무선통신 - 블루투스

블루투스(WPAN)

 

 

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블루투스 : 짧은 거리에서 무선으로 데이터를 전송할 수 있도록 해주는 기술이다,

주로 짧은거리에서 기기 간의 데이터를 전송하는 데 사용된다.

 

구성

피코넷 : 네트워크 규모가 작다라는 의미, 최대 8개 까지 연결이 가능하다.

피코 : 단위를 뜻한다.

위 이미치 처럼 파란색의 마스터노드 한 개와 나머지 슬레이브 노드로 연결된다.

스케터 넷 : 2개 이상의 피코넷이 한개의 노드가 브릿지가 되어 연결된다.

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블루투스의 버전

 

2.0부터 각 단계마다 기술의 발전이 이루어진 것을 확인할 수 있다.

 

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종류

 

1. Blutooth Classic 

대량의 영상, 음성 데이터 전송을 위해 사용한다.

2. Blutooth Smart BLE

 : 소량의 데이터(센서데이터) 전송을 위해 사용하며, 전력 소모가 적다.

3. Blutooth Smart ready

: 1번과 2번 모두를 커버하는 방식이다.

 

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PHY 계층

PHY 계층은 블루투스 통신에서 물리적인 신호전송방식을 정의하는 계층으로,

2.5GHZ의 주파수 대역을 사용한다.

이는 와이파이에서 사용하는 주파수 대역과 동일한데, 충돌 발생의 가능성이 존재한다.

 

Blutooth Classic은 이 주파수 대역을 총 79개의 채널로 나누어 사용한다,

채널은 2402MHz부터 2483MHz까지 1MHz 간격으로 나뉘어 있다

 

Blutooth Smart BLE : 총 40개의 채널을 사용하며

채널은 2400MHz부터 2480MHz까지 2MHz 간격으로 나뉘어 있다.

구조 : 데이터 전송 채널 + Advertising 채널로 나누어 사용한다.

 

Advertising 채널 : 와이파이의 beacon 신호와 같이 주기적으로 Advertising 메세지를 보내고,

이를 근처 기기가 수신하여 단말기를 감지한다. 이를 통해 블루투스 통신을 연결하고 데이터를 송수신한다.

 

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전송방식

 

FHSS 방식

 

와이파이와 동일한 방식으로 , 

주파수 대역과 시간을 쪼개어 채널과 time slot으로 나누어 시간에 따라 채널을 다르게 사용하여 이용한다.

 

Classic 방식은 79개의 채널, Smart 방식은 40개의 채널을 이용한다.

 

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PHY 변조 방식

 

전송 시 사용하는 변조방식에는

GFSK, DQPSKm 8-DPSK가 존재한다.

 

1. GFSK : 1.0, 1.2 버전에서 사용하는 방식으로 저주파에서 고주파로 변환되는 시점을 상당히

부드럽게 해주는 필터를 적용하여 신호에 품질을 높이는 효과를 얻는 방식이, 따라서 

효율성이 높고, 간섭이 감소한다.

 

위 이미지를 보면 FSK는 1일 때 주파수를 빠르게 고주파로 변환시키지만,

GFSK는 고주파로 변환시키는 시점에 급격히 변환시키지 않는 것을 알 수 있다.

 

2. DQPSK : 2.0에서 사용하는 방식으로 PSK(위상변조방식)을 사용한다,

PSK란 위상을 변조시켜 전송률을 높이는 방식으로 그 방식에 따라

BPSK, QPSK, 8-DPSK가 존재한다,

 

즉 FHSS에서 채널을 바꾸는 것에 기반하여 위 이미지의 주파수 변화가 일어난다,

 

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블루투스 프레임

블루투스 패킷이라고도 부르기도 하는 블루투스 프레임의 구조는 다음과 같다,

 

1. Access code: 프레임의 시작을 나타내며 동기화(송수신기 간의 동기화), 주파수 호핑코드 세팅의 기능을 한다.

2. Header 

2-1 . Address : 슬레이브 주소

   2-2. Type : 프레임 타입

   2-3. 흐름제어

   2-4. ACK

   2-5. 순서사용유무

   2-6. HEC : 오류검출 정보

   2-7 X X X

3. 데이터

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