KR100389820B1

KR100389820B1 - 블루투스 무선 통신을 이용한 블루투스 장치간 링크 설정방법

Info

Publication number: KR100389820B1
Application number: KR10-2001-0041948A
Authority: KR
Inventors: 주용승
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2001-07-12
Filing date: 2001-07-12
Publication date: 2003-07-02
Also published as: KR20030006246A; US20030012219A1; US7986655B2

Abstract

본 발명은 제1 피코넷 영역 내의 제1 블루투스 장치가 제2 피코넷 영역 내의 제2 블루투스 장치와 이 제2 블루투스 장치와 직접 통신 블가능한 제3 피코넷 영역 내의 제3 블루투스 장치를 링크시키는 방법에 있어서, 상기 제1 블루투스 장치가 제2 블루투스 장치로부터 제3 블루투스 장치에 대한 접속 요구를 수신하면 이 접속 요구를 제3 블루투스 장치로 전송하는 단계와, 상기 제1 블루투스 장치가 상기 제3 블루투스 장치로부터 제2 블루투스 장치에 대한 응답을 수신하면 이 응답을 제2 블루투스 장치로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.

Description

블루투스 무선 통신을 이용한 블루투스 장치간 링크 설정 방법{METHOD FOR ESTABLISHING LINK BETWEEN BLUETOOTH APPARATUSES USING BLUETOOTH WIRELESS COMMUNICATION}

본 발명은 블루투스 무선 통신을 이용한 블루투스 장치간 링크 설정 방법에 관한 것이다.

블루투스(Bluetooth)는 좁은 범위 내에서 저럼한 비용으로 휴대용 PC, 휴대폰을 비롯한 이동 가능한 장치들을 무선으로 연결하여 주는 규격으로서, 무선 주파수를 이용하여 각종 디지털 장비간의 통신에 물리적인 케이블 없이 음성과 데이터를 주고 받게 해준다. 예컨대, 블루투스 무선 기술이 휴대폰과 랩탑 컴퓨터 안에 구현되어 케이블 없이도 연결되어 사용할 수 있으며, PDA(Personal digital assistant), 데스크탑, FAX, 키보드, 조이스틱은 물론 사실상 모든 디지털 장비들이 블루투스 시스템의 일부가 될 수 있다.

도 1은 통상적인 블루투스 시스템의 망 구성을 나타내는 도면이다. 블루투스 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 점-대 점 그리고 점-대-다점 연결을 지원한다. 하나의 채널을 공유하는 장치들은 용량을 공유해야 하는데, 이들 장치들의 집합을 피코넷이라 한다. 여기서 피코넷(piconet)은 ad-hoc 형태로 블루투스를 통해 연결된 장치의 모음으로 정의될 수 있으며, 7개의 장치가 1개의 피코넷으로 연결되고 7개중 1개는 주파수 호핑 패턴 생성 등의 피코넷을 관리하는 마스터(master)가 되고, 나머지는 슬레이브(slave)로 접속된다.

피코넷을 형성하는 과정은 다음과 같다. 장치들간 연결이 되지 않은 상태를 스탠바이 상태라고 하는데, 이 상태에서 각 장치는 1.28초마다 새로운 메시지를 받아들이고, 연결 요청이 있으면 그 장치가 마스터가 되어 다른 장치들을 인식하기 시작(Inquiry/Page)한다. 이때 8비트의 파크(Park) 주소가 할당된 장치들은 파크 상태가 된다. 이후 마스터와 통신하는 장치들은 3비트(2³=8이므로 8개의 주소중 1개는 브로드캐스팅 주소로 사용하므로 7개의 장치가 1피코넷이 됨)의 활성(Active)주소를 할당받으면 피코넷이 형성된다. 활성 상태인 장치들은 다시 3가지 상태가 된다. 실제 통신을 하는 활성 모드, 대기(Hold) 모드, 탐지(Sniff) 모드(활성 모드보다는 저 소비전력 상태)가 있는데, 대기 및 탐지 모드는 피코넷에 참여는 하지만 전체 트래픽에는 영향을 주지 않는다. 마스터는 접속을 위한 키를 포함한 조회(Inquiry)를 625㎲ 간격으로 송신하고 2초 내에 슬레이브와 동기화를 이루고 슬레이브는 3비트의 활성 주소를 할당받고 다시 마스터로부터 Page 메시지를 받고 난 후 마스터에 의해 결정된 호핑 패턴을 사용해 동기화된다. 이후에 서로 인증을 수행하는데, 인증에 사용하는 암호 키는 마스터가 발생한 난수와 슬레이브의 MAC 주소의 배타적 논리합(XOR)을 사용하여 만든다. 인증 절차가 완료되면 데이터가 송수신될 수 있다.

마스터 장치는 채널 상에서의 모든 트래픽을 제어한다. 그리고, 스캐터넷(scatternet)은 복수의 독립적이고 동기되어 있지 않은 피코넷으로 구성된다. 스캐터넷에서 각 피코넷의 사용자들은 단지 하나의 1MHz 홉 채널을 가진다. 피코넷의 유닛들은 그들의 1MHz 채널을 다른 피코넷의 유닛들과 공유하지 않기 때문에, 전체 총 처리율(throughput)은 피코넷이 추가됨에 따라 더욱 증가하게 된다. 또한, 장치는 스캐터넷 중 어느 한 피코넷에서 슬레이브이면서 다른 피코넷에서는 마스터로서 사용되는 것이 가능하다.

그러나, 도 1을 참조하면 종래에는 피코넷 A내에 있는 마스터 장치(1)가 블루투스 장치가 주변의 통신 가능한 피코넷 A 영역 및 피코넷 B 영역이 아닌 피코넷 C 영역에 있는 마스터 또는 블루투스 장치와 통신하고자 하는 경우에 이들 블루투스 장치간을 링크시키는 기능을 제공되지 않고 있었다. 즉, 종래에는 블루투스 장치가 자신의 피코넷 영역에서는 다른 블루투스 장치와 통신가능하지만, 다른 영역의 피코넷 영역에 있는 블루투스 장치와는 통신하는 것이 불가능한 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 블루투스 장치가 통신하고자 하는 제2 블루투스 장치와 통신하는 것 뿐만 아니라 제2 블루투스 장치가 직접 통신 불가능한 제3 블루투스 장치와 통신하고자 하는 경우에도 이들 블루투스 장치간을 링크시켜주는 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 제1 피코넷 영역 내의 제1 블루투스 장치가 제2 피코넷 영역 내의 제2 블루투스 장치와 이 제2 블루투스 장치와 직접 통신 블가능한 제3 피코넷 영역 내의 제3 블루투스 장치를 링크시키는 방법에 있어서, 상기 제1 블루투스 장치가 제2 블루투스 장치로부터 제3 블루투스 장치에 대한 접속 요구를 수신하면 이 접속 요구를 제3 블루투스 장치로 전송하는 단계와, 상기 제1 블루투스 장치가 상기 제3 블루투스 장치로부터 제2 블루투스 장치에 대한 응답을 수신하면 이 응답을 제2 블루투스 장치로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 링크 방법을 제공한다.

도 1은 통상적인 블루투스 시스템의 망 구성을 나타내는 도면,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 블루투스 통신 장치의 블록 구성도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 블루투스 장치가 주변의 블루투스 장치의 IP의 리스트를 획득하기 위한 제어 흐름도,

도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 블루투스 장치가 서로 통신 불가능한 블루투스 장치들간을 링크시키기 위한 제어 흐름도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면에서 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 블루투스 통신 장치(100)의 블록 구성도이다. 본 발명의 일실시예에 따른 블루투스 통신 장치(100)는 RF 송수신부(10), 기저대역(BASEBAND) 처리부(20), 통신 제어부(30) 및 메모리(40)로 구성된다.

RF 송수신부(10)는 기저대역 처리부(20)에서 생성한 무선 송신용 데이터 패킷을 설정된 주파수 대역으로 변조 증폭하여 송신하고, 수신되는 주파수 신호의 잡음의 증폭을 최대한 억제하고 설정된 주파수 대역의 신호를 증폭한 후 낮은 주파수 대역으로 낮추어 기저대역 처리부(20)에 전달한다.

기저대역 처리부(20)는 통신 제어부(30)로부터 인가되는 각종 HCI(HOST CONTROL INTERFACE) 데이터 패킷에 엑세스 코드 및 헤더를 부가하는 패킷 포맷으로 변경하고, 이를 다시 무선 송신을 위한 소정의 데이터 패킷으로 변경하여 RF 송수신부(10)를 통해 설정된 주파수 대역으로 무선 송신하고, RF 송수신부(10)를 통해 수신되는 데이터 패킷을 HCI 패킷으로 변경하여 통신 제어부(30)에 제공한다.

통신 제어부(30)는 블루투스 통신 장치의 전반적인 동작을 제어하며, 기저대역 처리부(20)로부터 들어오는 복수의 슬레이브 장치의 Inquiry 응답 메시지(조회 응답 데이터 패킷) 수신을 감지하면 슬레이브 각각과 블루투스 커넥션을 설정한다.통신 제어부는 본 발명에 따라 통신 불가능한 블루투스 장치간을 링크시켜주는 기능을 갖는다. 통신 제어부는 블루투스 장치의 기본 기능인 주변의 블루투스 장치를 찾는 조회(inquiry) 기능을 이용해 주변의 블루투스 IP를 알 수 있다. 통신 제어부는 이들 주변의 블루투스 장치의 IP들을 메모리(40)에 저장하여 두고, 이들 블루투스 장치에 대한 조회(inquiry) 메시지를 수신하면 이 조회 메시지를 전송한 블루투스 장치에게 자신이 가지고 있는 조회 대상의 블루투스 장치에 대한 정보를 조회 응답 데이터 패킷으로서 제공한다. 이어서 조회 메시지를 전송한 블루투스 장치가 조회 대상의 블루투스 장치와 데이터 송수신하길 원하는 메시지를 통신 제어부(30)에 전송하면, 통신 제어부(30)는 자신의 블루투스 주소 및 클럭 정보와 접속 허가 메시지를 조회 메시지를 전송한 블루투스 장치에 전송한다. 이에 따라 블루투스 장치는 통신 불가능한 영역의 블루투스 장치와 데이터 송수신할 수 있게 된다.

메모리(40)는 통신 제어부의 동작을 제어하는 프로그램을 저장한다. 또한, 메모리(40)는 본 발명에 따라 주변의 블루투스 장치들의 IP를 저장한다. 이러한 주변 블루투스 장치의 IP는 전술한 바와 같이 블루투스 장치가 Inquiry 절차를 수행할 때 획득할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 블루투스 장치가 주변의 블루투스 장치의 IP의 리스트를 획득하기 위한 제어 흐름도를 나타낸다.

블루투스 장치의 통신 제어부(30)는 먼저 단계 401에서 대기 상태에서 조회 프로세스(inquiry process)가 시작되면 기저대역 처리부(20)를 제어하여 RF 송수신부(10)를 통해 조회 패킷(inquiry packet)을 일정한 간격(interval)을 가지고 주기적으로 연속하여 전송한다. 그리고 통신 제어부(30)는 RF 송수신부(10)를 통해 다른 블루투스 장치로부터의 응답을 대기한다. 이러한 조회 프로세스는 블루투스 통신 장치(100)의 내부 카운터에 의해 조회해야할 시간이 도래하면 실행된다. 이러한 경우는 조회 주기가 설정되어 있는 경우이고, 그렇지 않은 경우에는 통신 제어부(30)를 통해 명령이 내려올 때마다 실행한다. 한편, 조회 프로세스의 주기는 통신 제어부(30)에서 30초 또는 1분과 같은 소정의 값을 기저대역 처리부(20)의 레지스터에 세팅함으로써 조정될 수 있다. 이러한 조회 프로세스 모드에서는 짧은 시간에 많은 조회 패킷을 전송하여 다른 블루투스 장치를 신속하게 찾기 위하여 정상적인 블루투스 동작 모드보다 빠른 송신/수신 동작을 수행한다. 예를 들어 정상적인 컨넥션 모드에서는 1600hops/s이라면, 전술한 조회 프로세스 모드에서는 3200hop/s로 송/수신 동작을 수행한다. 이렇게 하여 블루투스 통신장치(100)는 주위의 모든 블루투스 장치의 정보를 수집할 수 있다.

이러한 단계 201의 조회 프로세스 모드에서 통신 제어부(30)는 RF 송수신부(10)를 통해 수신되는 블루투스 장치의 조회 응답 패킷이 있음을 감지하면 응답한 모든 블루투스 장치에 대한 블루투스 주소 및 클록 정보를 수집한 후 205단계로 진행하고, 블루투스 장치의 조회 응답 패킷 수신이 없으면 단계 201로 리턴한다.

통신 제어부(140)는 단계 405에서 응답한 블루투스 주소에 해당하는 블루투스 장치들과 기저대역 연결을 설정하기 위하여 페이징(PAGING) 동작을 수행한다. 이러한 페이징 동작은 통신 제어부(30)에서 기저대역 처리부(20)에게 블루투스 주소에 해당하는 슬레이브 블루투스 장치와의 기저대역 컨넥션 설정을 요구하여 기저대역 처리부(20)의 레지스터 값을 세팅함으로써 페이징 동작을 액티브시킨다. 페이징 동작이 완료되면 슬레이브 블루투스 장치에 컨넥션 제의 패킷을 보내어 컨넥션을 제의하고 이것이 받아들여지면 블루투스 통신장치(100)와 슬레이브 블루투스 장치의 기저대역 컨넥션이 설정된다.

이때, 기저대역 컨넥션을 설정하고자 하는 슬레이브 블루투스 장치가 복수인 경우에는 각 슬레이브 블루투스 장치에 대하여 위와 같은 절차를 수행하고, 컨넥션이 설정된 슬레이브 블루투스 장치는 다른 슬레이브 블루투스 장치의 컨넥션 설정이 완료될 때까지 홀드(HOLD)된다.

이후 단계 207에서 통신 제어부(140)는 페이징 동작에 따라 응답한 블루투스 장치와의 기저대역 컨넥션 설정이 완료되었으면 단계 209로 진행한다. 통신 제어부는 단계 209에서 블루투스 컨넥션이 설정된 슬레이브 블루투스 장치들에게 IP 메시지 전송 요구 데이터 패킷을 RF 송수신부(10)를 통해 무선 전송한다.

이에 따라 슬레이브 블루투스 장치들이 자신의 IP를 블루투스 장치(100)에 전송하면, 블루투스 장치(100)의 통신 제어부(30)는 RF 송수신부(10)를 통해 슬레이브 블루투스 장치로부터 전송되어 오는 IP를 수신한다. 통신 제어부(30)는 단계 213에서 수신된 IP를 메모리(40)에 있는 IP 리스트에 저장한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 블루투스 장치가 서로 통신 불가능한 블루투스 장치들간을 링크시키기 위한 제어 흐름도를 도시한다.

블루투스 장치(100)의 통신 제어부(30)는 단계 301에서 RF 송신부(10)를 통해 슬레이브 장치로부터 특정 IP를 포함하는 데이터 패킷을 수신한다. 여기에서, 특정 IP는 소정의 블루투스 장치를 식별한다. 이어서 통신 제어부(30)는 메모리(40)에 저장되어 있는 IP 리스트에 수신된 특정 IP가 있는지를 판단한다. 통신 제어부(30)는 블루투스의 기본 기능으로서 주변의 블루투스 장치를 찾는 기능(inquiry function)을 구비하고 있고, 이에 따라 획득된 주변 블루투스 장치들의 IP의 집합인 소정의 IP 리스트를 메모리(40)에 저장하고 있다. 통신 제어부(30)는 특정 IP가 IP 리스트에 있으면 단계 305로 진행하여 일반적인 블루투스 링크 처리를 행한다.

한편, 통신 제어부(30)는 특정 IP가 메모리(40)에 저장된 IP 리스트에 없는 것으로 판단되면, 단계 307로 진행한다. 통신 제어부(30)는 단계 307에서 수신한 특정 IP를 포함하는 데이터 패킷을 RF 송수신부(10)를 통해 모든 슬레이브 장치로 송신한다. 이에 따라 블루투스 장치(100)에 연결된 모든 슬레이브 장치는 특정 IP를 포함하는 데이터 패킷을 수신한다. 블루투스 장치는 스캐터넷 중 어느 한 피코넷에서 슬레이브이면서 다른 피코넷에서는 마스터로서 사용되는 것이 가능하기 때문에, 특정 IP 패킷을 수신한 슬레이브 장치중 마스터 장치로서 사용되는 블루투스 장치는 본 발명에 따라 슬레이브 장치의 IP 리스트를 가지고 있다. 이러한 블루투스 장치는 특정 IP를 그 메모리에 저장된 IP 리스트에 있는지를 판단하고 만약 일치하는 IP가 있으면 해당 슬레이브 장치에 데이터 패킷을 송신한다. 데이터 패킷을 수신한 슬레이브 장치는 응답 패킷(FHS)을 마스터 장치에게 송신한다. 이에 따라 다른 피코넷의 마스터 장치는 이 응답 패킷(FHS)을 피코넷의 마스터 장치인 블루투스 장치(100)에 전송하면 블루투스 장치(100)의 통신 제어부(30)는 이 응답 패킷을 단계 311에서 수신한다. 여기에서 응답 패킷은 주파수 호핑 선택(Frequency Hopping Selection, 이하 'FHS'라 칭함.) 패킷이 되며, 상기 FHS 패킷에는 휴대폰 자신의 블루투스 주소와 클럭 정보가 포함된다. 통신 제어부(30)는 이러한 응답 패킷이 수신되지 않으면 종료한다.

이어서 통신 제어부(30)는 단계 313에서 응답한 블루투스 주소에 해당하는 슬레이브 장치와 기저대역 연결을 설정한다. 그런 후 통신 제어부(30)는 슬레이브 장치 간에 송수신되는 데이터 패킷을 전달한다. 이때, 데이터 송수신 속도는 블루투스 표준에서 제안하는 기본 전송 속도의 1/4로 한다. 만약 통신 제어부(30)가 자체적으로 다른 블루투스 장치와 데이터를 송수신할 때는 링크해 주는 블루투스 장치간의 데이터 송수신을 일시적으로 정지하거나 그 속도를 최소 속도까지 줄일 수 있으며, 자신의 데이터 송수신에 문제가 발생할 때는 링크 기능을 정지하는 메시지와 정보교환 소요 시간 이후에 교신을 재시도 하라는 메시지를 링크 기능을 제공하는 블루투스 장치들에 전송한 후 링크 기능을 정지한다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 블루투스 장치가 통신하고자 하는 제2 블루투스 장치와 통신하는 것 뿐만 아니라 제2 블루투스 장치가 직접 통신 불가능한 제3 블루투스 장치와 통신하고자 하는 경우에도 이들 블루투스 장치간을 링크시켜줄 수 있다.

Claims

제1 피코넷 영역 내의 제1 블루투스 장치가 제2 피코넷 영역 내의 제2 블루투스 장치와 이 제2 블루투스 장치와 직접 통신 블가능한 제3 피코넷 영역 내의 제3 블루투스 장치를 링크시키는 방법에 있어서,

상기 제1 블루투스 장치가 제2 블루투스 장치로부터 제3 블루투스 장치에 대한 접속 요구를 수신하면 이 접속 요구를 제3 블루투스 장치로 전송하는 단계와,

상기 제1 블루투스 장치가 상기 제3 블루투스 장치로부터 제2 블루투스 장치에 대한 응답을 수신하면 이 응답을 제2 블루투스 장치로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 링크 방법.
다수의 주변 블루투스 장치들의 IP 리스트를 가지는 블루투스 장치가 서로 통신 불가능한 제1 블루투스 장치 및 제2 블루투스 장치를 링크시키는 방법에 있어서,

상기 서로 통신 불가능한 블루투스 장치들 중 제1 블루투스 장치로부터 상기 IP 리스트에 있는 제2 블루투스 장치에 대한 조회(inquiry) 패킷을 수신하는 단계와,

상기 IP 리스트에 있는 제2 블루투스 장치에 대한 정보를 상기 제1 블루투스 장치에 전송하는 단계와,

상기 제1 블루투스 장치가 상기 제2 블루투스 장치에 대한 접속을 요청하면, 상기 제2 블루투스 장치에 대한 접속 허가 메시지와 자신의 정보를 상기 제1 블루투스 장치에 전송하여 상기 제1 블루투스 장치와 제2 블루투스 장치를 링크하는 단계를 특징으로 하는 링크 방법.
제2항에 있어서, 상기 제1 블루투스 장치는 상기 제2 블루투스 장치와 직접 통신 불가능한 것을 특징으로 하는 링크 방법.
제2항에 있어서, 상기 블루투스 장치는 상기 제1 블루투스 장치와 상기 제2 블루투스 장치간의 데이터 송수신 속도를 기본 전송 속도의 1/4로 하는 것을 특징으로 하는 링크 방법.
제2항에 있어서, 상기 자신의 정보는 블루투스 주소와 클럭 정보인 것을 특징으로 하는 링크 방법.
제2항에 있어서, 상기 블루투스 장치들은 다수의 주변 블루투스 장치들의 IP리스트를 획득하기 위해,

조회 패킷을 주기적으로 상기 다수의 주변 블루투스 장치들에 전송하는 단계와,

상기 다수의 주변 블루투스 장치들로부터 응답 패킷을 수신하면, 상기 응답한 블루투스 주소에 해당하는 블루투스 장치들과 기저대역 연결을 설정하는 단계와,

상기 기저대역 연결된 블루투스 장치들에 IP 전송 요구 데이터 패킷을 전송하는 단계와,

상기 기저대역 연결된 블루투스 장치들로부터 IP를 수신하여 IP 리스트에 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.