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1 1. 블루투스 Overview 1. 블루투스 (Bluetooth) 란? 블루투스 (Bluetooth) 기술은작고, 저렴한가격, 저전력소모 (100mW이하) 로근거리송. 수신기를모빌디바이스 (Mobile device) 에직접또는 PC카드와같은어댑터를통해탑재되어무선환경을제공해주는하나의기술적인규격사양이다. 무선환경은세계적으로이용가능한전역주파수대역인 2.45GHz band를이용하고 721kbps 데이터전송속도와 3개의음성채널을지원한다. 또한블루투스는전력소모량이 30micro amps인 대기모드 에서부터 3~30milli amps 범위의전송량이많은장치에이르기까지다양한제품을대상으로하고있다. 도달거리측면에서블루투스는 In Room( 사무실 / 회의실 / 가정 ) 과 Personal( 사용자의주변 ) 공간내에서지원하도록개발되었다. 블루투스장치는사용요구에따라다양한거리를지원하는장치들과 10미터반경내에서정보교환능력을갖는다. 그리고 Data Access Point로강력한전송수단 (+20dB 정도 ) 과감도좋은수신단 (-90dB 정도 ) 을사용한다면개방된공간에서 100m까지도달할수있다. 2. 블루투스 (Bluetooth) 이름의유래 1994년에릭슨의이동통신그룹 (Ericsson Mobile Communication) 휴대폰과주변기기들간의소비전력이적고가격이싼무선 (Radio) 인터페이스를연구하기시작했다. 1997년초에다른휴대장치제조사와접촉을시작해마침내 1998년 2월에릭슨, 노키아, IBM, 도시바, 인텔로구성된표준화단체인 BlueTooth SIG(Special Interest Group) 가발족되었다. 현재블루투스 Promoter Group에참여하고있는회사는모토롤라, 마이크로소프트, 루슨트테크롤로지, 3COM등 4개사가가세해 9개사로늘어났으며, 회원사는이미 1600여개사에이른다. 앞으로도계속늘어날추세여서그위용을과시하며확고부동한세계적규격으로자리잡고있다. 그리고이미 Ericsson에서는 2000년상반기에 Bluetooth를지원하는 Headset을출시하였고많은회사들이블루투스를탑재한제품들을속속이출시하고있다. 그러면왜 Bluetooth이란이름을붙여놓았는가? 그이름은 10세기스칸디나비아국가인덴마크와노르웨이를통일한바이킹으로유명한헤럴드블루투스 (Harald Bluetooth) 의이름에서유래되었다. 헤럴드가스칸디나비아를통일한것처럼블루투스기술이서로다른통신장치들간에선이없고단일화된연결장치를이룰것이라는뜻을지니고있다. 또헤럴드블루투스가여행가로도유명한것처럼호환성을지닌블루투스기술이전세계를어디를여행하든, 단일장비로통신이가능하도록모든통신환경을일원화시켜주길바라는뜻이다. 블루투스는단순히초기에진행중이던프로젝트의이름에불과했다. 기억하기좋고흥미를유발할수있어 SIG에의해공식명칭으로결정됐다.

2 3. Bluetooth 규격의개요규격은크게 2 개로나누어지는데물리적부분과그에필요한 Firmware 를기술한 Core 사양과상호기기간의호환성을위해마련한 Profile 로나뉘어있다. 현 V1.0B 의규격에따른 Bluetooth 의사양은다음과같다. 2.4GHz 대역의 ISM(Industrial Scientific Medical) 대역 (2.402GHz ~ 2.480GHz) 1Mbps의전송속도 ( 실제 723kbps : 721kbps로잘못표기된곳이많음 ) 간섭방지를위한주파수호핑방식 (79/23 hop, 1600 hop/sec) 저소비전력 ( 대기상태 0.3mA, 송수신시최대 30mA) 전송거리 10m 및 Option으로 100m까지가능 Class 1,2,3의송신파워 ( 각 100mW, 2.5mW, 1mW) 변조방식 : GFSK (Guassian Frequency Shift Keying) 3채널의 Voice 지원 (A-Law, u-law PCM, CVSD) Point to Point, Point to Multi 방식의연결가능 Profile 은블루투스를최상위 Application 에서어떻게사용할지를정의한규격이다. 현재 10 종류가있으며, 점차확대가될것이다. 대표적인 Profile 로는 Headset 을들수있다. Headset 은휴대폰이나 PC 등을이용하여음성통화를할수있는마이크가내장된헤드폰을생각하면된다. Bluetooth 마크가부착이된헤드셋을구입했다면전세계어디서나호환이된다. Part 1 Part 2 Part 3 Part 4 Part 5 Part 6 Part 7 Part 8 Part 9 Part 10 Generic Access Profile Service Discovery Profile Application Profile Cordless Telephony Profile Intercom Profile Serial Port profile Headset Profile Dial-up Networking Profile Fax Profile Lan Access Profile Generic Object Exchange Profile

3 Part 11 Part 12 Part 13 Object Push Profile File Transfer Profile Synchronization Profile < 블루투스시스템의프로파일 > 4. 블루투스주파수밴드및전력사용 현재블루투스의무선주파수는전세계적으로사용할수있는 ISM밴드 2.4GHz대역에놓여있다. 하지만각나라마다조금씩차이는있지만미국과유럽의대부분의나라들은 83.5MHz의주파수밴드를사용하고 79개의채널을각각 1MHz의스페이스를두고사용중이다. 그러나일본, 스페인, 프랑스는이보다적은 23개의채널을각각 1MHz의스페이스를두고사용하고있다. 지금까지일본은 Bluetooth에주파수를 23MHz로할당하고있었으나, 1999년 10월일본 MPT에서는미국과마찬가지로 2400 ~ MHz로확장해나가기로발표했다. 각나라별채널할당표는아래와같다. 나라 주파수범위 무선채널 미국및유럽 2400 ~ MHz f = k MHz k =0,,78 일본 2471 ~ 2497 MHz f = k MHz k =0,,22 스페인 2445 ~ 2475 MHz f = k MHz k =0,,22 프랑스 2471 ~ 2497 MHz f = k MHz k =0,,22 < 블루투스채널할당표 > 송신파워는다음과같이 3 개의방법을사용한다. 파워 Class 최대파워 최소파워 Power Contorl 1 100mW (20 dbm) 1 mw (0 dbm) 0 db이상일경우필요 2 2.5mW (4 dbm) 0.25 mw (-6 dbm) 선택 3 1 mw (0 dbm) 없음 선택 <Bluetooth Power Class> 4. 블루투스구조

물리층을규정하는 RF, 호핑패턴등을규정하는베이스밴드, 패킷의구성등을규정하는링크매니저, L2CAP와그위의 host system간의인터페이스를규정하는 HID와 RFCOMM 의부분으로나누어진다. 베이스밴드의상위에서프레임을구성하거나, 오류제어, 인증 (Authentication), 암호화 (Encryption) 등을여기서정의하고있다.

4 물리층을규정하는 RF, 호핑패턴등을규정하는베이스밴드, 패킷의구성등을규정하는링크매니저, L2CAP와그위의 host system간의인터페이스를규정하는 HID와 RFCOMM 의부분으로나누어진다. 베이스밴드의상위에서프레임을구성하거나, 오류제어, 인증 (Authentication), 암호화 (Encryption) 등을여기서정의하고있다. 음성 CODEC은 64kbps의 CSVD 및 logpcm을채용하고있다. 또 TCP/IP의프로토콜스택등은 L2CAP의상위에실장하게된다. 호스트와의인터페이스로서는 USB, EIA-232, 가탑재되어있다. < 블루투스구조 > 2. 블루투스베이스밴드및링크관리 1. 블루투스망구성 (Topology) Bluetooth시스템은점-대-점 (point-to-point) 그리고점-대-다점 (point-to-multipoint) 연결을지원한다. 1개의마스터유니트 (Master unit) 와최대 7개의슬래이브유니트 (Slave unit) 로구성되어있는피코넷 (Piconet) 은 ad-hoc형태로연결된다. 즉피코넷은정보를교환하기위해같은채널을공유하고있는장치들의집합이다. 하나의채널을공유하는 2개또는그이상의블루투스장치는하나의피코넷을형성한다. 채널상의트래픽을제어하기위하여통신에참여하는장치중의하나가피코넷의마스터가되고나머지다른장치들을슬레이브가된다. 어떠한장치도마스터가될수있지만, 피코넷을설정한장치가이역할을맡는것으로간주하고슬레이브장치가마스터역할을넘겨받기를원하면역할을교환할수있다. 이렇게자동적으로장치들간의마스터슬레이브역할교환

5 설정을하는것을 ad hoc 연결이라할수있다. 모든장치는자신의 free running 클럭을가지고있는데, 피코넷에있는모든장치는호핑채널을따르기위하여마스터장치의주소와클럭을사용한다. 연결이설정되면슬레이브클럭과마스터클럭의동기를맞추기위하여클럭옵셋이더해진다. 자기자신의클럭을조정하지않고, 다만연결동안에는옵셋만이유효하다. 마스터장치는채널상에서의모든트래픽을제어한다. 마스터장치들은슬롯을보유하여 SCO링크에대한용량을할당한다. ACL 링크에대해서는폴링방식을사용한다. 먼저 master-to-slave 슬롯에서 MAC 주소에의해지정되었을때에만슬레이브는 slave-to master 슬롯에전송을할수있다. Master-to-slave 패킷은슬레이브를선택한다. 즉, 하나의슬레이브로보내진트래픽패킷은자동적으로슬레이브를선택한다. 슬레이브로보낼정보가없다면, 마스터는슬레이브를선택하기위한패킷을사용할수있다. 이패킷은억세스코드와헤더만으로구성되어있다. 이러한중앙폴링방식은슬레이브전송간에충돌을없앨수있다. 그리고스캐터넷 (Scatternet) 은이런피코넷들이한슬페이브유니트를공유하면서통신범위를확장한형태를말한다. Single Slave 피코넷스캐터넷 Master Singl < 블루투스연결형태 > 2. Bluetooth 주파수변조방식변조방식은전송 Rate 1Mbps 의 GFSK 이라불리는방법을사용한다. 이방식은아래그림에표시되는것처럼, FSK 변조에 Gaussian 특성을갖는필터를앞단에둔변조기를사용하는변조방식이다. 소비전력은표준모드에서 30µA, 송신시에는 8~30mA 에제한되는것을목표로하고있다. 데이터 Gaussian Filter FSK 변조기

6 <Bluetooth 에서채용한 GFSK> 또한 Bluetooth 는다른기기와의간섭을적게하기위한스펙트럼확산방식의일종인주파수호핑방식을채용하였다. 이방식은 1 Time Slot 마다 Random 한주파수를바꾸는것으로고정의송신주파수에의한간섭을방지하는동작을한다. 블루투스의경우에는 1 Time Slot 이 625µs 로초당 1600 번의주파수호핑이일어난다. 3. 채널및슬롯기본적으로는 1호핑슬롯 (625μs=1/1600초) 를단위로하여 TDD(Time Division Duplex) 로송수신을한다. 데이터전송의처리량으로는단일방향 / 비대칭으로최대 721kbps이다. 데이터전송및수신에있어서 Master는항상짝수슬롯을사용하고 Slave 는항상홀수슬롯을사용하게된다. 625µs f(k) f(k+1) f(k+2) f(k+3) f(k+4) Master Slave < TDD 에의한액세스제어 > 슬롯은동기화패킷을위해예약될수있다. 각패킷은다른호핑주파수에서전달된다. 패킷은보통하나의슬롯을커버하지만, 다섯슬롯까지커버할수있게확장될수있다. Bluetooth는하나의비동기데이터채널, 동시에세개의음성채널까지지원할수있고, 또는비동기데이터와동기음성을동시에지원할수있다. 각음성채널은 64 Kbps 의동기적인 ( 음성 ) 링크를지원한다. 비동기채널은한방향으로최대 721 Kbps와역방향으로 56.7 Kbps를허용하는비대칭링크를지원할수있고, 또는 Kbps의대칭링크를지원할수있다

7 625µs f(k) f(k+1) f(k+2) f(k+3) f(k+4) f(k+5) f(k+6) 1 Slot 3 Slot 5 Slot < 멀티슬롯패킷 > 4. 물리링크 두종류의물리링크가음성과데이터가혼합된멀티미디어어플리케이션을지원하기위해정의되었다. * 동기식연결지향형링크 (synchronized connection oriented link) : SCO link * 비동기식비연결형링크 (asynchronous connectionless link) : ACL link SCO 링크는보통음성에사용되는대칭형의회선교환방식, 점-대-점연결을제공한다. 이러한링크들은채널에서일정한간격으로연속된두개의슬롯을예약함으로써정의된다. ACL 링크는보통 bursty data 전송에사용되며대칭또는비대칭, 패킷교환, 점-대-다점연결을지원한다. Master 유닛은 ACL 연결을제어하기위해폴링 (polling) 기법을사용한다. 각각의물리링크에대하여패킷의집합이정의되었다. SCO 링크에는세종류의단일슬롯음성패킷이정의되었고각각이 64 Kbps 의속도로음성을전송한다. 음성은보호되지않은채전달되지만 SCO 간격이줄어들면 2/3 또는 1/3 율의전방향오류수정이적용될수있다. ACL 링크에는 1-슬롯, 3-슬롯, 5-슬롯데이터패킷이정의되었다. 하나의패킷이한개이상의타임슬롯을차지하면, 적용되는홉주파수는패킷전송이시작된타임슬롯에적용된홉주파수가적용된다. 데이터는 1/3 혹은 2/3 FEC rate으로보호되거나또는보호되지않은채전송될수있다.

8 각각의음성채널은 64kb/s의동기화된연결을지원한다. 비동기채널은최대 721kb/s( 어느한쪽의방향으로를말하며. 이경우되돌아오는속도는 57.6kb/s까지허용된다 ) 의비대칭연결과 432.6kb/s의대칭연결을지원한다 5. 패킷의형태각슬롯마다마스터장치와슬레이브장치하나사이에하나의패킷이교환된다. 패킷은엑세스코드 (access code), 헤더 (header), 페이로드 (payload) 의순서로일정한형태를가지며, 각패킷은 72비트의엑세스코드로시작되고, 이것은마스터장치의주소로부터발생되어채널에대해유일하다. Bluetooth의 Packet 구성을아래에나타냈다. ACCESS CODE와 HEADER는고정길이로 PAYLOAD는 Packet의종류에따라달라진다. <Bluetooth Packet 의구조 ( 단위는 bit)> 피코넷에서수신장치들은입력신호와억세스코드를비교하여두개가일치하지않으면수신패킷은채널상에서유효하지않은것으로간주하여그내용의나머지는무시한다. <ACCESS CODE의주고 ( 단위는 bit)> 패킷의확인이외에엑세스코드는동기화와옵셋을보상하는데이용된다. 엑세스코드는간섭에견고하기때문에잘견디면, 수신장치에서엑세스코드의상관관계 (correlation) 는직접대역확산에서처럼처리이득 (processing gain) 을얻는다. 엑세스코드다음에는헤더가온다. 헤더에는중요한제어정보를포함하고있으며, 이정보의내용으로는 3비트의 MAC(media access control) 주소, 패킷형태 (Type), 흐름제어비트 (Flow), ARQ(automatic retransmission query) 방법, header error check 영역등을포함한다. 헤더의길이는 54비트로정의하는데, 이것은 1/3 FEC(forward error correction) 방식을써서원래 18bit인것을 54bit로확장시킨것이다. < HEADER 의구조 ( 단위는 bit)> 헤더다음에반드시페이로드가올필요는없으며, 페이로드의길이는 0 에서 2,745 비트

9 까지변한다. 이는 0에서 2,745비트까지변한다. 아래표에 Payload 포맷의헤더부분을나타내었다. < 단일슬롯사용할때의 Payload 포맷 ( 단위는 bit)> < 다중슬롯사용할때의 Payload 포맷 ( 단위는 bit)> Packet 에는 HEADER 중의 TYPE 비트에규정되어진 14 종류의 Packet 이있다. Packet 의종류에는 SCO, ACL 양 Link 에공통으로사용되는 NULL, POLL, FHS, DM1 의 Packet 과각각독립적으로사용하는 Packet 등 2 종류가있다. 공통으로사용되는 Packet 은주로접속제어에사용된다. Segment Type code b 3 b 2 b 1 b 0 Slot occupancy SCO link ACL link NULL NULL POLL POLL FHS FHS DM1 DM Undefined DH HV1 Undefined HV2 Undefined HV3 Undefined DV Undefined Undefined AUX Undefined DM Undefined DH Undefined Undefined Undefined Undefined Undefined DM Undefined DH5 <SCO and ACL 링크패킷타입 >

10 SCO Packet 1) HV1 Packet HV 는 High-quality Voice 의약어로이것은 10 바이트의데이터를송신하는 Packet 이다. 데이터는 1/3 FEC 로에러에대한보호를하고있다. PAYLAOD 의길이는 240 비트로 PAYLOAD 내의 Header 는없다. 이 Packet 을사용하여 64kbps 의음성데이터를송신하는경우 1.25ms 주기로송신하는것이가능하다. 2) HV2 Packet 이것은 20 바이트의데이터를송신하는 Packet 이다. 데이터는 2/3 FEC 로에러보정을하고있다. PAYLOAD 의길이는 HV1 과동일한 240 비트로 PAYLAOD 내의 Header 는없다. 이 Packet 을사용하여 64kbps 의음성데이터를전송하는경우 2.5ms 주기의전송이가능하다. 3) HV3 Packet 이것은 30 바이트의데이터를송신하는 PAcket 이다. 데이터는 FEC 로에러보정이되지않으며, PAYLAOD 의길이는 HV1 과동일한 240 비트, PAYLOAD 내의 Header 는없다. 이 Packet 을사용하여음성을전송하는경우 3.75ms 주기의전송이가능하다. 4) DV Packet DV 는 Data Voice 의약자로이것은음성정보와비음성정보를동시에전송하는 Packet 이다. 아래에표시된 PAYLOAD 의부분은 80 비트의음성필드와최대 150 비트의데이터필드가구성되어있다. 음성필드는 FEC 에의한에러보정이되어있지않다. < DV Packet 의구성 ( 단위는비트 )> ACL Packet 1) DM1 Packet DM 은 Data-Medium rate 의약어로이것으로 18 바이트의데이터와 16 비트의 CRC 를전송한다. 데이터는 2/3 FEC 로에러보정되고있다. DM1 은 1slot/packet 송신을한다. 2) DH1 Packet DH 는 Data-High rate 의약어로이것으로 28 바이트의데이터와 16 비트의 CRC 를전송한다. 데이터는 FEC 에러보정은하지않고있다. DH1 은 1slot/packet 송신을한다. 3) DM3 Packet

11 DM3 Packet 은 DM1 Packet 의 PAYLOAD 를확장한것으로 3 slot/packet 송신을하며,123 바이트의데이터와 16 비트의 CRC 를전송한다. 데이터는 2/3 FEC 에의한에러보정을하고있다. 3 Slot 을송신하는중간에는주파수변환을실시하지않는다. 4) DH3 Packet DH3 Packet 은 FEC 를하지않는것이외에는 DM3 와동일하다. FEC 를하지않으므로 185 바이트의데이터전송이가능하다. 5) DM5 Packet DM5 Packet은 DM1 Packet의 PAYLOAD를확장한것으로 5 slot/packet 송신을한다. 226 바이트의데이터와 16 비트의 CRC 를전송하며, 데이터는 2/3 FEC 로에러보정을한다. 5 slot 을송신하는중간에는주파수변환을하지않는다. 6) DH5 Packet DH5 Packet 은 FCE 를하지않는것이외에는 DM5 acket 과동일한다, FEC 를하지않기때문에 341 바이트의데이터전송이가능하다. 7) AUX1 Packet AUX1 Packet 은 CRC 에러체크가없는것이외에는 DH1 Packet 과동일하다. CRC 가없으므로 30 바이트의데이터전송이가능하다. 6. 에러정정 패킷은에러정정기법에의하여보호된다. -1/3 rate FEC(forward error correction) -2/3 rate FEC(forward error correction) -ARQ(automatic retransmission query) 의 3가지에러정정기법이있다. 데이터 payload에대한 FEC방식의목적은재전송의횟수를줄이는것이다. 하지만, 다소에러가없는환경에서 FEC는처리량을감소시키는불필요한오버헤더를만든다. 그러므로패킷정의는 payload에서 FEC를사용할지안할지에따라유동적이다. 패킷헤더는항상 1/3 rate FEC에의해항상보호된다. 패킷헤더는유용한 link 정보를포함하며 bit error들을살아남게해야한다. 데이터패킷은소실된데이터패킷이자동적으로재전송되는 ARQ 방식에의하여보호된다. 수신장치는각각의수신된패킷에대하여에러를체크한다. 에러가검출되면 return 패킷의헤더에이것을나타낸다. 이러한방법을 fast ARQ라고하며, 지연시간은단지한슬롯에불과하며소실된패킷은재전송한다. 그러나음성은결코재전송되지않는대신견고한음성인코딩기법이사용된다. CVSD (continuous variable slope delta) 변조를기반으로한이기법은비트에러를잘견딘다.

12 1)FEC, CRC 방법 PAYLOAD 는에러보정으로 FEC 가, 에러검출로는 CRC 가부가되는경우가있다. 여기서는이러한에러의제어에관해설명토록한다. FEC FEC 에는 1/3 과 2/3 의 2 종류가있다. 1/3 의경우가강력한에러보정이가능하다. 1/3 FEC 는 1 비트를 3 회 (3 비트 ) 송신하는것이다. 수신측에서는 3 비트단위로다수를판별하여 1 과 0 을판단한다. 2/3 FEC 는 (15, 10) 의단축형 Hamming Code 를사용한다. 생성다항식은 g(d) = (D+1)(D4+D+1) 로회로로생성가능하다. 이하에이회로의동작을설명한다. (1) 데이터를 10 비트씩구분한다. (2) S1, S2 를 1 로전환한다. (3) DATA in 에 10 비트의데이터를입력한다. (4) 10 비트를종료후에는 S1, S2 를 2 로전환한다. (5) 5 비트분의데이터를출력한다. (6) 5 비트를출력후에는 (2) 부터반복한다. <2/3 FEC 의구성 > CRC PAYLOAD 의종류에따라 CRC 를부가하여수신측에서에러체크를행하며, 이것의방법은아래에표시되어있다. <CRC 체크방법 >

13 7. Bluetooth 클럭주파수호핑채널은주파수호핑시퀀스와이시퀀스의위상에따라결정된다. 블루투스시스템의시퀀스는피코넷마스터장치의주소에의해결정되며, 위상은마스터의시스템클럭에의하여결정된다. 슬레이브장치에서마스터클럭을발생시키기위해서슬레이브는자신의 native클럭에옵셋을더한다. 매우긴주파수홉시퀀스의반복률은클럭에의하여결정된다. 주어진채널상에서모든장치가홉선택박스의입력으로같은주소와클럭을사용한다면, 각각의장치는계속해서같은홉캐리어를선택하여동기가유지된다. 또한모든피코넷은고유한채널을발생시키는마스터파라미터의집합을가지고있다. 홉선택 Native 클럭 + 위상 시퀀스 홉 옵셋 마스터장치주소 8. 인증과암호화사용자보호와정보비밀을유지하기위하여시스템은안전대책을강구해야한다. 즉블루투스의각장치는같은방법으로인증과암호화알고리즘을구현해야한다. 주요한보안의특징으로는인증을위한 challenge-response routine, 암호화를위한 stream cipher, session key 발생등이있다. 블루투스기저대역은물리층단계에서사용자보호와정보보안메커니즘을제공한다. 주요한보안의인증과암호화는네트워크의 ad-hoc 특성에맞추어각각의블루투스장치에같은방식으로구현된다. 연결은한방향, 양방향, 무확인을요구할수있다. 인증은요구-응답알고리즘을기본으로한다. 인증은사용자에게개인용블루투스장치들사이의신뢰성을높여주기때문에블루투스시스템의핵심요소이다. 예를들면인증은소유자의셀룰러전화기를통해소유자의노트북컴퓨터만이통신을할수있도록해준다. 암호화는비공개연결을보호하기위해사용된다. 블루투스는 0, 40, 64비트길이의암호키를가지며실리콘으로쉽게구현가능한 stream cipher를사용한다. 암호키의관리는좀더높은소프트웨어층에서맡는다. 블루투스에서보안메카니즘의목적은블루투스의단거리특성과세계적인환경에서의사용을위해적절한수준의보호를제공하는것이다. 확고한보호를요구하는사용자들이네트워크전송프로토콜과응용프로그램에서이용할수있는좀더강력한보안메카니즘을이용할수있게촉진한다. 보안알고리즘에는블루투스장치의주소, private user key, random number가사용된다. 위에서언급하였듯이블루투스주소는 inquiry절차에의해얻어진다.

14 9. 블루투스연결 1) 블루투스상태 Unconnected Standby Standby Connecting States Inquiry (unknown address) Page (known address) Active States Transmit data Connected Low Poser Modes PARK HOLD SNIFF Releases MAC Address Keep MAC Address < 블루투스상태및연결 > Standby( 대기 ) : 같은 Piconet 내에있지않은장치들은대기모드로연결된다. 이모드에서는각장치들은매 1.28 초동안 32 hop 주파수 ( 일본, 스페인, 프랑스에서는더적다 ) 동안메시지를기다리게된다. Page( 예약 )/Inquiry( 질의 ) : 만약한장치가다른장치와연결하고싶다면, 장치는상대방의주소를알고있을경우 Page 메시지를보내게되고아닐경우 Page message 이후에 Inquiry 메시지를보내게된다. 마스터유닛은 16 개의동일한 Page 메시지를 16 개의 Hop 주파수에실어서슬래이브유닛으로보낸다. 만약응답이없으면, 마스터는다시 16 Hop 주파수에거쳐서재전송을한다. Inquiry 방법은마스터에게 MAC 어드레스가알려지지않았으므로슬레이브에서추가적인응답을요구한다. - Active: 데이터전송이이루어지고있음을의미한다. - Hold ( 중지 ) : 마스터나슬레이브가원할경우, 중지모드로전환이가능하고, 이도중에는데이터가전송되지않는다. 이것의주목적은전력소비를절감하기위함이다. 이모드이외에는지속적으로데이터교환이이루어진다. Hold 모드로들어가는전형적인이유중하나는몇몇 Piconet 과의연결을하기위함이다.

15 - Sniff : 스니프모드는슬레이브유닛에만해당되는모드이고이것은전력소비를절감하기위한모드이지만, Hold 모드만큼은아니다. 이모드에서는슬레이브는 Piconet 에서스스로데이터전송을하고있지는않지만이보다낮은레벨에서전송되는데이터에귀를기울이고는있게된다. 이것은일반적으로프로그램을통해설정이가능하다. - Park( 임시정지 ) : Park 모드는 Hold 모드보다더욱낮은활동레벨이다. 이모드에서는슬레이브가 Piconet 에동기화되므로완전한재가동을필요로하지않게되지만데이터전송의부분이아니다. 이상태에서는 MAC 어드레스를장치가가지고있지않게되지만마스터와동기화하고전해지는메시지를확인하기위해서신호를듣는상태이다. 2) 연결설정통신장치가피코넷에참여하지않을때는대기상태가되며주기적으로 1.28초 (2048슬롯 ) 마다페이징메시지를체크한다. 장치가 wake-up할때마다그장치의정의된 32개의홉주파수의집합으로메세지를체크한다. 장치의주소를알경우페이징메세지에의해연결이설정되고, 주소를모를경우 inquiry 메세지가실행된후에페이징메세지가보내지게된다. 수신장치가 inquiry를수신하면, 장치의주소와클럭을포함하는패킷을전송한다. 페이징장치와수신장치가같은 wake-up캐리어를선택하면, 수신장치는억세스코드를수신하고승인신호를되돌려보낸후페이징장치는그장치의주소와현재클럭을포함하고있는패킷을전송한다. 수신장치가이패킷을승인한후에각각의장치는홉선택을위하여페이징장치의파라미터를사용하며, 페이징장치가마스터로동작하는피코넷을형성한다. 페이징장치는각각의응답을받은후에페이징할특정한장치를선택하고이때부터는활성화상태가되어데이타를전송한다. 피코넷에서전송할데이타가없는경우에는저전력모드가사용되는데, 그런저전력모드로는 PARK, SNIFF, HOLD모드가있다. HOLD모드에서는슬레이브가내부타이머로동작하게설정된다. 슬레이브들이 HOLD 모드에서벗어날때는데이터전송이즉각적으로재시작된다. HOLD모드는온도감지기와같은저전력장치들을관리하거나여러개의피코넷을연결할때사용된다. SNIFF모드에서는슬레이브가자신의 duty cycle을감소시키므로느린속도로피코넷에주의를기울인다. SNIFF 상태에서는프로그램가능하고응용프로그램에따라달라진다. PARK모드에서는피코넷에여전히동기화되어있지만전송에참여하지는않는다. PARK 모드에있는장치들은자신의 MAC address를포기하고가끔씩재동기화하기위해마스터의전송에신경을쓰고 broadcast message를체크한다. 만일파워효율을오름차순으로정렬한다면 SNIFF모드가좀더높은 duty cycle을가지며그다음으로 HOLD모드가낮은 duty cycle을가지는데마지막으로 PARK모드가가장낮은 duty cycle을가지게된다.

16 3. 결론 Bluetooth 는 SIG 가결성된지 2 년이라는짧은기간동안전세계 1600 여개사를가입시켰고 2005 년 20~30 억불의시장을창출하는등비약적발전을이루었다. 그러나아직 Bluetooth 가안고있는문제점도있다.1Mbps 의저속, IEEE 등과의간섭문제, 완벽한상호호환성을이루기위한인증문제, 그리고전자상거래를위한보안문제등이있다. 이러한문제점들은시간이지나면해결이가능하리라믿으며, Bluetooth 는이동통신및인터넷의급격한보급에편승하여발전하리라생각된다.

슬라이드 1

슬라이드 1 About Bluetooth 1. 블루투스란? 블루투스라는단어는 10세기덴마크와노르웨이를통일한바이킹해럴드블루투스의이름에서유래되었다. 해럴드블루투스가스칸디나비아를통일한것처럼서로다른통신장치들간에선이없고, 단일화된연결방식을이용하여무선통신을통일하겠다는의미를내포하고있다. 현재나온무선통신프로토콜가운데가장안정적인통신방식으로, SIG (Special Interest Group)