KR101846985B1 - 저전력 블루투스 디바이스를 고속 스캔하여 연결하는 방법 및 장치 - Google Patents

저전력 블루투스 디바이스를 고속 스캔하여 연결하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 실시예들은 복수의 BLE 애드버타이저의 개수에 대하여 BLE 애드버타이저 전체가 BLE 스캐너에 인식될 때까지의 평균 시간을 최소화하는 애드버타이징 주기를 산출하여 BLE 애드버타이저에 적용함으로써, 대량의 BLE 애드버타이저를 고속으로 스캔하여 인식할 수 있는 디바이스 연결 방법 및 장치를 제공한다.

Description

저전력 블루투스 디바이스를 고속 스캔하여 연결하는 방법 및 장치 {Method and Apparatus for High-Speed Scanning and Connecting Device Using Bluetooth Low Energy}
본 발명이 속하는 기술 분야는 저전력 블루투스 디바이스를 스캔하여 연결하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
저전력 블루투스(Blutooth Low Energy, BLE)는 비접촉식의 저전력 저비용의 근거리 무선통신 기술이다. BLE는 기존의 블루투스(Bluetooth Classic)에 비해 단순한 구조를 가지기 때문에 저비용으로 생산이 가능하고, 장치 연결 절차를 간소화하여 저전력의 통신이 가능하다.
BLE 디바이스는 크게 BLE 애드버타이저(Advertiser) 및 BLE 스캐너(Scanner)로 구분된다. BLE 애드버타이저는 주기적으로 패킷을 전송하는 애드버타이징 동작을 수행하고, BLE 스캐너는 BLE 애드버타이저로부터 패킷을 수신하는 스캔 동작을 수행한다.
BLE 애드버타이저의 전송 채널 및 BLE 스캐너의 스캔 채널이 일치하고 BLE 애드버타이저로부터 BLE 스캐너로 패킷이 충돌하지 않고 전송되면, BLE 스캐너는 해당하는 BLE 애드버타이저를 인식한다. 다만, BLE 애드버타이저의 개수가 복수인 경우에는 패킷이 충돌할 확률이 증가하여 BLE 스캐너의 스캔 속도에 영향을 준다. 특정 공간에서 수많은 BLE 디바이스를 대상으로 하는 서비스가 원활하게 제공되기 위해서는 대량의 BLE 디바이스를 고속으로 인식하는 속도를 향상시킬 필요가 있다.
한국등록특허공보 제10-1606039호 (2016.03.18 등록) 한국등록특허공보 제10-1579871호 (2015.12.17 등록)
본 발명은 복수의 BLE 애드버타이저의 개수에 대하여 BLE 애드버타이저 전체가 BLE 스캐너에 인식될 때까지의 평균 시간을 최소화하는 애드버타이징 주기를 산출하여 BLE 애드버타이저에 적용함으로써, 대량의 BLE 애드버타이저를 고속으로 스캔하고 인식하는 데 주된 목적이 있다.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 저전력 블루투스(Bluetooth Low Energy, BLE)를 이용하여 복수의 제1 디바이스가 제2 디바이스와 연결하기 위한 방법에 있어서, 상기 복수의 제1 디바이스의 개수를 획득하는 단계, 상기 복수의 제1 디바이스의 개수에 기반하여, 상기 복수의 제1 디바이스 전체가 상기 제2 디바이스에 인식되는 시간을 최소화하는 상기 제1 디바이스의 애드버타이징 주기를 산출하는 단계, 및 상기 복수의 제1 디바이스에 대하여 상기 산출한 애드버타이징 주기를 설정하는 단계를 포함하는 디바이스 연결 방법을 제공한다.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 저전력 블루투스(Bluetooth Low Energy, BLE)를 이용하여 복수의 제1 디바이스가 제2 디바이스와 연결하기 위한 장치에 있어서, 상기 복수의 제1 디바이스의 개수를 획득하는 디바이스 개수 획득부, 상기 복수의 제1 디바이스의 개수에 기반하여, 상기 복수의 제1 디바이스 전체가 상기 제2 디바이스에 인식되는 시간을 최소화하는 상기 제1 디바이스의 애드버타이징 주기를 산출하는 애드버타이징 주기 산출부, 및 상기 복수의 제1 디바이스에 대하여 상기 산출한 애드버타이징 주기를 설정하는 애드버타이징 주기 설정부를 포함하는 디바이스 연결 장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 복수의 BLE 애드버타이저의 개수에 대하여 BLE 애드버타이저 전체가 BLE 스캐너에 인식될 때까지의 평균 시간을 최소화하는 애드버타이징 주기를 산출하여 BLE 애드버타이저에 적용함으로써, 대량의 BLE 애드버타이저를 고속으로 스캔하여 인식할 수 있는 효과가 있다.
여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 통상의 기술자에게 자명한 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 디바이스 연결 시스템을 예시한 도면이다.
도 2는 BLE 애드버타이저가 수행하는 애드버타이징 동작을 예시한 것이다.
도 3은 BLE 스캐너가 수행하는 스캔 동작을 예시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스 연결 장치를 예시한 블록도이다.
도 5는 애드버타이징 PDU 간의 충돌을 예시한 것이다.
도 6은 BLE 스캐너가 애드버타이징 PDU를 인지하지 못하는 상황을 예시한 것이다.
도 7은 BLE 애드버타이저 전체를 탐색하기 위한 BLE 스캐너의 스캔 동작을 예시한 것이다.
도 8은 BLE 애드버타이저의 개수에 대하여 최적화된 애드버타이징 주기를 예시한 것이다.
도 9는 BLE 애드버타이저의 개수 별로 애드버타이징 주기에 대하여 BLE 애드버타이저 전체를 탐색하는 시간의 변화율을 예시한 것이다.
도 10은 애드버타이징 주기에 대하여 BLE 애드버타이저 전체를 탐색하는 시간의 변화율을 곡선 형태로 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디바이스 연결 방법을 예시한 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따라 수행된 모의실험 결과를 도시한 것이다.
이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하고, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 디바이스 연결 시스템을 예시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 복수의 제1 디바이스(101, 102, 103), 제2 디바이스(200), 및 디바이스 연결 장치(300)를 포함한다. 도 1에서는 3 개의 제1 디바이스가 예시적으로 도시되어 있으나 이는 예시일 뿐이며, N(N은 자연수) 개의 제1 디바이스가 제2 디바이스에 연결될 수 있다.
제1 디바이스(101, 102, 103) 및 제2 디바이스(200)는 저전력 블루투스(Bluetooth Low Energy, BLE)를 이용하여 통신하는 장치이다. 예컨대, 제1 디바이스(101, 102, 103)는 BLE 애드버타이저(Advertiser)일 수 있고, 제2 디바이스(200)는 BLE 스캐너(Scanner)일 수 있다. BLE 애드버타이저로부터 BLE 스캐너로 애드버타이징 PDU(Protocol Data Unit)가 전송된다.
디바이스 연결 장치(300)는 복수의 제1 디바이스(101, 102, 103) 및 제2 디바이스(200) 간에 고속으로 연결하기 위하여 최적의 애드버타이징 주기를 산출한다. 디바이스 연결 장치(300)는 도 4를 참조하여 후술하기로 한다.
도 2는 BLE 애드버타이저가 수행하는 애드버타이징 동작을 예시한 것이다. 도 2를 참조하면, 제1 디바이스가 데이터를 전송하는 시간은 애드버타이징 주기(Advertisement Interval)와 애드버타이징 랜덤 지연시간(Advertisement Interval Delay)으로 구분된다. 애드버타이징 랜덤 지연시간은 10ms 이하의 pseudo-random 값을 갖는다. 하나의 애드버타이징 주기는 0.02s 내지 10.24s 범위에서 조절이 가능하다. 제1 하나의 애드버타이징 주기 내에서 채널 37, 38, 39로 데이터 패킷을 한 번씩 전송한다. BLE의 전송률은 1Mbps이고, 데이터 패킷의 크기는 47 바이트로서, 하나의 패킷의 전송 시간은 0.376ms가 된다.
도 3은 BLE 스캐너가 수행하는 스캔 동작을 예시한 것이다. 도 3을 참조하면, 제2 디바이스는 스캔 주기(Scan Interval)로 채널 37, 38, 39의 순서로 제1 디바이스로부터의 데이터를 수신한다. 제1 디바이스의 전송 채널과 제2 디바이스의 스캔 채널이 일치하고, 제1 디바이스부터의 데이터 패킷이 충돌되지 않고 전달되면, 해당하는 제1 디바이스는 인식된다.
BLE 스캔 속도는 BLE 애드버타이저의 개수 및 각 BLE 애드버타이저들에 설정되는 변수들 중에서 AdvInterval에 의하여 결정된다. 본 실시예에서는 주어진 BLE 애드버타이저의 개수에 대하여, 스캔 속도를 최소화시키기 위한 각 BLE 장치들의 AdvInterval을 산출한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스 연결 장치를 예시한 블록도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 디바이스 연결 장치(400)는 디바이스 개수 획득부(410), 애드버타이징 주기 산출부(420), 및 애드버타이징 주기 설정부(430)를 포함한다. 디바이스 연결 장치(400)는 도 4에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.
디바이스 개수 획득부(110)는 복수의 제1 디바이스의 개수를 획득한다. 애드버타이징 주기 산출부(120)는 복수의 제1 디바이스의 개수에 기반하여, 복수의 제1 디바이스 전체가 제2 디바이스에 인식되는 시간을 최소화하는 제1 디바이스의 애드버타이징 주기를 산출한다. 애드버타이징 주기 설정부(130)는 복수의 제1 디바이스에 대하여 산출한 애드버타이징 주기를 설정한다.
애드버타이징 주기 산출부(120)는 BLE 스캐너가 BLE 장치를 인식하는데 소요되는 시간을 BLE 동작 파라미터들과 연계하여 산출한다. BLE 동작 파라미터로는 N, R, Td, Tp, Ts, Tw, pcoll, precv, ploss, tpdu, tscan, 및 Tdiscover을 정의하도록 한다. N는 인식대상인 BLE 애드버타이저들의 개수를 나타내고, R는 BLE 애드버타이저의 애드버타이징 주기를 나타내고, Td는 애드버타이징 랜덤 지연시간을 나타내고, Tp는 BLE 애드버타이저가 하나의 애드버타이징 PDU를 전송하는데 소요되는 시간을 나타내고, Ts는 BLE 스캐너의 스캔 주기를 나타내고, Tw는 BLE 스캐너가 하나의 채널을 스캔하는 시간을 나타내고, pcoll는 하나의 애드버타이징 PDU가 다른 애드버타이징 PDU와 충돌할 확률을 나타내고, precv는 하나의 애드버타이징 PDU가 BLE 스캐너에 성공적으로 도달할 확률을 나타내고, ploss는 하나의 애드버타이징 PDU가 충돌로 인하여 손실될 확률을 나타내고, tpdu는 연속하는 두 개의 애드버타이징 PDU 간의 평균 시간 간격을 나타내고, tscan는 BLE 스캐너에 의해 연속하여 인식된 두 개의 애드버타이징 PDU 간의 평균 시간 간격을 나타내고, Tdiscover는 BLE 스캐너가 BLE 애드버타이저 전체를 탐색하여 인식하는 시간을 나타낸다.
도 5는 애드버타이징 PDU 간의 충돌을 예시한 것이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 애드버타이징 주기에 따라 복수의 BLE 애드버타이저들로부터 전송된 애드버타이징 PDU들이 충돌하게 된다. 하나의 애드버타이징 PDU가 다른 애드버타이징 PDU와 충돌할 확률은 수학식 1과 같이 표현된다.
Figure 112017039857116-pat00001
E[Td]는 Td의 평균값(5ms)을 의미한다.
도 6은 BLE 스캐너가 애드버타이징 PDU를 인지하지 못하는 상황을 예시한 것이다. 도 6을 참조하면, 애드버타이징 주기 및 스캔 주기의 차이로 인하여, BLE 스캐너가 채널 37, 38, 39를 통하여 연속적인 3 개의 애드버타이징 PDU를 전송하는 BLE 애드버타이저를 인지하지 못하게 된다. 하나의 애드버타이징 PDU가 BLE 스캐너에 성공적으로 도달할 확률은 수학식 2와 같이 표현된다.
Figure 112017039857116-pat00002
Tpi는 도 2에서 pduInterval을 의미한다.
BLE 애드버타이저들은 주기적으로 애드버타이징 PDU를 전송한다. N 개의 BLE 애드버타이저들은 전송하는 연속적인 두 개의 애드버타이징 PDU 간의 평균 시간 간격은 수학식 3과 같이 표현된다.
Figure 112017039857116-pat00003
평균 시간 간격으로 애드버타이징 PDU들이 전송되나, 애드버타이징 PDU들의 전송시간이 겹치면 충돌 상황이 발생하여 BLE 스캐너가 인식하지 못한다. 이러한 상황을 고려하여, BLE 스캐너가 성공적으로 인식한 연이은 두 개의 애드버타이징 PDU 간의 평균 시간 간격은 수학식 4와 같이 표현된다.
Figure 112017039857116-pat00004
Sd는 BLE 스캐너의 하드웨어적인 특성에 따라 처리 과정에서 발생하는 인식 지연을 나타내고, α는 무선랜과 같이 BLE와 동일한 주파수를 사용하는 무선 장치들에 의한 간섭에 의하여 수학식 2의 인식 확률을 감소시키는 요인을 고려한 파라미터이다. Sd 및 α는 적용되는 시스템에 따라 측정을 통하여 산출되나, 이상적인 환경에서 각각의 값은 0이다.
연속하여 인식된 두 개의 애드버타이징 PDU 간의 평균 시간 간격은, (i) 하나의 애드버타이징 PDU가 제2 디바이스에 인식될 확률, (ii) 애드버타이징 랜덤 지연시간의 평균 및 상기 애드버타이징 주기를 합한 시간, 및 (iii) 복수의 제1 디바이스의 개수를 포함하는 관계식으로 표현된다.
수학식 2에 α를 반영하여 하나의 애드버타이징 PDU(ADV_PDU)가 충돌로 인하여 손실될 확률은 수학식 5와 같이 표현된다.
Figure 112017039857116-pat00005
도 7은 BLE 애드버타이저 전체를 탐색하기 위한 BLE 스캐너의 스캔 동작을 예시한 것이다. 도 7을 참조하면, BLE 스캐너가 인식을 시작한 시간부터, 시간을 일정한 간격(△)으로 구분하기로 한다. 각 BLE 애드버타이저는 모든 BLE 애드버타이저가 인식되기 전에 중복하여 인식될 수 있다.
Pi,j를 i 번째 △ 시간 구간에서 j 번째로 전송된 ADV_PDU가 BLE 스캐너에 성공적으로 도달하고, 이 ADV_PDU를 보낸 BLE 애드버타이저가 BLE 스캐너에서 인식되지 않은 마지막 N 번째 BLE 애드버타이저일 확률로 정의하기로 한다. 즉, i 번째 △ 시간 구간에서 전송된 j 번째 ADV_PDU가 BLE 스캐너에서 성공적으로 인식됨으로써 모든 N 개의 BLE 장치들이 인식된다. Pi,j를 수학식 6과 같이 표현된다.
Figure 112017039857116-pat00006
마지막 N 번째의 제1 디바이스가 인식된 시점까지 제2 디바이스가 인식한 애드버타이징 PDU의 개수는, (i) 하나의 애드버타이징 PDU가 손실될 확률 및 (ii) k(k는 자연수) 번째의 애드버타이징 인식 주기에서 j(j는 N보다 작거나 같은 자연수) 번째로 전송된 애드버타이징 PDU가 제2 디바이스에 도달하고, j 번째의 애드버타이징 PDU를 전송한 제1 디바이스가 제2 디바이스에 인식되지 않은 마지막 N 번째의 제1 디바이스일 확률을 포함하는 관계식으로 표현된다.
마지막 N 번째 BLE 애드버타이저가 인식된 시점까지 BLE 스캐너가 성공적으로 인식한 ADV_PDU의 개수는 수학식 7과 같이 표현된다.
Figure 112017039857116-pat00007
따라서, 모든 N개의 BLE 장치들이 인식될 때까지의 평균 시간은 수학식 8과 같이 표현된다.
Figure 112017039857116-pat00008
애드버타이징 주기 산출부는, 복수의 제1 디바이스 전체가 제2 디바이스에 인식될 때까지의 평균 시간을 이용하여 애드버타이징 주기를 산출한다. 복수의 제1 디바이스 전체가 제2 디바이스에 인식될 때까지의 평균 시간은 (i) 연속하여 인식된 두 개의 애드버타이징 PDU 간의 평균 시간 간격 및 (ii) 마지막 N 번째의 제1 디바이스가 인식된 시점까지 제2 디바이스가 인식한 애드버타이징 PDU의 개수를 포함하는 관계식으로 표현된다.
Tdiscover에 대하여 편미분하면 수학식 9와 같이 표현된다.
Figure 112017039857116-pat00009
Tdiscover를 최소화시키는 R을 Rmin이라고 정의하면, Rmin은 Tdiscover를 R에 대하여 편미분한 값이 0가 되는 값이다.
이하에서는 도 8 내지 도 10을 참조하여 BLE 애드버타이저의 개수에 따라 Rmin에서 Tdiscover가 최소화됨을 증명하기로 한다.
도 8은 BLE 애드버타이저의 개수에 대하여 최적화된 애드버타이징 주기를 예시한 것이다. 즉, 도 8은 Rmin 값의 변화를 도시한 것이다. 도 8에 도시된 바와 같이, BLE 애드버타이저의 개수에 따라 Rmin 은 다양한 값을 갖는다.
도 9는 BLE 애드버타이저의 개수 별로 애드버타이징 주기에 대하여 BLE 애드버타이저 전체를 탐색하는 시간의 변화율을 예시한 것이다. 즉, 도 9는 BLE 애드버타이저의 개수가 10, 100, 1000, 10000 개일 때, R 값의 변화에 따라 Tdiscover를 R에 대하여 편미분한 값을 도시한 것이다.
예컨대, 도 9에서 N가 10이면, Rmin은 0.005 s이다. 도 9에서 N이 10, 100, 1000, 10000인 경우에, 공통적으로 R값이 변화할 때의 Tdiscover를 R에 대하여 편미분한 값의 부호는 수학식 10과 같이 표현된다.
Figure 112017039857116-pat00010
수학식 10은 2차 곡선 형태로 나타나며, 도 10과 같이 도시된다. 도 10은 애드버타이징 주기에 대하여 BLE 애드버타이저 전체를 탐색하는 시간의 변화율을 곡선 형태로 도시한 것이다. 도 10에 도시된 바와 같이, Rmin에서 Tdiscover가 최소가 된다.
Rmin은 N 값에 따라 애드버타이징 주기를 설정할 수 있는 범위인 0.02s 내지 10.24s를 벗어나 형성될 수 있다. 따라서, Rmin은 0.02s 보다 작은 경우는 0.02s가 되고, 10.24s보다 큰 경우는 10.24s가 된다.
애드버타이징 주기는, (i) 복수의 제1 디바이스의 개수에 대하여 복수의 제1 디바이스 전체가 제2 디바이스에 인식될 때까지의 평균 시간의 기울기가 O이 되는 시간, (ii) 기 설정된 최소 설정 시간, 및 (iii) 기 설정된 최대 설정 시간 중 적어도 하나로 설정된다.
도 10을 다시 참조하면, 최소 설정 시간에서의
Figure 112017039857116-pat00011
이 0보다 작고 최대 설정 시간에서의
Figure 112017039857116-pat00012
이 0보다 작으면, Rmin은 최대 설정 시간으로 설정된다. 최소 설정 시간에서의
Figure 112017039857116-pat00013
이 0보다 크고 최대 설정 시간에서의
Figure 112017039857116-pat00014
이 0보다 크면, Rmin은 최소 설정 시간으로 설정된다. 나머지 경우에, Rmin은
Figure 112017039857116-pat00015
이 0이 되는 값으로 설정된다.
디바이스 연결 장치에 포함된 구성요소들이 도 1에서는 분리되어 도시되어 있으나, 복수의 구성요소들은 상호 결합되어 적어도 하나의 모듈로 구현될 수 있다. 구성요소들은 장치 내부의 소프트웨어적인 모듈 또는 하드웨어적인 모듈을 연결하는 통신 경로에 연결되어 상호 간에 유기적으로 동작한다. 이러한 구성요소들은 하나 이상의 통신 버스 또는 신호선을 이용하여 통신한다.
디바이스 연결 장치는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합에 의해 로직회로 내에서 구현될 수 있고, 범용 또는 특정 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수도 있다. 장치는 고정배선형(Hardwired) 기기, 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array, FPGA), 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC) 등을 이용하여 구현될 수 있다. 또한, 장치는 하나 이상의 프로세서 및 컨트롤러를 포함한 시스템온칩(System on Chip, SoC)으로 구현될 수 있다.
디바이스 연결 장치는 하드웨어적 요소가 마련된 컴퓨팅 디바이스에 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합하는 형태로 탑재될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스는 각종 기기 또는 유무선 통신망과 통신을 수행하기 위한 통신장치, 프로그램을 실행하기 위한 데이터를 저장하는 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 명령하기 위한 마이크로프로세서 등을 전부 또는 일부 포함한 다양한 장치를 의미할 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디바이스 연결 방법을 예시한 흐름도이다. 디바이스 연결 방법은 컴퓨팅 디바이스, BLE 애드버타이저, BLE 스캐너, 또는 별도의 관리서버에 의하여 수행될 수 있다.
단계 S1110에서, 컴퓨팅 디바이스는 복수의 제1 디바이스의 개수를 획득한다.
단계 S1120에서, 컴퓨팅 디바이스는 복수의 제1 디바이스의 개수에 기반하여, 복수의 제1 디바이스 전체가 제2 디바이스에 인식되는 시간을 최소화하는 제1 디바이스의 애드버타이징 주기를 산출한다. 제1 디바이스는 BLE 애드버타이저(Advertiser)이고 제2 디바이스는 BLE 스캐너(Scanner)이며, BLE 애드버타이저로부터 BLE 스캐너로 애드버타이징 PDU(Protocol Data Unit)가 전송된다.
제1 디바이스의 애드버타이징 주기를 산출하는 단계(S1120)는, 복수의 제1 디바이스 전체가 제2 디바이스에 인식될 때까지의 평균 시간을 이용하여 애드버타이징 주기를 산출한다. 복수의 제1 디바이스 전체가 제2 디바이스에 인식될 때까지의 평균 시간은 (i) 연속하여 인식된 두 개의 애드버타이징 PDU 간의 평균 시간 간격 및 (ii) 마지막 N(N은 자연수) 번째의 제1 디바이스가 인식된 시점까지 제2 디바이스가 인식한 애드버타이징 PDU의 개수를 포함하는 관계식으로 표현된다.
연속하여 인식된 두 개의 애드버타이징 PDU 간의 평균 시간 간격은, (i) 하나의 애드버타이징 PDU가 제2 디바이스에 인식될 확률, (ii) 애드버타이징 랜덤 지연시간의 평균 및 애드버타이징 주기를 합한 시간, 및 (iii) 복수의 제1 디바이스의 개수를 포함하는 관계식으로 표현된다.
마지막 N 번째의 제1 디바이스가 인식된 시점까지 제2 디바이스가 인식한 애드버타이징 PDU의 개수는, (i) 하나의 애드버타이징 PDU가 손실될 확률 및 (ii) k(k는 자연수) 번째의 애드버타이징 인식 주기에서 j(j는 N보다 작거나 같은 자연수) 번째로 전송된 애드버타이징 PDU가 제2 디바이스에 도달하고, j 번째의 애드버타이징 PDU를 전송한 제1 디바이스가 제2 디바이스에 인식되지 않은 마지막의 N 번째의 제1 디바이스일 확률을 포함하는 관계식으로 표현된다.
단계 S1130에서, 컴퓨팅 디바이스는 복수의 제1 디바이스에 대하여 산출한 애드버타이징 주기를 설정한다. 애드버타이징 주기는, (i) 복수의 제1 디바이스의 개수에 대하여 복수의 제1 디바이스 전체가 제2 디바이스에 인식될 때까지의 평균 시간의 기울기가 O이 되는 시간, (ii) 기 설정된 최소 설정 시간, 및 (iii) 기 설정된 최대 설정 시간 중 적어도 하나로 설정된다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따라 수행된 모의실험 결과를 도시한 것이다. 도 12는 BLE 애드버타이저의 개수 별로 애드버타이징 주기에 따라 BLE 애드버타이저 전체를 탐색한 시간을 도시하고 있다. 도 12를 참조하면, BLE 애드버타이저의 개수마다 최적화된 애드버타이징 주기(R)가 각각 존재하는 것을 쉽게 파악할 수 있다.
향후에는 대량의 BLE 디바이스들이 존재하는 환경에서의 IoT 서비스가 핵심 응용 서비스가 된다. 즉, RFID 기술과 같은 대량의 아이템들을 식별하기 위한 기술들은 BLE로 대체된다. 이러한 대규모 BLE 디바이스 기반의 서비스에서 본 실시예들은 대량의 BLE 디바이스들을 고속으로 정확하게 인식하고 식별할 수 있어 확장된 서비스를 원활하고 정확하게 제공하는 것이 가능하다.
도 11에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나 이는 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 이 분야의 기술자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 11에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 또는 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하거나 다른 과정을 추가하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.
본 실시예들에 따른 동작은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 실행을 위해 프로세서에 명령어를 제공하는 데 참여한 임의의 매체를 나타낸다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 자기 매체, 광기록 매체, 메모리 등이 있을 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램, 코드, 및 코드 세그먼트들은 본 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다.
본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
101, 102, 103: 제1 디바이스 200: 제2 디바이스
300, 400: 디바이스 연결 장치 410: 디바이스 개수 획득부
420: 애드버타이징 주기 산출부 430: 애드버타이징 주기 설정부

Claims (12)

  1. 저전력 블루투스(Bluetooth Low Energy, BLE)를 이용하여 복수의 제1 디바이스가 제2 디바이스와 연결하기 위한 방법에 있어서,
    상기 복수의 제1 디바이스의 개수를 획득하는 단계;
    상기 복수의 제1 디바이스의 개수에 기반하여, 상기 복수의 제1 디바이스 전체가 상기 제2 디바이스에 인식되는 시간을 최소화하는 상기 제1 디바이스의 애드버타이징 주기를 산출하는 단계; 및
    상기 복수의 제1 디바이스에 대하여 상기 산출한 애드버타이징 주기를 설정하는 단계
    를 포함하는 디바이스 연결 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 디바이스는 BLE 애드버타이저(Advertiser)이고 상기 제2 디바이스는 BLE 스캐너(Scanner)이며, 상기 BLE 애드버타이저로부터 상기 BLE 스캐너로 애드버타이징 PDU(Protocol Data Unit)가 전송되는 것을 특징으로 하는 디바이스 연결 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 디바이스의 애드버타이징 주기를 산출하는 단계는,
    상기 복수의 제1 디바이스 전체가 상기 제2 디바이스에 인식될 때까지의 평균 시간을 이용하여 상기 애드버타이징 주기를 산출하며,
    상기 복수의 제1 디바이스 전체가 상기 제2 디바이스에 인식될 때까지의 평균 시간은 (i) 연속하여 인식된 두 개의 애드버타이징 PDU 간의 평균 시간 간격 및 (ii) 마지막 N(상기 N은 자연수) 번째의 제1 디바이스가 인식된 시점까지 상기 제2 디바이스가 인식한 애드버타이징 PDU의 개수를 포함하는 관계식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 디바이스 연결 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 연속하여 인식된 두 개의 애드버타이징 PDU 간의 평균 시간 간격은,
    (i) 하나의 애드버타이징 PDU가 상기 제2 디바이스에 인식될 확률, (ii) 애드버타이징 랜덤 지연시간의 평균 및 상기 애드버타이징 주기를 합한 시간, 및 (iii) 상기 복수의 제1 디바이스의 개수를 포함하는 관계식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 디바이스 연결 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 마지막 N 번째의 제1 디바이스가 인식된 시점까지 상기 제2 디바이스가 인식한 애드버타이징 PDU의 개수는,
    (i) 하나의 애드버타이징 PDU가 손실될 확률 및 (ii) k(상기 k는 자연수) 번째의 애드버타이징 인식 주기에서 j(상기 j는 상기 N보다 작거나 같은 자연수) 번째로 전송된 애드버타이징 PDU가 상기 제2 디바이스에 도달하고, 상기 j 번째의 애드버타이징 PDU를 전송한 제1 디바이스가 상기 제2 디바이스에 인식되지 않은 마지막의 상기 N 번째의 제1 디바이스일 확률을 포함하는 관계식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 디바이스 연결 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 애드버타이징 주기는,
    (i) 상기 복수의 제1 디바이스의 개수에 대하여 상기 복수의 제1 디바이스 전체가 상기 제2 디바이스에 인식될 때까지의 평균 시간의 기울기가 O이 되는 시간, (ii) 기 설정된 최소 설정 시간, 및 (iii) 기 설정된 최대 설정 시간 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 디바이스 연결 방법.
  7. 저전력 블루투스(Bluetooth Low Energy, BLE)를 이용하여 복수의 제1 디바이스가 제2 디바이스와 연결하기 위한 장치에 있어서,
    상기 복수의 제1 디바이스의 개수를 획득하는 디바이스 개수 획득부;
    상기 복수의 제1 디바이스의 개수에 기반하여, 상기 복수의 제1 디바이스 전체가 상기 제2 디바이스에 인식되는 시간을 최소화하는 상기 제1 디바이스의 애드버타이징 주기를 산출하는 애드버타이징 주기 산출부; 및
    상기 복수의 제1 디바이스에 대하여 상기 산출한 애드버타이징 주기를 설정하는 애드버타이징 주기 설정부
    를 포함하는 디바이스 연결 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 디바이스는 BLE 애드버타이저(Advertiser)이고 상기 제2 디바이스는 BLE 스캐너(Scanner)이며, 상기 BLE 애드버타이저로부터 상기 BLE 스캐너로 애드버타이징 PDU(Protocol Data Unit)가 전송되는 것을 특징으로 하는 디바이스 연결 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 애드버타이징 주기 산출부는,
    상기 복수의 제1 디바이스 전체가 상기 제2 디바이스에 인식될 때까지의 평균 시간을 이용하여 상기 애드버타이징 주기를 산출하며,
    상기 복수의 제1 디바이스 전체가 상기 제2 디바이스에 인식될 때까지의 평균 시간은 (i) 연속하여 인식된 두 개의 애드버타이징 PDU 간의 평균 시간 간격 및 (ii) 마지막 N(상기 N은 자연수) 번째의 제1 디바이스가 인식된 시점까지 상기 제2 디바이스가 인식한 애드버타이징 PDU의 개수를 포함하는 관계식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 디바이스 연결 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 연속하여 인식된 두 개의 애드버타이징 PDU 간의 평균 시간 간격은,
    (i) 하나의 애드버타이징 PDU가 상기 제2 디바이스에 인식될 확률, (ii) 애드버타이징 랜덤 지연시간의 평균 및 상기 애드버타이징 주기를 합한 시간, 및 (iii) 상기 복수의 제1 디바이스의 개수를 포함하는 관계식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 디바이스 연결 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 마지막 N 번째의 제1 디바이스가 인식된 시점까지 상기 제2 디바이스가 인식한 애드버타이징 PDU의 개수는,
    (i) 하나의 애드버타이징 PDU가 손실될 확률 및 (ii) k(상기 k는 자연수) 번째의 애드버타이징 인식 주기에서 j(상기 j는 상기 N보다 작거나 같은 자연수) 번째로 전송된 애드버타이징 PDU가 상기 제2 디바이스에 도달하고, 상기 j 번째의 애드버타이징 PDU를 전송한 제1 디바이스가 상기 제2 디바이스에 인식되지 않은 마지막의 상기 N 번째의 제1 디바이스일 확률을 포함하는 관계식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 디바이스 연결 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 애드버타이징 주기는,
    (i) 상기 복수의 제1 디바이스의 개수에 대하여 상기 복수의 제1 디바이스 전체가 상기 제2 디바이스에 인식될 때까지의 평균 시간의 기울기가 O이 되는 시간, (ii) 기 설정된 최소 설정 시간, 및 (iii) 기 설정된 최대 설정 시간 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 디바이스 연결 장치.
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