KR101738760B1 - 최적화된 블루투스 저 에너지 통신들에 대한 방법 및 시스템 - Google Patents

최적화된 블루투스 저 에너지 통신들에 대한 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

이는 블루투스 저 에너지 (BLE) 디바이스, 또는 BLE 디바이스를 동작시키는 시스템이나 방법, 및 각각의 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다. BLE 디바이스는 적어도 하나의 광고 패킷을 브로드캐스팅하기 위한 송수신기, 광고 패킷을 생성하고/하거나 브로드캐스팅 스케줄에 따라 광고 패킷의 브로드캐스팅을 트리거링하도록 송수신기에 접속된 프로세서를 포함한다. 디바이스는 프로세서에 접속되고 미리 정의된 조건이 충족되는 경우를 확인할 수 있는 검증 엘리먼트를 더 포함하며, 검증 엘리먼트 및 프로세서 중 적어도 하나는 미리 정의된 조건의 확인에 기초하여 브로드캐스팅 스케줄을 수정할 수 있다.

Description

최적화된 블루투스 저 에너지 통신들에 대한 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR OPTIMIZED BLUETOOTH LOW ENERGY COMMUNICATIONS}
본 발명은 무선 통신 디바이스들 사이의 무선 통신의 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 블루투스 저 에너지 통신 및/또는 데이터 송신에 대한 방법, 시스템, 뿐만 아니라 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
블루투스 저 에너지 (Bluetooth Low Energy; BLE) 는, 특히, 헬스케어, 피트니스, 보안, 및 가정 엔터테인먼트의 분야에 대한 신규한 출원들을 목표로 블루투스 SIG (Special Interest Group) 에 의해 설계되고 시장에 출시된 무선 개인 영역 네트워크 기술이다. '전형적인' 또는 '종래의' 블루투스와 비교하여, BLE 는 유사한 통신 범위를 유지하면서도 상당히 감소된 전력 소비 및 비용을 제공하고자 한다.
전형적인 BLE 시스템들로, 하나는 주변기기로 지칭되고 다른 하나는 허브로 지칭되는 적어도 한 쌍의 BLE 디바이스들이 통신 링크를 확립하는 것이 가능하다. 통상적으로, 주변 디바이스는 광고하거나 브로드캐스팅하는 반면 허브는 스캔을 한다. 허브가 적합한 주변 디바이스를 식별하면, 접속을 요청하고, 주변 디바이스와 페어링하며, 주변 디바이스를 제어한다. 그 때에, 주변 디바이스는 광고를 중지하고 통신은 '폐쇄' 되어 통신은 오직 허브와 주변 디바이스 사이에서만 확립된다. 그러한 표준 방법의 구현을 위해, 완벽한 BLE 하드웨어의 스택이 BLE 디바이스들 양자 모두에 대해 구현되어야 한다. 또한, BLE 디바이스들의 쌍 사이의 통신이 확립되면 통신은 점 대 점으로 일어난다. 이는 오직 허브 및 접속된 주변 디바이스만이 알아볼 수 있다.
블루투스 저 에너지 통신은 또한 상이한 모드에 의해, 즉, 접속가능하지 않은 무방향 광고, 줄여서 '광고 모드' 에 의해 확립될 수도 있다. 거기서, 주변 디바이스는 오직 그리고 전적으로 광고만하고 허브 디바이스와 페어링 또는 접속하려고 하지 않고/않거나 페어링 또는 접속할 수 없다. 이러한 통신 프로토콜의 단점은 브로드캐스트 패킷 또는 메시지가 허브 디바이스에 의해 정확하게 수신되었는지 여부를 주변 디바이스가 알 방법이 없다는 것이다. 또한, 주변 디바이스는 다수의 이용가능한 허브 디바이스들 중 어느 것이 이전에 브로드캐스팅된 패킷 또는 메시지를 실제로 수신했거나 프로세싱했는지에 관한 임의의 정보를 얻지 않다.
현재 이용가능한 BLE 디바이스들 또는 이른바 BLE 스마트 주변기기들은, 광고 모드로 배치되는 경우, 데이터의 패킷들을 전송하는데, 그러니까 규칙적인 간격들로 패킷들을 광고한다. 통상적으로, 연속적인 광고 패킷들 사이의 시간 간격은 고정되어 있다. 그 결과, BLE 디바이스는 충분한 전력을 끊임없이 또는 반복적으로 필요로 한다. BLE 디바이스가 모바일 디바이스로 구현되는 경우 또는 BLE 디바이스가 모바일 디바이스의 일부분인 경우, 제 2 BLE 디바이스, 그러니까 실행가능한 허브가 BLE 디바이스에 의해 브로드캐스팅되는 광고 패킷들을 수신하고 프로세싱하도록 근처에 있다는 합당한 기대 여부에 따라 배터리와 같은 전원은 꾸준한 비율로 고갈될 것이다.
따라서, 접속가능하지 않은 무방향 광고 모드로 동작하는 BLE 디바이스들의 전력 소비를 최적화하고 감소시키는 것이 본 발명의 목적이다. BLE 디바이스의 전체 성능 및 기능성에 대한 상당한 해로운 영향들이 전혀 없이 또는 해로운 영향들이 없이 지능형 제어 및 전력 소비 기법을 제공하는 것이 추가적인 목적이다.
본 발명은 또한, 특히 모바일 BLE 디바이스들에 있어서, 전력 소비를 감소시키고 배터리 수명을 늘리기 위해 블루투스 저 에너지 디바이스를 동작시키는 무선 통신 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목표로 한다. 추가적인 양상에서, 본 발명은 블루투스 저 에너지 디바이스를 동작시키고 블루투스 저 에너지 디바이스의 전력 소비를 감소시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 제공하는 것을 목표로 한다.
제 1 양상에 따르면, 본 발명은 근처에 위치되는 다른 BLE 디바이스에 적어도 하나의 광고 패킷을 빈번하게 브로드캐스팅하기 위해 광고 모드로 동작하는 블루투스 저 에너지 (Bluetooth Low Energy; BLE) 디바이스에 관한 것이다. BLE 디바이스는 적어도 하나의 광고 패킷을 브로드캐스팅하기 위한 송수신기를 포함한다. 통상적으로, 송수신기는 적어도 하나의 광고 패킷을 송신하고 브로드캐스팅하기 위한 안테나를 갖는 송신기로서 구현된다.
BLE 디바이스는 광고 패킷을 생성하고/하거나 브로드캐스팅 스케줄에 따라 광고 패킷의 브로드캐스팅을 트리거링하기 위해 송수신기에 접속된 프로세서를 더 포함한다. 통상적으로, 브로드캐스팅 스케줄은 적어도 하나의 광고 패킷이 BLE 디바이스에 의해 반복적으로 브로드캐스팅될 시간 간격들 또는 시간 인스턴스를 적어도 정의한다.
또한, BLE 디바이스는 프로세서에 접속되고 미리 정의된 조건이 충족되는 경우를 확인할 수 있는 검증 엘리먼트를 포함한다. 검증 엘리먼트에 의해, 다양한 상황들 및 정황들이 검출되고 분석될 수 있다. 검증 엘리먼트 및 검증 엘리먼트에 의해 행해지는 확인에 기초하여, 적어도, 송수신기에 의해 브로드캐스팅되는 광고 패킷이 다른, 그러니까, 통상적으로 허브로서 구현되는, 제 2 BLE 디바이스에 의해 수신될 것 같은지 여부의 확률이 추정될 수 있다.
결과적으로, 검증 엘리먼트 및 프로세서 중 적어도 하나는 미리 정의된 조건 확인에 기초하여 브로드캐스팅 스케줄을 수정할 수 있다. 미리 정의된 조건이 충족되는지를 결정하고 확인하기 위해 검증 엘리먼트가 예를 들어 측정 또는 검출을 행하는 경우, BLE 디바이스의 전력 소비가 감소될 그러한 방식으로 브로드캐스팅 스케줄을 다르게 할 수도 있다. 예를 들어 BLE 디바이스가 건물 내부에 설치되고자 하고 건물 내부에 설치되도록 구성되는 경우, 그리고 BLE 디바이스가 오직 환경이 밝게 비춰지는 경우에서의 용도인 경우, 미리 정의된 조건은 미리 정의된 밝기 레벨과 일치하도록 형성될 수 있다.
검증 엘리먼트는, 그러면, 예를 들어, 특히, 포토다이오드 (photodiode) 또는 일부 다른 종류의 광학 센서의 형태로, 밝기 센서로서 구현될 수 있다. 검증 엘리먼트가 미리 정의된 조건, 즉, 미리 정의된 최소 값보다 위의 밝기가 충족되지 않았음을 검출하거나 확인하는 경우, 브로드캐스팅 스케줄에 따라 광고 패킷들을 빈번하게 브로드캐스팅하는 것을 계속하는 것은 상당히 불합리하다. BLE 디바이스를 동작시키는 환경 조건이 충족되지 않기 때문에, 검증 엘리먼트 및 프로세서 중 적어도 하나는 그러면, 예를 들어, 광고 패킷들의 연속적인 브로드캐스팅 이벤트들 사이의 시간 간격이 증가되는 그러한 방식으로, 브로드캐스팅 스케줄을 수정할 수 있다. 극단적인 상황들에서, 심지어 브로드캐스팅이 전적으로 비활성화되거나 중단되는 것도 고려가능하다.
검증 엘리먼트에 의해, BLE 디바이스는 BLE 디바이스의 구현 또는 설치 후에 변경될 수도 있는 달라지는 환경 또는 다른 미리 정의된 조건들에 동적으로 그리고 보편적으로 반응할 수도 있다. 검증 엘리먼트로 및/또는 검증 엘리먼트에 접속된 프로세서로, 접속가능하지 않은 무방향 광고 모드로 동작하는 BLE 디바이스의 조건-특정 브로드캐스팅 거동이 제공될 수 있다. 검증 엘리먼트에 의해, 광고 패킷의 계속되고 빈번한 브로드캐스팅이 실질적으로 쓸모없는 상황들이 검출될 수 있다. 연속적인 브로드캐스팅 이벤트들 사이의 시간 간격을 수정함으로써, 특히, 늘림으로써, 전기 에너지가 절약되고 배터리의 수명 및 그러니까 BLE 디바이스의 수명 또는 실행 시간이 연장될 수 있다.
다른 실시형태에 따르면, 검증 엘리먼트는 BLE 디바이스의 적어도 하나의 상태 변수를 확인할 수 있다. 이러한 실시형태에서, 미리 정의된 조건은 상태 변수로 나타내어진다. 상태 변수는 BLE 디바이스 및/또는 BLE 디바이스의 컴포넌트들의 임의의 관련 상황을 나타낼 수도 있다. 이러한 방식으로, BLE 디바이스의 브로드캐스팅 거동은 BLE 디바이스 그 자체의 성능의 함수로서 수정될 수 있다. BLE 디바이스의 성능이 끊임없이 또는 갑자기 떨어지는 상황들에서, 브로드캐스팅 거동, 그러니까 브로드캐스팅 스케줄의 수정은 BLE 디바이스의 수명 및 기본 동작성을 늘리는데 도움이 될 수도 있다.
다른 실시형태에 따르면, 검증 엘리먼트 및 프로세서 중 적어도 하나는 BLE 디바이스의 에너지 소스의 에너지 또는 전압이 미리 정의된 임계치 위 또는 아래인지 여부를 결정할 수 있다. 이러한 실시형태에서, BLE 디바이스의 상태 변수는 에너지 소스의 전압 또는 잔여 에너지, 통상적으로 BLE 디바이스의 배터리의 전압 또는 잔여 에너지와 같다. 다시 말해, 검증 엘리먼트는 그러면 배터리의 상황, 즉, 배터리에 의해 제공되는 잔여 전력 및/또는 공급 전압을 결정할 수 있다. 남은 전력 또는 전압이 미리 정의된 임계치 아래로 떨어지는 경우, BLE 디바이스의 검증 엘리먼트 및/또는 프로세서는 브로드캐스팅 스케줄을 수정할 수도 있다.
통상적으로, 연속적인 광고 패킷들 사이의 시간 간격들은 배터리의 전체 수명이 연장될 수 있도록 늘어날 수 있다. 시간 도메인에서 브로드캐스팅 스케줄을 바꿀 뿐만 아니라, 다른 브로드캐스팅 파라미터들, 예컨대, 브로드캐스팅 전력, 광고 패킷을 통해 실제로 송신되는 신호들 또는 데이터의 강도 또는 브로드캐스팅 세기 및/또는 유형을 수정하는 것이 또한 타당하고 가능하다. 남은 전력 또는 전압이 미리 정의된 하위 임계치 아래로 떨어지는 경우, 검증 엘리먼트 또는 프로세서 중 어느 일방이 오류 안전 모드로 스위칭하는 것을 생각할 수 있으며, 오류 안전 모드에서 광고 패킷의 데이터의 양은 디폴트 브로드캐스팅 스케줄과 비교하여 감소되거나, 여기서 광고 패킷은 BLE 디바이스가 전기 에너지를 다 써버렸고 광고 패킷들을 브로드캐스팅하는 것을 곧 중지할 것이라는 사실을 표시한다. 이러한 방식으로, 다른 BLE 디바이스들, 예컨대, BLE 허브들에 브로드캐스팅 또는 광고 BLE 디바이스의 각각의 상황이 통지될 수 있다.
다른 실시형태에 따르면, 검증 엘리먼트는 적어도 하나의 주위 파라미터를 확인하거나 결정할 수 있다. 특히, 검증 엘리먼트는 적어도 하나의 주위 파라미터를 양적으로 결정하거나 양적으로 측정할 수 있다. 확인될 또는 측정될 특정 유형의 주위 파라미터는 특정 BLE 디바이스의 의도한 애플리케이션 또는 구현에 의존한다. BLE 디바이스가 예를 들어 주위 온도가 최대 임계치 위로 올라가거나 최소 온도 아래로 떨어지는 것을 유저 또는 다른 BLE 디바이스들에게 표시하기 위한 경고 메커니즘으로 예를 들어 구현될 경우, 검증 엘리먼트에 의해 측정될 주위 온도는 적어도 하나의 주위 파라미터를 나타낸다. 상이한 유형의 주위 파라미터들이 검증 엘리먼트에 의해 측정되거나 확인될 수도 있는, 생각할 수 있는 많은 상이한 애플리케이션 시나리오들이 있다.
다른 실시형태에 따르면, 검증 엘리먼트는 적어도 하나의 센서를 포함한다. 특정 센서에 의해, 주위 파라미터의 존재 뿐만 아니라 주위 파라미터의 크기가 정확하게 결정될 수 있다. 특정 유형의 센서는 각각의 BLE 디바이스에 전용되는 애플리케이션 시나리오에 의존한다.
다른 실시형태에서, 적어도 하나의 센서는 다음의 물리적 양들: 전기장, 자기장, 전자기 방사선, 온도, 소리, 압력, 물리적 접촉, 또는 습도 중 적어도 하나에 민감하다. 심지어, 적어도 하나의 센서는 화학적 양들에도 민감하다는 것을 생각할 수 있다. 예를 들어 가스 센서 또는 pH-센서로서 구현될 수도 있다.
이에 따라, 센서는 정전기 센서로서, 자기 센서로서, 광학 센서로서, 그리고 포토다이오드 또는 유사한 광학 검출 디바이스들로서 구현가능하다. 센서는 온도 센서로서, 마이크로폰으로서, 압력 센서로서, 스위치로서, 또는 습도 센서로서 구현될 수도 있다. 센서가 일반적으로 특정 유형의 센서로 제한되지는 않기 때문에, 거의 어떠한 물리적으로 또는 화학적으로 측정가능한 양이라도 센서로 검출되고 양적으로 측정될 수 있다. 예를 들어, 센서는 거리 센서로서 구현될 수도 있으며, 그에 의해 BLE 디바이스 주위의 미리 정의된 근처 내의 사람 또는 제 2 BLE 디바이스의 존재가 검출될 수 있다.
다른 실시형태에서, 검증 엘리먼트는 프로세서 및 송수신기 중 적어도 하나를 적어도 일시적으로 비활성화시킬 수 있다. 프로세서 및/또는 송수신기의 비활성화는 통상적으로 미리 정의된 조건이 충족되지 않는 경우 및 그러니까 BLE 디바이스의 추가적인 디폴트 동작이 실질적으로 불합리할 경우에 행해지는데, 브로드캐스팅된 광고 패킷이 제 2 BLE 디바이스에 의해 수신되고 프로세싱될 가능성이 다소 낮기 때문이다.
송수신기를 일시적으로 비활성화시킬 수 있는 것이 검증 엘리먼트가 아니라 프로세서인 것을 또한 생각할 수 있다. 그러한 실시형태에서, BLE 디바이스는 역시 활성이기는 하나, 적어도 미리 정의된 시간의 기간 동안 광고 패킷들을 송신하거나 브로드캐스팅하지 않는다. 이러한 맥락에서, 프로세서 및/또는 송수신기의 비활성화는 오직 미리 정의된 시간 간격 동안에만 일어날 수 있는 것을 또한 생각할 수 있으며, 미리 정의된 시간 간격은 범위가 몇 분에서 몇 시간 또는 심지어 몇 일에 이를 수도 있다.
또 다른 실시형태에서, 검증 엘리먼트 및 프로세서 중 적어도 하나는 검증 엘리먼트에 의해 행해지는 미리 정의된 조건의 확인에 응답하여 연속적으로 브로드캐스팅되는 광고 패킷들 사이의 시간의 기간을 수정할 수 있다. 통상적으로, 연속적인 광고 패킷들 사이의 시간 기간은 미리 정의된 조건이 충족되지 않는 경우 증가된다. 시간 기간은 미리 정의된 조건이 충족되는 경우 감소될 것이다. 검증 엘리먼트가 미리 정의된 조건이 충족되거나 충족되지 않는지 여부의 소정의 가능성, 그러니까 확률을 정의하거나 확인하는 것을 또한 생각할 수 있다.
이러한 경우에, 연속적으로 브로드캐스팅되는 광고 패킷들 사이의 시간의 기간은 미리 정의된 조건이 충족되는지 여부의 가능성에 점차 적응될 수 있다. 이러한 방식으로, 전력 소비의 감소가 BLE 디바이스의 광고 또는 브로드캐스팅 성능에서의 잠재적인 감소와 합당한 균형 상태에 있다.
다른 실시형태에서, 검증 엘리먼트 및 프로세서 중 적어도 하나는 미리 정의된 조건의 확인에 응답하여 적어도 하나의 광고 패킷의 전력 레벨 및 컨텐츠 중 적어도 하나를 수정할 수 있다. 예를 들어 미리 정의된 조건이 충족되지 않는 경우 및 광고 패킷이 제 2 BLE 디바이스에 의해 수신되지 않을 것이라고 합당하게 가정할 수 있는 경우, 광고 패킷의 브로드캐스팅의 강도, 그러니까 브로드캐스팅 전력은 에너지를 절약하기 위해 감소될 수 있다.
대안으로 또는 추가적으로, 송수신기 또는 프로세서는 일종의 오류 안전 모드로 스위칭될 수도 있으며, 오류 안전 모드에서 광고 패킷의 컨텐츠는 감소되거나 수정된다. 이러한 방식으로, 제 2 BLE 디바이스 및/또는 제 2 BLE 디바이스의 유저에게는, 예를 들어, BLE 디바이스가 곧 전력을 다 써버린다는 것이 통지될 수 있다.
다른 양상에서, 본 발명은 또한 상술된 바와 같은 적어도 제 1 BLE 디바이스를 포함하는 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 제 1 BLE 디바이스는 접속가능하지 않은 무방향 광고 모드로 동작가능하고 실제로 동작된다. 제 1 BLE 디바이스는 따라서 BLE 스마트 주변기기로서의 역할을 한다. 무선 통신 시스템은 제 1 BLE 디바이스에 의해 브로드캐스팅되는 적어도 하나의 광고 패킷을 수신하기 위한 적어도 제 2 BLE 디바이스를 더 포함한다. 이러한 방식으로, 적어도 제 1 BLE 디바이스에서 제 2 BLE 디바이스로의 단방향 통신이 확립될 수 있다.
다른 양상에 따르면, 본 발명은 또한 상술된 바와 같은 블루투스 저 에너지 (BLE) 디바이스를 동작시키는 방법에 관한 것으로, 여기서 BLE 디바이스는 브로드캐스팅 스케줄에 따라 다른, 그러니까 제 2 BLE 디바이스에 적어도 하나의 광고 패킷을 빈번하게 브로드캐스팅하는 광고 모드로 동작된다. 방법은 제 1 BLE 디바이스의 검증 엘리먼트에 의해 미리 정의된 조건이 충족되는지를 확인하는 단계들을 포함한다. 다른 단계에서, 방법은 통상적으로 검증 엘리먼트에 의해 행해지는 미리 정의된 조건의 확인에 기초하여 제 1 BLE 디바이스의 브로드캐스팅 스케줄을 수정한다.
일반적으로, BLE 디바이스를 동작시키는 방법은 상술된 BLE 디바이스의 동작에 직접적으로 관련된다. 이러한 방식으로, BLE 디바이스에 대하여 설명된 모든 피쳐들, 효과들, 및 이점들이 그것을 동작시키는 방법에 대해서도 동일하게 유효하며; 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
방법의 다른 실시형태에 따르면, 미리 정의된 조건을 확인하는 단계는 다음 중 적어도 하나를 포함한다:
- BLE 디바이스의 적어도 하나의 상태 변수를 확인하는 단계, 또는
- 적어도 하나의 센서에 의해 적어도 하나의 주위 파라미터를 확인하는 단계.
위에서 이미 설명된 바와 같이, BLE 디바이스의 상태 변수의 검출 또는 측정, 또는 적어도 하나의 주위 파라미터의 검출 또는 측정은 디폴트 브로드캐스팅 스케줄에 따라 광고 패킷들을 계속 브로드캐스팅하는 것이 합당한지 여부 또는 브로드캐스팅된 광고 패킷들이 다른, 그러니까 제 2 BLE 디바이스들에 의해 수신되지 않을 것 같은지 여부의 결론을 도출하는 것을 허용한다.
방법의 다른 실시형태들에서, 브로드캐스팅 스케줄을 수정하는 단계는 다음 중 적어도 하나를 포함한다:
- 프로세서 및 송수신기 중 적어도 하나를 적어도 일시적으로 비활성화시키는 단계, 다음 중 하나:
- 연속적으로 브로드캐스팅되는 광고 패킷들 사이의 시간의 기간을 수정하는 단계, 또는
- 적어도 하나의 광고 패킷의 출력 전력 레벨 및 컨텐츠 중 적어도 하나를 수정하는 단계.
이러한 방식으로, 미리 정의된 조건이 충족되거나 충족되지 않는다는 검출 또는 확인에 응답하여 다양한 상이한 액션들이 일어날 수도 있다. 다양한 옵션들을 에너지를 절약하는 것, 그리고 배터리 수명을 늘리는 것, 및 따라서 BLE 디바이스 자체의 성능 또는 수명을 늘리는 것을 허용한다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 또한 상술한 바와 같은 제 1 블루투스 저 에너지 (BLE) 디바이스를 동작시키는 컴퓨터 프로그램에 관한 것으로, 디바이스는 브로드캐스팅 스케줄, 그러니까 디폴트 브로드캐스팅 스케줄에 따라 제 2 BLE 디바이스에 적어도 하나의 광고 패킷을 빈번하게 브로드캐스팅하는 광고 모드로 컴퓨터 프로그램에 의해 동작된다. 컴퓨터 프로그램은 미리 정의된 조건이 충족되는 경우 검증 엘리먼트에 의해 확인하는 프로그램 수단을 포함한다. 컴퓨터 프로그램은 미리 정의된 조건의 확인에 기초하여 브로드캐스팅 스케줄을 수정하는 프로그램 수단을 더 포함한다.
통상적으로, BLE 디바이스를 동작시키는 상술된 방법은 이러한 특정 컴퓨터 프로그램에 의해 구현가능하다. 통상적으로, 컴퓨터 프로그램은 상술된 BLE 디바이스의 프로세서에 및/또는 검증 엘리먼트에 설치되고 배치된다. 따라서, BLE 디바이스의 기능성 및 동작은 각각의 컴퓨터 프로그램에 의해 제어되고 통제될 수도 있다. 따라서, 컴퓨터 프로그램, BLE 디바이스, 및 그것을 동작시키는 방법은 서로 직접적으로 상호관련된다. 일반적으로, BLE 디바이스, 무선 통신 시스템, 및 BLE 디바이스를 동작시키는 방법과 관련하여 설명된 바와 같은 모든 피쳐들, 혜택들, 및 효과들은 컴퓨터 프로그램에 대해서도 동일하게 유효하고; 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
본 맥락에서, 블루투스 스마트 기술 또는 블루투스 저 에너지 기술은 2.400 GHz 내지 2.4835 GHz ISM 대역 사이의 주파수 범위에서 동작한다. BLE 디바이스들은 통상적을 40 2 MHz 채널들을 갖는다. 채널 내에서, 데이터는 가우시안 주파수-편이 변조를 이용하여 송신된다. BLE-기반 통신은 통상적으로 약 10 mW 의 최대 송신 전력으로 1 Mb/s 의 비트 레이트에 기초하여 브로드캐스팅된다.
다음의 도면에서, 도면들을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태들이 설명될 것이다:
도 1 은 제 1 및 제 2 BLE 디바이스를 포함하는 무선 통신 시스템을 개략적으로 도시한다;
도 2a 및 도 2b 는 제 1 BLE 디바이스의 블록도의 2 가지 실시형태들을 도시한다;
도 3 은 제 1 실시형태에서 BLE 디바이스를 동작시키는 방법의 플로차트를 도시한다;
도 4 는 BLE 디바이스의 제 2 실시형태에 의해 행할 수 있는 방법의 플로차트를 도시한다; 그리고
도 5 는 BLE 디바이스의 추가적인 실시형태의 다른 동작 모드를 도시한다.
도 1 에 도시된 바와 같은 무선 통신 시스템 (30) 은 제 1 BLE 디바이스 (10), 그러니까 접속가능하지 않은 무방향 광고 모드로 동작되는 BLE 디바이스 (10) 를 포함하나, 상기 디바이스는 임의의 RF 비코닝 (beaconing) 기술에서 이용될 수 있다. 제 1 BLE 디바이스 (10) 는 BLE 스마트 주변기기로서 동작하는 한편, 제 2 BLE 디바이스 (20) 는 제 1 BLE 디바이스 (10) 에 의해 브로드캐스팅되는 적어도 하나의 광고 패킷 (11) 을 수신하기 위해 제 1 BLE 디바이스 (10) 의 근처에 있는 허브로서 동작한다. 내부에, 제 1 BLE 디바이스 (10) 는 송수신기 (12), 통상적으로 마이크로제어기로서 구현될 수도 있는 프로세서 (14), 및 게이트 또는 게이팅 엘리먼트로서 쓰일 수 있고 게이트 또는 게이팅 엘리먼트로서의 역할을 수행하는 검증 엘리먼트를 포함한다. 또한, 제 1 BLE 디바이스 (10) 는, 통상적으로 유한 전기 에너지를 갖는 배터리 또는 다른 유형들의 배터리의 형태인 에너지 소스 (18) 를 포함한다. 상기 에너지 소스 (18) 는 또한 PV 셀, 압전 엘리먼트, 및 다른 에너지 수확 소스들일 수도 있다.
검증 엘리먼트 (16) 는 미리 정의된 조건이 충족되는지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어, 검증 엘리먼트 (16) 는 에너지 소스 (18) 의 전압 레벨 또는 잔여 에너지 레벨을 결정할 수도 있거나 측정할 수도 있다. 그러한 확인에 응답하여, 검증 엘리먼트 (16) 그 자체 또는 검증 엘리먼트 (16) 에 접속된 프로세서 (14) 는 송수신기 (12) 의 브로드캐스팅 스케줄 또는 브로드캐스팅 거동을 수정할 수 있다. 통상적으로, 연속적으로 브로드캐스팅되는 광고 패킷들 (11) 사이의 시간 간격은 미리 정의된 조건의 확인에 따라 늘리거나 단축될 수 있다.
제 2 BLE 디바이스 (20) 가 제 1 BLE 디바이스의 수신지 근처에 있다는 높은 가능성을 확인이 표시하는 경우, 연속적인 광고 패킷들 (11) 사이의 시간 간격은 감소될 수도 있다. 다른 상황들에서, 미리 정의된 조건의 확인이 제 1 BLE 디바이스 (10) 의 근처에서의 제 2 BLE 디바이스의 가능성이 다소 낮다는 표시를 주는 경우, 전기 에너지를 절약한다는 이유로, 연속적인 광고 패킷들 (11) 사이의 시간 간격은 증가될 것이다.
뿐만 아니라 연속적인 광고 패킷들 (11) 사이의 시간 간격은 수정될 수 있다. 대안으로 또는 추가적으로, 광고 패킷들 (11) 그 자체가 수정의 대상이 되는 것을 생각할 수 있다. 광고 패킷들 (11) 은 감소된 브로드캐스팅 전력으로, 그러니까 감소된 세기로 브로드캐스팅된다는 것을 생각할 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로, 광고 패킷들 (11) 은 광고 패킷들의 데이터 컨텐츠에 관해서 수정될 수도 있다. 광고 패킷들 (11) 에 의해 송신되거나 브로드캐스팅되는 전체 데이터는 에너지를 절약한다는 이유로 감소될 수도 있다.
또한, 광고 패킷들 (11) 의 컨텐츠는 제 1 BLE 디바이스 (10) 가 오류 안전 모드로 구동한다는 것을 제 2 BLE 디바이스 (20) 에 표시하도록 수정될 수도 있다.
도 2a 에서, BLE 디바이스 (10) 의 일 예의 보다 상세한 구현이 제공된다. 거기서, 프로세서 (14) 는 마이크로제어기로서 구현되고, 검증 엘리먼트 (16) 는 현재 포토다이오드로 구현되는 센서 (26) 를 포함한다. 송수신기 (12) 는 BLE 주파수 범위 내에서 광고 패킷들 (11) 을 브로드캐스팅하기 위해 종래의 BLE 송수신기로서 구현될 수도 있다. 배터리와 같은 에너지 소스 (18) 가 프로세서 (14) 및 송수신기 (12) 에 접속된다.
도 2a 에 따른 실시형태에서, 센서 (26) 는 특히 가시 범위에서의 입사 광에 민감하다. 입사 광이 센서 (26) 상에 존재하는 경우, 센서 (26) 는 프로세서 (14) 의 중단을 풀링 다운함으로써, BLE-기반 브로드캐스팅이 시작되어야 한다고 시그널링한다. 광이 존재하지 않는 상황들에서, 프로세서 (14) 의 입력은 풀링 업되고 BLE 디바이스 (10) 의 브로드캐스팅은 효과적으로 턴 오프됨으로써, 배터리 전력을 절약한다.
센서 (26) 로서 포토다이오드의 구현은 단지 예일 뿐임이 일반적으로 언급될 것이다. 다양한 다른 유형의 센서들, 예컨대, 가속도계들, 서미스터들, RFID 센서들, 접속 스위치들 등이 대안으로 또는 추가적으로 BLE 디바이스 (10) 에 구현될 수 있다.
도 2b 에서는, BLE 디바이스 (10) 의 다른 실시형태가 도시된다. 이러한 실시형태에 있어서, 검증 엘리먼트 (16) 는 푸쉬버튼 (36) 이다. 디바이스의 다른 컴포넌트들은 도 2a 를 참조하여 설명된 컴포넌트들과 동일하다.
도 3 에서는, BLE 디바이스 (10) 를 동작시키는 다소 일반적인 방법의 플로차트가 도시된다. 제 1 단계 (100) 에서, 방법이 시작된다. 제 2 단계 (102) 에서, 미리 정의된 조건은 검증 엘리먼트에 의해 확인된다. 진행 단계 (104) 에서, 확인된 조건은 미리 정의된 조건, 통상적으로 각각의 임계치와 비교된다. 단계 (104) 에서 미리 정의된 조건이 충족된다고 결정되는 경우, 방법은 단계 (106) 로 계속되며, 단계 (106) 에서 프로세서 (14) 및 송수신기 (12) 의 브로드캐스팅 스케줄은 변경되지 않은 채로 있거나, 브로드캐스팅 스케줄은 재설정되거나 브로드캐스팅 스케줄은 디폴트 브로드캐스팅 스케줄로 스위칭된다. 그 후에, 단계 (108) 에서, 방법이 단계 (102) 로 돌아갈 때까지 소정의 지연이 구현된다.
단계 (104) 에서 미리 정의된 조건이 충족되지 않는 경우, 방법은 단계 (110) 로 계속되며, 단계 (110) 에서 브로드캐스팅 스케줄은 에너지를 절약하고 에너지 소스 (18) 의 수명을 늘리는 그러한 방식으로 수정된다. 그 후에, 방법은 또한 방법이 단계 (102) 로 돌아가기 전에 단계 (108) 로 계속된다. BLE 디바이스가 스위칭 오프되거나 전기 에너지를 다 써버릴 때까지 단계들 (102-108 또는 102-110) 의 루프가 계속해서 진행된다.
도 4 및 도 5 에 따른 방법들의 토폴로지 및 일반적인 프로세싱은 도 3 에서 설명된 바와 같은 일반적인 방법과 유사하다. 다양한 방법 단계들은 꽤 유사하다. 도 4 에서, 도 3 에 따른 방법 단계들 (100-110) 과 비교하여 다양한 방법 단계들은 100 씩 증가되었다. 이에 따라, 도 3 에 도시된 방법 단계들과 비교하여 도 5 에 도시된 바와 같은 방법 단계들 (300-310) 은 200 의 수만큼 증가된다.
도 4 에 따른 플로차트는 BLE 디바이스 (10) 의 일 실시형태를 도시하며, 여기서 검증 엘리먼트 (16) 는 온도 센서 (26) 를 포함한다. 단계 (200) 에서 시작한 후에, 진행 단계 (202) 에서, 온도 센서가 판독된다. 진행 단계 (204) 에서, 센서 (26) 에 의해 측정되는 온도 (T) 는 미리 정의된 최소 온도 (Tmin) 와 비교된다. 측정된 온도 (T) 가 예를 들어 결빙 온도 (Tmin) 이상인 경우, 방법은 단계 (206) 로 계속되며, 단계 (206) 에서 BLE 디바이스 (20) 의 브로드캐스팅 스케줄은 변경되지 않은 채로 남아 있거나 디폴트 브로드캐스팅 스케줄이 선택되거나 활성화된다. 그 후에, 단계 (208) 에서, 방법은, 예를 들어, 방법이 단계 (202) 로 돌아가기 전에 몇 분의 범위에서, 비교적 긴 시간의 기간 동안 기다린다. 이러한 특정 실시형태에서, 디폴트 브로드캐스팅 스케줄은 BLE 디바이스의 완전한 비활성화를 거의 나타내거나 BLE 디바이스의 완전한 비활성화와 동일하다. 측정된 온도가 하위 임계치보다 높은 한, BLE 디바이스에 의해 구현되는 결빙 경고를 실제로 활성화시킬 이유가 없다.
단계 (204) 에서, 측정된 온도 (T) 가 미리 정의된 온도 (Tmin) 보다 낮은 경우, BLE 디바이스 (10) 는 후속하는 단계 (210) 에서 수정된 브로드캐스팅 스케줄을 갖는 브로드캐스팅 모드로 스위칭된다. 도 4 에 따른 구현에서, BLE 디바이스 (10) 는 결빙 경고 메커니즘으로서 구현되며, 이는 오직 온도가 미리 정의된 임계치 아래로, 예를 들어, 결빙 온도 아래로 떨어지는 경우에만 다소 빈번한 비율로 각각의 광고 패킷들을 브로드캐스팅하기 시작한다. 주위 온도 (T) 에 따라, 방법은 BLE 디바이스 (10) 를 단계 (206) 에서 일종의 슬립 모드로 또는 일종의 송신 혹은 경고 모드로 스위칭한다 (210).
도 5 에 따른 플로차트에서, BLE 디바이스 (10) 는 배터리 경고부로서 구현된다. 단계 (300) 에서 시작한 후에, 방법은 단계 (302) 에서 배터리 전압을 실제로 판독하거나 확인한다. 후속하는 단계 (304) 에서, 측정된 배터리 전압 (V) 이 미리 정의된 임계치 아래, 예를 들어, 2.5 V 아래인 경우, 방법은 단계 (310) 로 계속되며, 단계 (310) 에서, 배터리 전압이 미리 정의된 임계치보다 높은 경우 광고 패킷들이 브로드캐스팅되는 디폴트 브로드캐스팅 스케줄과 비교하여 브로드캐스팅 스케줄이 수정된다.
예를 들어, 연속적인 광고 패킷들 (11) 사이의 시간 간격은 1 초 또는 그보다 크게 설정될 수도 있다. 그 후에, 단계 (308) 에서, 방법은 방법이 단계 (302) 로 돌아가기 전에 미리 정의된 시간의 기간 동안, 예를 들어, 10 분 또는 그보다 길게 기다린다. 단계 (304) 에서, 측정된 전압 (V) 이 예를 들어 2.5 V 의 하위 임계 전압 이상인 경우, 방법은 단계 (306) 로 계속되며, 단계 (306) 에서, BLE 디바이스 (10) 는 BLE 디바이스의 디폴트 브로드캐스팅 스케줄로 돌어간다. 예로서, 연속적으로 브로드캐스팅되는 광고 패킷들 (11) 사이의 시간 간격은 방법이 단계 (308) 로 계속되고 또한 단계 (302) 로 돌아가기 전에 단계 (306) 에서 100 ms 또는 심지어 그 아래로 감소될 수 있다.

Claims (14)

  1. 다른 블루투스 저 에너지 (Bluetooth Low Energy; BLE) 디바이스 (20) 에 적어도 하나의 광고 패킷을 빈번하게 브로드캐스팅하기 위해 접속가능하지 않은 무방향 광고 모드로 동작하는 BLE 디바이스 (10) 로서,
    - 상기 적어도 하나의 광고 패킷을 브로드캐스팅하기 위한 송수신기 (12),
    - 상기 광고 패킷을 생성하고/하거나 브로드캐스팅 스케줄에 따라 상기 광고 패킷의 브로드캐스팅을 트리거링하기 위해 상기 송수신기 (12) 에 접속된 프로세서 (14),
    - 상기 프로세서 (14) 및 상기 송수신기 (12) 에 접속된 에너지 소스 (18),
    - 상기 에너지 소스 (18) 로부터 탐지된 에너지 레벨에 기초하여 상기 프로세서 (14) 에 접속되어 미리 정의된 조건이 충족되는지를 확인할 수 있는, 적어도 하나의 센서 (26) 또는 푸쉬버튼 (36) 을 포함하는, 검증 엘리먼트 (16) 를 포함하고,
    상기 검증 엘리먼트 (16) 및 상기 프로세서 (14) 중 적어도 하나는 상기 BLE 디바이스 (10) 의 전력 소비를 감소시키기 위해, 광고 패킷들의 강도 및 광고 패킷들의 크기가 조정될 수 있고, 광고 패킷들의 연속적인 브로드캐스팅 이벤트들 사이의 시간 간격이 감소되거나 증가되는 방식으로 상기 미리 정의된 조건의 확인에 기초하여 상기 브로드캐스팅 스케줄을 수정할 수 있는 것을 특징으로 하는 BLE 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 검증 엘리먼트는 상기 BLE 디바이스의 적어도 하나의 상태 변수를 확인할 수 있는 것을 특징으로 하는 BLE 디바이스.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 검증 엘리먼트 및 상기 프로세서 중 적어도 하나는 상기 BLE 디바이스의 에너지 소스의 에너지 또는 전압이 미리 정의된 임계치 위인지 또는 아래인지 여부를 결정할 수 있는 것을 특징으로 하는 BLE 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 검증 엘리먼트는 적어도 하나의 주위 파라미터를 확인할 수 있는 것을 특징으로 하는 BLE 디바이스.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센서 (26) 는 다음의 물리적 양들: 전기장, 자기장, 전자기 방사선, 온도, 소리, 압력, 물리적 접촉, 또는 습도 중 적어도 하나에 민감한 것을 특징으로 하는 BLE 디바이스.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 검증 엘리먼트는 상기 프로세서 및 상기 송수신기 중 적어도 하나를 적어도 일시적으로 비활성화시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 BLE 디바이스.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 검증 엘리먼트 및 상기 프로세서 중 적어도 하나는 상기 미리 정의된 조건의 확인에 응답하여 연속적으로 브로드캐스팅되는 광고 패킷들 사이의 시간의 기간을 수정할 수 있는 것을 특징으로 하는 BLE 디바이스.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 검증 엘리먼트 및 상기 프로세서 중 적어도 하나는 상기 미리 정의된 조건의 확인에 응답하여 적어도 하나의 광고 패킷의 출력 전력 레벨 및 컨텐츠 중 적어도 하나를 수정할 수 있는 것을 특징으로 하는 BLE 디바이스.
  10. 제 1 항에 기재된 적어도 제 1 BLE 디바이스 (10) 를 포함하고, 상기 제 1 BLE 디바이스 (10) 에 의해 브로드캐스팅되는 적어도 하나의 광고 패킷을 수신하기 위한 적어도 제 2 BLE 디바이스 (20) 를 포함하는, 무선 통신 시스템 (30).
  11. 브로드캐스팅 스케줄에 따라 다른 블루투스 저 에너지 (Bluetooth Low Energy; BLE) 디바이스 (20) 에 적어도 하나의 광고 패킷을 빈번하게 브로드캐스팅하기 위해 접속가능하지 않은 무방향 광고 모드로 제 1 항에 기재된 BLE 디바이스 (10) 를 동작시키는 방법으로서, 상기 방법은,
    - 적어도 하나의 센서 (26) 또는 푸쉬버튼 (36) 을 포함하는, 검증 엘리먼트 (16) 에 의해 미리 정의된 조건이 충족되는지를 확인하는 단계; 및
    - 상기 BLE 디바이스 (10) 의 전력 소비를 감소시키기 위해, 광고 패킷들의 강도 및 광고 패킷들의 크기가 조정될 수 있고, 또는 광고 패킷들의 연속적인 브로드캐스팅 이벤트들 사이의 시간 간격이 감소되거나 증가될 수 있는 방식으로, 상기 미리 정의된 조건의 확인에 기초하여 상기 검증 엘리먼트 (16) 및 상기 프로세서 (14) 중 적어도 하나에 의해, 상기 브로드캐스팅 스케줄을 수정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 블루투스 저 에너지 (BLE) 디바이스를 동작시키는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 미리 정의된 조건을 확인하는 것은, 다음의,
    - 상기 BLE 디바이스 (10) 의 적어도 하나의 상태 변수를 확인하며, 검출하고, 측정하는 것,
    - 적어도 하나의 센서 (26) 에 의해 적어도 하나의 주위 파라미터를 확인하는 것
    중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 블루투스 저 에너지 (BLE) 디바이스를 동작시키는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 브로드캐스팅 스케줄을 수정하는 단계는, 다음의,
    - 프로세서 (14) 및 송수신기 (12) 중 적어도 하나를 적어도 일시적으로 비활성화시키는 단계;
    - 연속적으로 브로드캐스팅되는 광고 패킷들 사이의 시간의 기간을 수정하는 단계,
    - 적어도 하나의 광고 패킷의 출력 전력 레벨 및 컨텐츠 중 적어도 하나를 수정하는 단계
    중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 블루투스 저 에너지 (BLE) 디바이스를 동작시키는 방법.
  14. 브로드캐스팅 스케줄에 따라 제 2 블루투스 저 에너지 (Bluetooth Low Energy; BLE) 디바이스 (20) 에 적어도 하나의 광고 패킷을 빈번하게 브로드캐스팅하기 위해 접속가능하지 않은 무방향 광고 모드로 제 1 항에 기재된 제 1 BLE 디바이스 (10) 를 동작시키기 위해 컴퓨터 판독가능 저장 매체 상에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 프로그램은,
    - 미리 정의된 조건이 충족되는지를 검증 엘리먼트 (16) 에 의해 확인하는 프로그램 수단, 및
    - 상기 미리 정의된 조건의 확인에 기초하여 상기 브로드캐스팅 스케줄을 수정하는 프로그램 수단을 포함하고,
    상기 미리 정의된 조건이 충족되는지를 검증 엘리먼트 (16) 에 의해 확인하는 프로그램 수단은, 상기 BLE 디바이스 (10) 의 전력 소비를 감소시키기 위해, 광고 패킷들의 강도 및 광고 패킷들의 크기가 조정될 수 있고, 광고 패킷들의 연속적인 브로드캐스팅 이벤트들 사이의 시간 간격이 변경되는 프로그램 수단인, 컴퓨터 판독가능 저장 매체 상에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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