 이 `블루투스'라는
 
<그림2> 블루투스 왕과 블루투스 공              식 로고
  명칭은 940년부터 981년 사이에 바이킹이자 덴마크의 왕이었던
  Harald Bluetooth의 이름에서 따온 것이며, 당시 그는 노르웨이,
  덴마크 등의 북유럽을 통일했다고 한다. 결국 블루투스라는 명칭
  에는 `PC와 휴대전화 및 그 외의 디지털 기기 등을 하나의 무선
  통신 규격으로 통일한다'는 상징적 의미가 담겨 있다.  
    블루투스의 컨셉이 처음으로 탄생한 것은 1994년 에릭슨에서였
  다. 당시 에릭슨에서는 핸드폰과 그 주변 장치간의 연결을 무선으
  로 연결할 저가(Low-Cost), 저전력(Low-Power) 무선 솔루션을
  고안하여 귀찮은 케이블을 대처할 목적이었다. 그런데 막상 그러
  한 무선 솔루션을 개발하고 나니, 단순한 케이블 대체 효과 이상
  의 다양한 응용 잠재 능력을 점치게 되었다.
    결국 블루투스는 1998년에 Bluetooth SIG(Special Interest
  Group)를 조직하며 본격적으로 세상으로 나오게
 되었다.
    이 SIG에는 에릭슨을 비롯 IBM, 인텔(Intel), 노키아(Nokia), 도시바(Toshiba)등의 그룹이 창립 멤버
  로 출발했다. 그리고 1999년 SIG에서는 처음으로 블루투스 스펙을 발표하였다.  블루투스는 한마디로
  저가 단거리 무선 통신 규격(Low-Cost Short-Range Wireless Spec)'으로 그 스펙은 누구에게나 로
  얄티 없이 공개하는 것을 원칙으로 한다. 실제로 블루투스 공식 사이트(Bluetooth Official Website :
  http://www.bluetooth.com/)에서 블루투스 스펙을 무료로 다운 받을 수 있다.
    현재는 3Com, Agere Systems, Ericsson, IBM, Intel, Microsoft, Motorola, Nokia,Toshiba의 9개
  의 기업이 프로모터(Promoter)를 이루고 있으며, 그 아래의 레벨에 해당하는 어답터(Adopter)나 어소
  시에이트(Associate)의 멤버수는 전세계적으로 수천개에 달한다. (국내 기업으로는 삼성전자가 프로
  모터에 진입하려 했으나, 경쟁사들과의 민감한 이해관계가 얽혀 실패하였다고 함.) 결국 전세계적으로
  수많은 기업이 SIG에 적극적으로 참여함으로서 블루투스는 아직 불확실한 단거리 무선 통신 분야에서
  가장 확실한  표준 규격 후보로 자리잡을 가능성이 높아지고 있다.
   블루투스 응용 시나리오
     블루투스 어플리케이션의 핵심은 `디지털 기기의  인터페이스를 무선화 한다.'는 단순한 것이지만,
    이를 바탕으로 한 어플리케이션들은 매우 다양하며, 우리의 일상 생활에 대한 대대적인 변화를 기대
    하게 하고 있다. 현재로서 블루투스를 이용한 어플리케이션 시나리오를 다음과 같이 몇가지로 정리
    하였다.
    1. 핸드폰 어플리케이션
      핸드폰 어플리케이션은 블루투스의 가장 기본적인 어플리케이션인 동시에 블루투스만의 장점을
    살린 것이라고 할 수 있다. 블루투스와 가장 강력한 경쟁 관계에 놓인 무선 랜(IEEE8002.11b)과 비교
    하였을 때, 블루투스가 내세울 수 있는 장점 중의 하나는 바로 `음성 채널'이다. 블루투스에는 바로  
    이 음성 채널이 존재하기에 핸드폰과의 어플리케이션이 가능한 것이다.
      블루투스가 탄생한 초창기에 가장 먼저 선보인 어플리케이션
<그림3> 블루투스가 내장된 노키아        의  핸드폰 6310과 무선 헤드셋
    이 무선 헤드셋이었다. 이 무선 헤드셋을 이용하면 핸드폰을
    가방이나 주머니 속에 넣어둔 상태에서도 통화할 수 있다. 특히
    차안의 운전 중인 상태에서 이 무선 헤드셋은 훌륭한 핸즈프리 
    가 될 수 있다.  
      무선헤드셋 이외의 또다른 대표적인 블루투스 어플리케이션
    은 `Three in One Phone'이라는 것으로 하나의 핸드폰이
    블루투스를 장착하면 세 가지의 역할을 할 수 있다는 개념이다.
    즉 핸드폰을 집안에서는 유선 전화기와 연결된 무선 전화기로
    사용할 수 있고, 가까운 거리에 있는 사람과 인터콤 내지는 워
    키토키 등으로 사용할 수도 있다.  
      이 외에도 핸드폰에 블루투스가 탑재되면 단순히 위와 같은 음성 채널 외에도 일반 데이터의 무선
    교환도 가능하다. 특히 핸드폰을 ID 카드화 하는 것이 가능하여 핸드폰으로 전자 결제를 하거나 전자
    열쇠로 이용하는 응용 시나리오도 가능성을 점치고 있다.
      이상과 같이 핸드폰에서 블루투스 어플리케이션이 가능하기 위해서 초창기에는 블루투스 모듈이
    내장된 별도의 `폰 어댑터'를 핸드폰에 부착해야 했다. 그러나 최근에는 이 블루투스 모듈 자체가 핸
    드폰 자체에 내장되어가는 추세이다. 실제로 퀄컴(Qualcomm)의 MSM5500 칩셋에는 블루투스의
    베이스밴드(Baseband) 프로세서가 내장되어있으며, Nokia 6310과 같이 빌트 인 블루투스(Built-in
    Bluetooth) 제품도 출시되고 있다. 앞으로 3G 제품에는 대부분 블루투스가 내장될 것으로 예상된다.
    2. 인터넷 브릿지(Internet Bridge)
      블루투스를 이용한 또 다른 대표적인 어플리케이션이 바로 `인터넷 브릿지'이다. 인터넷 브릿지란
    말그대로 일반적으로 인터넷이라 말하는 이더넷 라인(Ethernet
    <그림4> Widcomm사의 LAN       Access Point인 BlueGate 2100
    Line)과 이더넷 라인에 접속되어 있지 않은 노트북, 핸드폰,
    PDA 사이의 연결을 중계시켜주는 것으로 블루투스를 이용하여
    무선화 하는 것이다. 요즘 대표적인 블루투스 어플리케이션으
    로 상용화되고 있는 랜 억세스 포인트(LAN Access Point)가
    바로 인터넷 브릿지이다.
      이러한 블루투스 인터넷 브릿지를 이용하면 우선 무선랜을
    구축할 수 있다. 블루투스의 스펙상 현재로서는 7대까지만 무
    선랜 구성이 가능하다는 제한이 있지만 소규모 사무실에서는
    적당한 솔루션이라 할 수 있다.
      또 블루투스 인터넷 브릿지를 공공 장소 등에 설치하면 다양한 어플리케이션이 가능해진다. 일단
    규모가 큰 회사의 경우 회사의 복도 등의 곳곳에 억세스 포인트를 설치하여 사원이 이동 중에도 휴대
    용 단말기로 쉽게 사내의 인트라넷(Intranet)에 접속하여 업무를 수행할 수 있다. 또 호텔 내부에 억
    세스 포인트를 설치하면 투숙객에게 인터넷 접속 서비스를 제공해줄 수 있을 뿐만 아니라, 투숙객 자
    신이 노트북, PDA, 핸드폰 등으로 체크인, 체크 아웃은 물론 룸서비스 등도 손쉽게 할 수 있다.
      이외에도 백화점이나 음식점 등에 억세스 포인트를 설치하면 상품 정보, 가격 정보, 특별 메뉴 등
    을 자신의 휴대용 디지털 기기에 자동으로 다운받을 수 있다. 게다가 휴대용 디지털 기기를 이용하여
    장소에 제한없이 무선으로 결제를 하는 것도 가능하다. 또 공항, 버스터미널, 기차역, 도서관 등의 공
    공장소에서의 정보 제공 및 결제 서비스도 생각할 수 있다.
    3. 자동 동기화(Automatic Synchronization)
      블루투스를 이용한 또다른 대표적 어플리케이션은 데이터의 동기화이다. PDA, 핸드폰, 노트북 등
    의 디지털 기기 등이 데스크탑 PC 등과 동기화되면, 사무실에 들어가거나 동기화된 데스크탑 PC 근
    처를 지날 때 자동으로 이메일, 스케쥴, 연락처 등이 자동으로 휴대용 디지털 기기로 다운이 된다. 또
    반대로 핸드폰이나 노트북 등으로 미리 작성해 둔 이메일, 일정, 서류 등이 데스크탑 PC로 자동으로
    전송될 수도 있다.
      이외에도 PC와 키보드, 마우스 등의 연결을 블루투스를 이용화하여 무선화하는 것도 가능하다. 특
    히 디지털 카메라로 찍은 사진 파일이나 캠코더
<그림5> 블루투스가 내장되어 Networking Handycam    을 표방한 SONY사의 DCR-IP7BT와 블루투스 어댑터
    로 찍은 동영상 파일 등을 케이블을 연결하지
    않고 바로 PC로 전송하거나 이메일로 보내는
    것이 가능하다.
    이상과 같이 블루투스 어플리케이션은 주로 핸
  드폰, 인터넷 무선 접속, 디지털 주변 기기의 연
  결 등이 중심이 되고 있다. 이런 이유로 최근 화
  두가 되고 있는 WPAN(Wireless Personal Area
  Network)의 핵심 기술로 자리잡으려는 움직임이
  커지고 있다. 더구나 최근에는 자동차나 산업 분야, 의료분야, 장난감 등에도 블루투스 응용이 적극적
  으로 거론되고 있다.
    `단거리 무선 통신을 통일'한다는 의미를 지닌 `블루투스'라는 명칭으로 초창기부터 저가-저전력 솔
  루션을 표방했던 정책이 서서히 그 실효를 거두어가며 단거리 무선 통신의 표준으로 자리를 잡아가는
  느낌이 들어가고 있다. 물론 최근 경쟁 기술인 WLAN(IEEE802.11b)이 본격적으로 서비스를 시작하고,
  블루투스 제품은 단가 등의 이유로 막상 본격적인 제품이 출시되지 못하고 있어 블루투스의 미래가 그
  리 밝지만은 않다는 전망이 나오고 있기도 하다. 특히 2001년 인텔 사에서의 블루투스 평가 절하 발언
  해프닝 등도 그 전망을 더욱 어둡게 하고 있다. 하지만 아직 블루투스는 본격적으로 그 활동을 시작한
  것은 아니다. 더구나 소니, 인텔, MS 등의 쟁쟁한 그룹들이 블루투스를 적극 지원하고 있어서 결국 블
  루투스가 대중들 앞에 본격적으로 등장하는 것은 `시간문제'라는 전망을 과감하게 해본다.
< 자료 출처 : Bluetooth.lab >
 
  블루투스 강좌
    ▣ 블루투스(Bluetooth)의 개요와 기초(2)
이한욱 (BLUETOOTH Lab. 팀장 )
    가끔씩 필자는 `블루투스를 공부하려고 하는데 책을 하나 추천해달라'는 부탁을 듣고는 한다. 요즘
  시중에 블루투스 관련 서적이 많이 출시되기는 하였다. 하지만 그 어떤 서적도 블루투스의 스펙보다는
  더 좋은 책은 없다는 것이 필자의 개인적인 생각이다. 블루투스 공식 사이트(http://www.bluetooth.com/)에
  서 다운받을 수 있는 스펙은 1000페이지가 넘는 분량이라 솔직히 단기간에 다 그 내용을 소화해내는
  것조차도 쉬운 일은 아니다.
    본고에서는 SIG에서 2001년 2월에 발표한 1.1 스펙의 내용을 중심으로 하여 블루투스의 기술적 사
  양과 프로토콜에 대한 내용을 다루어보기로 한다.
   블루투스의 사양
    블루투스의 사양은 결코 `벤츠급'은 아니다. 블루투스는 탄생때부터 `저가-저전력 솔루션'을 지향한
  것이라 현재 가능할 수 있는 최고의 기술 수준에서 그 레벨을 조금 낮춘 것은 사실이다. 일단 전송 속
  도면에서 현재로서는 1Mbps(최고속도 723.2kbps)가 되지 못한다. 또 RF적인 특성들도 저가-저전력
  을 위해 완화시킨 흔적이 보여진다. 하지만 블루투스는 현재 존재하는 각종 네트워크에 적용되어도 결
  코 조금도 떨어지지 않는 성능을 발휘할 정도의 충분한 사양은 갖추고 있다.
  1. Radio 특성
    블루투스는 2.4GHz의 ISM(Industrial Scientific Medical) 밴드를 사용한다. ISM 밴드의 특징은 별
  도의 라이센스를 받을 필요가 없다는 장점이 있다. 대부분의 나라에서 이 ISM 밴드는 2400 ~2483.5
  MHz에 해당한다. 그러나 다른 장치와의 간섭을 막기 위해 이 밴드 아래쪽에는 2MHz, 위쪽에는
  3.5MHz의 가드 밴드(Guard Band)를 두고, 각 채널 대역폭을 1MHz로 하여 79개의 채널, 즉 2402+k
  MHz (k=0,1,2,.......,78)로 채널을 설정하였다.
       
<그림1> 블루투스의 작동 주파수 밴드
    이 RF 채널은 국가마다 조금 차이가 나기도 한다. 하지만 대부분의 국가에서 79개의 RF 채널을 모두
  사용할 수 있도록 전파법이 개정되어가는 추세이다. 이 RF 채널은 블루투스에서는 매우 중요한데, 그
  이유는 블루투스가 주파수 호핑(Frequency Hopping) 방식을 취하기 때문이다. 이에 대한 내용은 아
  래에서  좀더 자세히 다루도록 한다.
    블루투스는 송신 전력에 따라 <그림2>와 같이 3개의 Class로 분류된다. 보통 Class1의 경우 100m
      
<그림2> 블루투스의 파워 클래스
  까지 전송이 가능하며, Class2는 20~30m, Class3는 10m 정도이다. 실제로 상용화된 블루투스 모듈
  도 이 클래스별로 제품화되고 있다. Class1 모듈의 경우 전송 거리는 길다는 장점이 있지만 별도의 파
  워 앰프가 존재하여 전력 소모량이 많으므로 배터리 전원의 휴대용 기기에 장착하였을 경우 문제가 발
  생할 수도 있다. 따라서 전력 소모량과 전송 거리 모두를 각 어플리케이션에 맞게 고려하여 파워 클래
  스를 선택하는 것이 중요하다.
    수신부의 수신 감도는 BER(Bit Error Rate) 0.1%가 되는 지점이 -70dB까지 되도록 허용하고 있다.