BLE (15) - Bluetooth 5.3 에서 개선 및 추가된 BLE 기능
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15. Bluetooth 5.3 에서 개선 및 추가된 BLE 기능 (Enhancement and Added feaures of BLE protocol in Bluetooth 5.3)
이번 포스트에서는 Bluetooth 5.3 (Released July 2021)에서 추가된 저전력 블루투스 (BLE) 기능에 대해 간략하게 소개한다. 본 내용은 nordic semiconductor 관련 포럼 사이트 (devzone.nordicsemi.com) 에 포스팅 된 페이지의 내용을 간단한게 정리한 것이며, 보다 자세한 내용은 아래 원문 혹은 Bluetooth 공식 홈페이지의 표준 문서를 참조하길 바란다.
원문 링크: https://devzone.nordicsemi.com/nordic/nordic-blog/b/blog/posts/bluetooth-5-3
15.1 개선된 특징
- Periodic Advertising 관련 개선
먼저, Periodic Advertising 기능은 브로드캐스터 (Broadcaster)로 동작하는 장치에서 신호를 게시 (advertising) 할 때, 게시 주기를 설정한 값으로 고정하는 기능이다. 기본적으로 Advertising 을 수행하는 장치는 주변 전파와의 데이터 충돌을 피하기 위해 정해진 게시 주기에 0 ~ 10 ms 의 임의의 지연 시간이 추가된다. Period Advertising 기능은 해당 지연 시간을 0 으로 고정해주는 기능이라고 보면 된다.
이와 관련하여 Blueooth 5.3 에서는 Periodic Advertising 패킷에 AdvDataInfo 영역이 추가되었는데, 해당 패킷을 수신하는 스캐너 (Scanner) 장치에서는 AdvDataInfo 영역의 값을 확인해서 이전에 수신한 패킷일 경우 Controller 레벨에서 해당 패킷을 무시할 수 있도록 개선하였다.
즉, 스캐너
Host레벨; Application 단에서 일일이 수신된 패킷 정보를 비교 대조해가며 중복된 데이터인지 확인하거나 하는 작업이 필요 없어진 셈이다.
- Channel Classification 관련 개선
BLE 에서 central 장치 (e.g. 스마트폰과 같이 BLE 연결을 주도하는 장치) 와 peripheral 장치 (e.g. 스마트 센서와 같이 BLE 연결을 대기하는 장치) 사이의 무선 연결이 이뤄지면, 40 개의 주파수 채널 중 37 개의 데이터 채널 (0 ~ 36번) 을 이용해 데이터를 교환한다.
무선 연결 과정에서는 37 개의 주파수 채널 중 현재 상태가 양호한 데이터 채널 일부를 선정해 어떤 순서로 주파수를 변경해가면서 (e.g. "0 -> 12 -> 30 -> 24 -> 0 -> ... ") 데이터를 보낼 것인지에 대한 정보; 일명 channel map 을 결정하게 되는데, 현재까지 BLE 프로토콜에서는 이 과정을 central 장치에서 주도적으로 진행했다.
Bluetooth 5.3 에서는 central 과 peripheral 주변의 무선 환경이 차이가 나는 경우에도 channel map 이 최대한 이상적인 조건으로 생성되도록 두 장치의 채널 정보를 토대로 channel map 을 결정하도록 개선되었다.
15.2 새로 추가된 특징
- Connection Subrating 기능
BLE 무선 연결 과정에서는 데이터 패킷이나 연결을 유지하기 위한 더미 패킷을 교환하는 연결 주기 (connection interval) 라는 값을 정의하는데, 데이터를 주고받는 간격이 짧을 수록 전송률 (Throughput)은 증가하지만, 그만큼 전력 소모가 많이 발생한다. 반대로, 전력 소모를 줄이기 위해 연결 주기를 연장하게 되면, 특정 application 에서는 요구되는 데이터 전송률을 만족시키지 못할 수 있다.
해결책은 단순하다. 데이터를 많이 보낼 때는 연결 주기를 짧게 가져가고, 적게 보낼 때는 길게 가져가면 된다. 그리고 연결 상태에서 연결 주기를 변경하기 위한 "connection update procedure" 라는 절차도 있다. 하지만, 기존의 connection update procedure 과정은 시간이 너무 오래 걸려서 이를 유동적으로 활용하기에는 어려움이 있었다.
Bluetooth 5.3 에서 새로 추가된 "Connection Subrating" 기능은 연결 주기를 빠르게 변경할 수 있도록 해주는 기능이다.
그런데, 지금 Bluetooth 5.1 표준에서 제안된 기능들도 개발 환경이나 application 들도 제대로 보급되지 않았는데.. 이거 언제나 되야 새로운 기능들을 구경해볼 수 있을런지 ?
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