새로운방향탐색기능으로블루투스위치서비스강화

새로운방향탐색기능으로블루투스위치서비스강화

목차 1.0 개요 2.0 도입 3.0 블루투스위치서비스 3.1 블루투스근접솔루션 3.1.1 관심지점정보 (PoI) 솔루션 3.1.2 사물추적솔루션 3.2 블루투스위치추적시스템 3.2.1 실시간위치추적시스템 (RTLS) 3.2.2 실내위치추적시스템 4.0 블루투스방향탐색 4.1 도래각 (AoA) 방법을활용한방향탐색 4.2 발사각 (AoD) 방법을활용한방향탐색 4.3 방향탐색기능을적용한블루투스프로파일 4.4 방향탐색기능을활용한블루투스위치서비스솔루션강화 5.0 결론 3 4 5 5 5 6 6 6 7 9 9 10 10 11 12 bluetooth.com 2 2

개요 최근몇년동안블루투스위치서비스시장이크게성장했습니다. 업계는 2022 년까지위치서비스솔루션영역에서 연간 4 억대이상의제품이출하될것으로전망하고있습니다.¹ 오늘날전세계박물관과리테일매장들은블루투스관심지점 (Point of Interest; PoI) 정보솔루션을활용해방문자경험을강화합니다. 수백만명의사람들이블루투스사물추적솔루션을통해분실물과소지품을찾습니다. 블루투스실내위치추적시스템 (Indoor Positioning Systems; IPS) 은혼잡한공항과쇼핑몰에적용돼여행자및쇼핑객에게길을안내합니다. 전세계의물류창고와건물들이블루투스실시간위치추적시스템 (Real-Time Locating System; RTLS) 을사용해자원을보다효과적으로관리하고자재의흐름을최적화합니다. 4억 2022년까지연간 4억대이상의 블루투스위치서비스디바이스가 출하될것으로전망됩니다.¹ 블루투스커뮤니티는이러한놀라운성과에안주하지않고기술향상방안을끊임없이모색하고있습니다. 최근에는블루투스위치서비스솔루션을크게강화할수있는새로운방향탐색기능을추가했습니다. bluetooth.com 3 1 ¹ Source: 출처 : ABI ABI 리서치 Research. 3

도입 블루투스가뛰어난성공을거둘수있었던중요한요인중하나로시장에대한특별한접근방식을꼽을수있습니다. 블루투스는개발자들에게단순한주파수기술을넘어전세계적인상호호환성을보장하는완전한풀스택솔루션을제공하며, 이를통해무선연결에대한수많은요구사항을해결합니다. 블루투스는무선연결과관련된모든니즈를해결하는최고의솔루션을넘어개발자가구현하고자하는모든솔루션에최고의기술을제공하고자합니다. 솔루션은두개의디바이스사이에오디오를스트리밍하거나데이터를전송하는솔루션일수도있고, 위치서비스솔루션이될수도있으며, 수십개, 수백개또는수천개의디바이스가안정적이고안전한메시네트워크상에서서로통신해야하는솔루션일수도있습니다. 이처럼특정솔루션영역들에전세계적으로상호호환되는완전한솔루션을제공하기위한노력을통해블루투스는많은개발자커뮤니티의선택을받는기술로자리잡을수있었습니다. 블루투스커뮤니티는다양한솔루션영역의개발자요구사항을더욱잘충족시키기위해꾸준히기술을향상시키고있습니다. 오디오스트리밍 데이터전송 위치서비스 디바이스네트워크 2010년블루투스 LE (Bluetooth Low Energy) 의등장으로 개발자들이블루투스를 솔루션 활용해저비용의강력한실시간위치시스템과 실내위치추적시스템, 사물추적솔루션및 관심지점 (PoI) 정보 토폴로지 포인트 - 투 - 포인트 포인트 - 투 - 포인트 브로드캐스트 메시 솔루션등을생성할수있게됐습니다. 위치서비스는단몇년만에가장빠르게 주파수 블루투스 BR/EDR 저전력블루투스 성장하는블루투스솔루션영역들중하나로우뚝섰으며, 위치서비스솔루션을지원하는블루투스디바이스는 2022 년까지연간약 4 억대이상출하될것으로예상됩니다. bluetooth.com 4 4

블루투스위치서비스 지금까지모든표준블루투스위치서비스솔루션은동일한빌딩블록을기본으로개발되어왔습니다. 저전력블루투스주파수를사용해두대의블루투스디바이스가범위내에있는지여부를파악하는방식입니다. 이과정에서대부분의경우수신신호강도 (Received Signal Strength; RSSI) 측정방법을이용해두대의디바이스사이의거리를확인합니다. 이렇게디바이스들의근접성과대략적인거리를확인하는기본적인기능을통해수많은강력한블루투스위치서비스솔루션이탄생했습니다. 블루투스위치서비스솔루션은크게근접솔루션 (proximity solutions) 과위치기반시스템 (positioning systems) 두가지로분류할수있습니다. 블루투스위치서비스 사물추적솔루션 ( 예 : 개인재산권 ) 관심지점정보솔루션 ( 예 : 근접마케팅 ) 실시간위치추적시스템 (RTLS) ( 예 : 자산추적 ) 실내위치추적시스템 (IPS) ( 예 : 길찾기 ) 근접솔루션 위치기반시스템 블루투스근접솔루션 근접솔루션은위치기반시스템보다더욱단순하며, 블루투스를활용해서로연관된두디바이스의위치를파악합니다. 주로스마트폰을통해다른블루투스디바이스가범위내에있는지를확인하고대략적인거리를계산합니다. 관심지점정보와사물추적이블루투스근접솔루션의대표적인예입니다. 관심지점 (PoI) 정보솔루션 관심지점정보솔루션은시장에등장한첫번째블루투스위치서비스중하나입니다. PoI 정보솔루션에는배터리전력으로작동하는작은블루투스전송기인비콘이사용되는데, 이비콘들을건물안에설치해방문자경험을향상시킵니다. 박물관에서는비콘을통해전시와관련된 많은박물관들이인근의전시된작품에대한추가정보를제공하는 스마트폰앱을방문자들에게제공하고있습니다. bluetooth.com 5 5

추가 정보를 관람객에게 제공할 수 있으며, 리테일 매장에서는 비콘이 인근에 있는 쇼핑객들에게 제품 관련 정보를 전달할 수 있습니다. 주로 사용자가 스마트폰에 앱을 설치하면 가까운 비콘으로부터 블루투스 주파수를 수신하는 방식으로, 비콘 및 비콘이 전송하는 신호를 기반으로 사용자에게 정보를 제공합니다. 사물 추적 솔루션 사물 추적 솔루션은 최근 몇 년 간 폭발적으로 성장 했습니다. 열쇠나 지갑처럼 소지품에 부착하는 개인 재산권처럼 배터리 전력으로 작동하는 소형의 블루투스 디바이스를 사용합니다. 또한, 블루투스 주파수를 수신할 수 있으면서 특정 태그와의 거리를 측정할 수 있는 스마트폰 애플리케이션을 이용합니다. 사물 추적 솔루션은 분실물을 추적하도록 지원합니다. 분실물이 블루투스 태그로 연결되어 있는 경우, 스마트폰 앱을 통해 분실물의 근접 여부와 대략적인 거리를 파악할 수 있습니다. 블루투스 위치 기반 시스템 위치 기반 시스템은 블루투스를 사용해 디바이스 간의 물리적인 거리를 측정하며, 근접 솔루션보다 정교한 인프라 환경에서 구현됩니다. 실시간 위치 추적 시스템(Real-time locating systems; RTLS)과 실내 위치 추적 시스템 (Indoor positioning systems; IPS)이 대표적인 블루투스 위치 기반 시스템입니다. 실시간 위치 추적 시스템 블루투스 RTLS 솔루션은 자산 추적과 사람 추적에 모두 활용됩니다. 예를 들어, 물류창고 안의 화물 운반대, 지게차와 근로자의 적절한 위치를 파악 및 추적하고, 병원에서는 초음파 기기와 환자의 위치를 확인해 안전한 환경을 조성하며 응급 상황 시 응답 시간을 최적화합니다. 블루투스 RTLS 솔루션을 활용해 화물 운반대, 지게차와 같은 물류창고 내의 주요 사물들과 근로자의 위치를 쉽게 추적할 수 있습니다. blue to oth.c om 6 blue to oth.c om 66

블루투스 RTLS 솔루션은로케이터 (locator) 라고불리는블루투스수신기환경을기반으로합니다. 시설내정해진위치에설치된로케이터는위치추적엔진 (location engine) 이라는중앙서버로연결됩니다. 배터리로작동하는저전력블루투스전송기를주로태그 (tag) 라고칭하는데, 이태그들을자산 ( 또는 로케이터 로케이터 사람 ) 에게부착하고추적하는시스템으로 운영됩니다. 태그 태그는주기적으로신호를전송하도록프로그래밍 되어있습니다. 주기는태그가부착된자산의예상이동거리와실시간위치측정필요여부에따라결정됩니다. 각각의로케이터는수신받는모든태그의정보와수신신호강도 (RSSI) 를위치추적엔진에지속적으로보고합니다. 위치추적엔진은전달받은정보와각로케이터의위치정보를활용해삼변측량 (trilateration) 프로세스를기반으로태그의위치를측정합니다. 삼변측량은삼각망에서수평각대신에변의길이를관측하여삼각점의위치를구하는측량법입니다. 블루투스의경우, 로케이터들이태그의수신신호강도를바탕으로자산태그와의거리를계산합니다. RSSI 와삼변측량 (trilateration) 방식을기반으로한블루투스 자산추적시스템 로케이터비콘 로케이터 추적엔진 로케이터비콘 위치측정정확도는건물평면도와설치된로케이터수등여러요소들의영향을받습니다. 현재표준블루투스 RTLS 솔루션은미터단위의정확도를제공합니다 (~1에서 10미터 ). 실내위치추적시스템 로케이터비콘 블루투스실내위치추적시스템은쇼핑몰방문자, 공항의여행자, 대규모오피스건물의근로자가 시설안에서목적지를찾도록지원하는등의길찾기솔루션에사용됩니다. RSSI 와삼변측량 (trilateration) 방식을기반으로한블루투스 IPS 시스템 bluetooth.com 7 7

블루투스 IPS 솔루션은 RTLS 솔루션과작동방식이다릅니다. 블루투스수신기대신로케이터비콘 (locator beacons) 이라는블루투스전송기를시설내정해진위치에설치하는것입니다. 방문자들은로케이터비콘이전송하는블루투스주파수를수신할수있는스마트폰앱을설치합니다. 이앱을통해주파수를보내는비콘의정보와각비콘의수신신호강도 (RSSI) 및비콘의위치에따라삼변측량이실행되고현재위치가측정됩니다. RTLS 솔루션과마찬가지로, 블루투스 IPS 솔루션의위치추적정확도는건물평면도와설치된비콘수와같은여러요소들의영향을받으며, 현재시스템은미터단위의정확도를제공합니다 (~1에서 10미터 ). 목적지찾기등의블루투스 IPS 솔루션은여행객들이전세계공항에서 길을찾도록도와줍니다. bluetooth.com 8 8

블루투스방향탐색 블루투스위치서비스는현재제공하고있는기능들로주목할만한성과를거두었습니다. 하지만시장은더나은성능을제공하는솔루션을요구하고있습니다. 예를들어, 몇몇 RTLS 환경에서는센티미터단위의위치정확도를제공하는시스템이필요합니다. 이제블루투스는기존의블루투스기술에새로운기능을추가해선보입니다. 이를통해요구사항을충족시킬수있는보다뛰어난성능의위치서비스솔루션을개발할수있습니다. 주파수방향탐색은수신신호가전송된지점에서부터거리를측정하는방법입니다. 20세기초부터사용된주파수방향탐색기술은항공과선박의경로탐색부터야생동물추적까지다양한시스템을지원해왔습니다. 블루투스는블루투스코어사양 5.1 버전에방향탐색기능을새로운옵션으로추가했습니다. 이새로운 목적지찾기등의블루투스 IPS 솔루션은여행객들이전세계공항에서길을찾도록도와줍니다. 기능을통해블루투스가장착된디바이스는다른블루투스디바이스가보내는신호의방향을확인할수있습니다. 비교적기본적으로기술로보이는이기능으로블루투스위치서비스솔루션을획기적으로향상시킬수있습니다. 앞서언급한바와같이블루투스위치서비스는현재 RSSI를이용해두디바이스사이의거리를측정하며, RTLS와 IPS 솔루션의경우이러한거리측정방식과삼변측량법으로디바이스의위치를확인합니다. 이제새로운방향탐색기능을통해다른디바이스의방향정보도활용할수있으며, RTLS 및 IPS 솔루션은삼변측량을통해위치정확도를높일수있습니다. 블루투스방향탐색기능은두가지방법을통해블루투스신호방향을계산합니다. 이는도래각방법 (angle of arrival; AoA) 과발사각방법 (angle of departure; AoD) 으로, 모두안테나어레이 (Array antenna) 사용을기반으로합니다. 도래각방법을활용한방향탐색 우선도래각방법 (AoA) 을살펴보겠습니다. RTLS 솔루션의태그등방향을측정하고자하는디바이스가단일안테나를이용해고유방향탐색신호를전송합니다. 같은 RTLS 솔루션환경에있는로케이터등신호를수신하는디바이스는어레이내에존재하는다중안테나를이용합니다. bluetooth.com 9 9

도래각 (AoA) 방법 수신기 발사각 (AoD) 방법 전송기 AoA AoD 전송기 수신기 도래각 (AoA) 방법을활용한블루투스방향탐색 발사각 (AoD) 방법을활용한블루투스방향탐색 신호가어레이를통과해전송되면, 어레이내의각각의안테나와전송안테나사이의거리차이가발생하므로수신디바이스가신호위상차이를확인할수있습니다. 수신디바이스는어레이내활성안테나사이의신호를변환하면서 IQ 샘플을확보하고, IQ 샘플데이터를기반으로해당신호의방향을계산할수있습니다. 도래각방법을활용한방향탐색은 RTLS, 사물추적, PoI 정보위치서비스솔루션에사용하도록고안되었습니다. 발사각방법을활용한방향탐색 발사각 (AoD) 방법을이용하면 IPS 솔루션의로케이터비콘등방향을측정하고자하는디바이스가어레이내에배치된다중안테나를통해고유신호를전송합니다. 같은 IPS 솔루션환경에있는모바일폰등의수신디바이스는단일안테나를이용합니다. 전송디바이스로부터송출된여러신호들이안테나를통과하며, 이를통해수신디바이스는 IQ 샘플을확보하고, IQ 샘플데이터를바탕으로해당신호의방향을계산할수있습니다. 발사각방법을활용한방향탐색은길찾기등 IPS 솔루션에사용하도록고안되었습니다. 방향탐색을적용한블루투스프로파일 다양한블루투스기능에대한프로파일사양들이존재합니다. 프로파일사양은각기능을탑재해상호호환가능한블루투스제품을개발하는방법을정의합니다. 예를들어, 블루투스헤드셋프로파일 (Bluetooth Headset Profile) 은블루투스를사용해상호호환되는오디오헤드셋을개발하는방법을정의하고있습니다. 도래각방법을활용한방향탐색기능적용제품을위한프로파일과발사각방법을활용한방향탐색기능적용 bluetooth.com 10 10

제품을위한프로파일등새로운프로파일들이개발마지막단계에있으며, 곧출시될예정입니다. 방향탐색기능을활용한블루투스위치서비스솔루션강화 블루투스커뮤니티는블루투스기반의위치서비스솔루션성능강화에대한시장의요구에귀기울였고, 이에대한응답으로새로운방향탐색기능을추가했습니다. 이를통해기존의블루투스근접솔루션에방향기능을더할수있게됐고, 블루투스위치기반시스템의위치정확도또한개선할수있게됐습니다. 사물추적솔루션 스마트폰벤더들이제품에도래각방법을활용한블루투스방향탐색기술지원을포함시키면, 방향정보를더해사물추적솔루션을향상시킬수있습니다. 스마트폰의사물추적애플리케이션이분실물의 근접도를확인하는데에서나아가분실물의방향을파악할수있으며, 이를통해사용자경험을개선할수있습니다. 관심지점 (PoI) 정보솔루션 도래각방법을활용한방향탐색기능을스마트폰에탑재해 PoI 정보솔루션도강화할수있습니다. 비콘이설치된여러작품들이전시된박물관공간을떠올려보십시오. 이곳에방향탐색기능을지원하면, 사용자는스마트폰에설치된 PoI 정보애플리케이션을통해공간내의모든전시정보를제공받고원하는작품에대한추가정보를확인할수있을뿐만아니라, 특정작품을향해스마트폰을대는것만으로도간편하게더많은정보를받아볼수있습니다. 실시간위치추적솔루션 (RTLS) 구축환경에따라 RTLS 솔루션에방향탐색기능을적용하면위치정확도를센티미터단위로향상시킬수있습니다. 공장에서방향탐색기능을지원하는 RTLS 솔루션을활용한다면자재흐름과위치의정확도를높일수있으며, 위험상황이발생하기전에근로자들의위치를파악하고경고를보낼수있습니다. 실내위치추적솔루션 (IPS_ 병원또는쇼핑몰의 IPS 솔루션에방향탐색기능을적용하면위치정확도를 향상시켜방문자들의길찾기경험을향상시킬수있습니다. 또는더적은로케이터비콘으로환경을구성할수 있습니다. bluetooth.com 11 11

결론 블루투스커뮤니티는새롭게등장하는시장요구사항을해결하기위해끊임없이기술을향상시키고있으며, 이미기술을제공하고있는시장에서도그어느때보다확장하고있는니즈를충족시키고자노력하고있습니다. 또한, 저전력블루투스를통해표준화된저비용의위치서비스솔루션에대한요구사항을해결할수있음을확인했습니다. 2022년까지매년약 4억대이상의블루투스위치서비스솔루션기능이탑재된디바이스가출하될것으로전망되며, 이는곧블루투스커뮤니티가해당분야에서성공적으로목표를달성하고있음을의미합니다. 하지만, 블루투스커뮤니티는결코안주하지않습니다. 블루투스위치서비스솔루션은지금까지제공해온기능들만 으로도성공을거두었지만, 센티미터단위의위치정확도를제공하는 RTLS 솔루션등보다향상된성능에대한 시장의요구사항이있었고, 블루투스커뮤니티는이에응답하고자블루투스에방향탐색기능을추가했습니다. 새로운방향탐색기능은오랜시간검증된훌륭한신호방향측정방법을신뢰할수있는주파수에제공합니다. 이를통해블루투스근접솔루션은방향기능을추가해사용자경험을향상시킬수있으며, 블루투스위치추적시스템역시일반적인저해상도시스템부터매우정밀한시스템에이르기까지위치추적사용케이스의모든스펙트럼을충족시킬수있을것으로기대됩니다. bluetooth.com 12 12