Danny Kim

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NCS (4) - nRF Connect SDK 이용해서 블루투스 메시 개발하기

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4. nRF Connect SDK 이용해서 블루투스 메시 개발하기 / Supported Bluetooth mesh features

이전에 nRF5 SDK for Mesh 를 이용해서 블루투스 메시 기능을 개발했던 적이 있었는데, nRF5 SDK 라인은 더 이상 노르딕 (nordic)에서 기능상의 업데이트를 진행하고 있지 않기도 하고… nRF Connect SDK 개발에 익숙해질 필요도 있을 것 같아서, 겸사겸사 메시 프로토콜 관련 공부를 다시 좀 해보려고 한다.

이전에 블루투스 메시 (Bluetooth mesh) 관련해서 정리했던 내용이 안타깝게도 하나도 기억이 나질 않아서, 기본적으로 알아두어야 하는 개념부터 다시 정리하는 중

  • version info: nRF Connect SDK v2.0.2

4.1 Supported Bluetooth mesh features in nRF Connect SDK

아래 페이지에 접속해보면, 블루투스 메시 관련해서 현재 SDK v2.0.2 에서 지원되는 기능들이 간략하게 정리되어있다.

출처: https://developer.nordicsemi.com/nRF_Connect_SDK/doc/2.0.2/nrf/ug_bt_mesh_supported_features.html

NCS 는 Zephyr RTOS 를 기반으로 동작하는데, 위의 기능들이 Zephyr 의 블루투스 메시 프로파일 (프로파일 (Profile) = 표준 규격 정도라고 이해)을 통해 구현 가능한 범위인 듯 하다.

4.2 Core

블루투스 메시 네트워크를 구성하기 위한 기본적인 노드들의 역할 및 상태를 정의하며, 이는 Relay, Low power, Friend 특성들을 포함한다.

Relay 특성의 경우 메시 네트워크의 기본적인 특징이겠으나, Low power 및 Friend 노드 특성의 경우 초기 SDK 버전에서는 구현이 제대로 안되었던 것으로 기억한다.

4.2.1 Low power node (LPN)

블루투스 메시 프로토콜의 경우 배터리를 통해 전원을 공급받는 휴대용 기기에 적용하기에는 적합한 프로토콜이 아니다. 프로토콜 특성상 무선 (radio) 모듈을 상시 동작시켜야 하므로 전력 소모가 상당하기 때문.

이를 보완하기 위해 고안된 것이 바로 이 Low power node (LPN) 이다. LPN 은 단독으로 사용될 수 없고, 반드시 주변에 위치하는 Friend Node (FN) 와 함께 사용되어야 한다. FN 는 대개 외부 전원을 공급 받는 노드이고, 상시 네트워크의 다른 노드들과 통신을 주고 받으며, LPN 은 일정 시간마다 무선 모듈을 활성화 시켜서 FN 를 통해 네트워크에 참여하는 방식이다.

만약 특정 공간 내에 다수의 Friend Node 들이 외부 전원을 공급받으며 네트워크를 유지하고 있는 환경이라면, 배터리 전원으로 동작하는 기기를 Low Power Node 로 동작시켜서 메시 네트워크를 이용해 효과적으로 운용할 수 있을 듯 하다.

4.3 Provisioning

당연하게도 프로비저닝 (Provisioning) 기능도 Zephyr RTOS 를 통해 지원된다.

프로비저닝이란? 메시 네트워크에 포함되지 않은 장치 (unprovisioned device)를 네트워크에 포함시키는 일련의 과정을 가리킨다. 프로비저닝을 통해 특정 장치가 메시 네트워크에 포함되면, 해당 기기를 노드 (node)라고 부른다.

출처: https://developer.nordicsemi.com/nRF_Connect_SDK/doc/2.0.2/nrf/ug_bt_mesh_concepts.html

프로비저닝을 주도하는 주체를 provisioneer 라고 부르며, 이는 Zephyr 메시 스택을 이용해 구현할 수도 있고, 스마트폰 어플리케이션을 이용해서 provisioneer 장치를 구현할 수도 있다.

참고로 Zephyr 블루투스 메시 스택에서는 Advertising and GATT Provisioning bearers 를 이용해서 provisionee 역할을 하는 장치를 구현할 수 있고, provisioner 역할을 하는 장치의 경우는 Advertising Provisioning bearer 를 이용하는 경우에만 구현이 가능하다.

bearer 관련해서는 이전에 작성한 포스트를 참고할 것

4.4 Proxy Features and Foundation models

Proxy 라는 특성은 (기존의 스마트폰 처럼) 저전력 블루투스 (Bluetooth LE, BLE)만을 지원하는 기기들도 메시 네트워크에 참여할 수 있도록 하기 위해 고안된 기능이다.

Proxy 서버로 동작 가능한 기기들을 통하면, BLE 프로토콜만 지원되는 기기에서도 메시 네트워크에 접근이 가능하다는 것.

또한, foundation models 의 경우 실제로 어떤 식으로 구현이 되는 것인지는 좀 더 살펴봐야겠는데, 기본적으로 4개의 (Configuration Server/Client, Health Server/Client) foundation model 이 있는데, 네트워크 관리자 (아마도 보편적으로는 provisioner 역할을 하는 장치가 담당할 것으로 보임)가 메시 노드를 관리하고 점검하기 위해 사용되는 model (여기서 model 은 일단은 GATT services 정도로 생각하고 넘어가자) 정도로 생각하면 될 것 같다.

4.5 참고하면 좋은 블루투스 메시 관련 nRF Connect SDK 페이지

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