KR102300313B1

KR102300313B1 - Ｂｌｅ 기반의 무선 통신 시스템에서 오디오 데이터를 송수신하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102300313B1
Application number: KR1020150062109A
Authority: KR
Inventors: 현성환; 라스무스 아빌즈렌; 이국형; 김수환; 김태성
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2014-06-11
Filing date: 2015-04-30
Publication date: 2021-09-10
Also published as: KR20150142587A

Abstract

본 발명은 BLE 기반의 무선 통신 시스템에서 오디오 데이터를 송수신하는 방법 및 장치에 대한 것으로서, 본 발명의 실시 예에 따라 BLE 기반의 무선 통신 시스템에서 마스터 디바이스가 오디오 데이터를 송신하는 방법은, 상기 오디오 데이터가 페이로드에 포함되는 지 여부를 지시하는 식별 정보를 포함하는 데이터 패킷을 구성하는 과정과, 상기 데이터 패킷을 적어도 하나의 슬레이브 디바이스로 송신하는 과정을 포함한다.

Description

ＢＬＥ 기반의 무선 통신 시스템에서 오디오 데이터를 송수신하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING/RECEIVING AUDIO DATA IN A BLUETOOTH LOW ENERGY BASED COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신 시스템에서 데이터를 송수신하는 방법 및 장치에 대한 것으로서, 특히 BLE(Bluetooth Low Energy) 기반의 무선 통신 시스템에서 데이터를 송수신하는 방법 및 장치에 대한 것이다.

블루투스는 1994년 개발된 개인 근거리 무선 통신(Personal Area Network : PAN)을 위한 기술 표준으로서, 휴대 단말, 노트북, 각종 무선 디바이스들 간의 근거리 통신을 무선으로 구현한 것이다. 블루투스 기술을 주관하는 표준 단체인 블루투스 SIG(Special Interest Group)에서는 블루투스 저전력 기술로서 블루투스 로우 에너지(BLE)를 포함하는 블루투스 4.0 표준을 제안하였고 현재 블루투스 4.2 표준에 이르고 있다. 상기 BLE는 블루투스에서 저전력으로 데이터 통신을 가능하게 하는 기술이다.

도 1은 BLE의 프로토콜 스택을 설명하기 위한 도면으로서, 상기 BLE의 프로토콜에 대한 구체적인 내용은 블루투스 4.2 규격을 참조할 수 있다.

도 1을 참조하면, BLE에서 L2CAP 계층(109, 113)은 SDP(Service Discovery Protocol) 계층(101), GAP(Generic Access Profile)(103), RFCOMM(Radio Frequency Communication) 계층(105), GATT(Generic Attribute Profile)(107) 등의 상위 계층 프로토콜과, 하위 계층인 링크(Link), MAC(Media Access Control), 및 PHY 계층들에서 데이터 처리를 담당하는 제어기들(즉 BR(Bluetooth basic Rate)/EDR(Enhanced Data Rate) 제어기, LE(Low Energy) 제어기) 사이에서 중재 및 조정을 하는 역할을 한다. 상기 L2CAP 계층(111)은 상기 상위 계층 프로토콜로부터 데이터가 전달되면, 전달된 데이터를 중재하고 각각의 데이터를 논리 채널별로 설정하고 관리하여 제어기들(즉 BR/EDR 제어기, LE 제어기)로 전달한다. 상기 논리 채널은 L2CAP 계층(109, 113)의 상위 계층 프로토콜 또는 어플리케이션에서 전달된 데이터를 위해 설정된 채널을 말한다.

도 1에서 상기 L2CAP 계층(109, 113)은 각종 휴대 단말과 같이 리소스가 제한된 호스트에서도 포팅될 수 있도록 간략함과 낮은 오버헤드(low overhead)를 가져야 한다. 상기 L2CAP 계층(109, 113)의 주된 역할은 프로토콜 멀티플렉싱(Protocol Multiplexing)이며, 상위 계층 프로토콜과 하위 계층 프로토콜 간에 전달되는 데이터의 분할(Segmentation) 및 재조합(Reassembly)도 상기 L2CAP 계층(109, 113)에서 수행된다. L2CAP 계층(109, 113)에서는 QoS(Quality of Service)나 피코넷 구성 시의 그룹화(Grouping)에 관련된 작업도 수행한다. 상기 SDP 계층(101)는 연결된 블루투스 디바이스에서 어떠한 서비스가 가능하고, 그 가능한 서비스의 특징에 관한 정보를 교환하기 위한 프로토콜이다. 상기 GAP(103)는 블루투스 디바이스들에게 디바이스 탐색, 연결 모드들(connection models), 보안, 인증(authentication), 연관 모델들(association models), 및 서비스 탐색과 같은 서비스들을 제공하기 위한 프로토콜이다. 상기 RFCOMM 계층(105)은 시리얼 포트를 에뮬레이션 하는 역할을 담당한다.

도 1에서 ACL(Asynchronous Connection-oriented Link) 계층(115, 119)은 비동기 데이터 통신 경로를 제공하며, SCO(Synchronous Connection-Oriented) 계층(117)은 음성 계층(111)과 연결되어 동기 데이터 통신 경로를 제공한다.

도 1에서 BR/EDR 제어기는 링크 매니저(121), 링크 제어기(125)를 포함하며, LE 제어기도 링크 매니저(123), 링크 제어기(127)를 포함한다. 상기 링크 매니저(121, 123)는 논리 링크들(logical links)의 생성, 수정, 및 해제와, 블루투스 디바이스들 간의 물리 링크들(physical links)과 관련된 파라미터들의 갱신을 담당한다. 상기 링크 제어기(125, 127)는 데이터 페이로드로부터 블루투스 패킷들의 부호화 및 복호화와, 물리 채널, 논리 전송, 및 논리 링크와 관련된 파라미터들의 부호화 및 복호화를 담당한다. 또한 상기 링크 제어기(125, 127)는 링크 제어 프로토콜 시그널링을 수행한다.

그러나 상기한 구성의 BLE(예컨대, LE(Low Energy)를 지원하는 새로운 블루투스 표준(일 예로 Bluetooth SIG Core Specification version 4.2의 Vol.6 Bluetooth Low Energy))에서는 오디오 데이터의 전송을 지원하지 않는다. 따라서 상기 BLE에서도 오디오 데이터의 전송을 지원하기 위한 패킷 구조가 요구된다.

본 발명은 BLE 기반의 무선 통신 시스템에서 효율적으로 오디오 데이터를 송수신하는 방법 및 장치를 제공한다.

또한 본 발명은 BLE 기반의 무선 통신 시스템에서 오디오 데이터를 전송하는 패킷의 오버헤드를 줄일 수 있는 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 BLE 기반의 무선 통신 시스템에서 마스터 디바이스가 오디오 데이터를 송신하는 방법은, 상기 오디오 데이터가 페이로드에 포함되는 지 여부를 지시하는 식별 정보를 포함하는 데이터 패킷을 구성하는 과정과, 상기 데이터 패킷을 적어도 하나의 슬레이브 디바이스로 송신하는 과정을 포함한다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 BLE 기반의 무선 통신 시스템에서 마스터 디바이스는, 적어도 하나의 슬레이브 디바이스와 상기 BLE 기반의 통신을 위한 통신 인터페이스와, 오디오 데이터가 페이로드에 포함되는 지 여부를 지시하는 식별 정보를 포함하는 데이터 패킷을 구성하고, 상기 데이터 패킷을 상기 적어도 하나의 슬레이브 디바이스로 송신하는 것을 제어하는 제어부를 포함한다.

또한 본 발명의 실시 예에 따라 BLE 기반의 무선 통신 시스템에서 슬레이브 디바이스가 오디오 데이터를 수신하는 방법은, 마스터 디바이스로부터 상기 BLE 기반의 데이터 패킷을 수신하는 과정과, 상기 수신된 데이터 패킷에 포함된 식별 정보를 근거로 상기 데이터 패킷의 페이로드에 포함된 데이터가 상기 오디오 데이터인지 여부를 판단하는 과정을 포함한다.

또한 본 발명의 실시 예에 따라 BLE 기반의 무선 통신 시스템에서 슬레이브 디바이스는, 마스터 디바이스와 상기 BLE 기반의 통신을 위한 통신 인터페이스와, 상기 마스터 디바이스로부터 상기 BLE 기반의 데이터 패킷을 수신하고, 상기 수신된 데이터 패킷에 포함된 식별 정보를 근거로 상기 데이터 패킷의 페이로드에 포함된 데이터가 상기 오디오 데이터인지 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 과정을 포함한다.

도 1은 BLE의 프로토콜 스택을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 BLE 기반의 무선 통신 시스템에서 마스터-슬레이브 방식으로 데이터 패킷을 송수신하는 디바이스들을 나타낸 도면,
도 3은 블루투스 SIG 핵심 규격에서 정의된 BLE 데이터 패킷의 구조를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 BLE 기반의 무선 통신 시스템에서 오디오 데이터가 페이로드에 포함되는 지 여부를 지시하는 식별 정보를 포함하는 식별자 구조를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 BLE 기반의 무선 통신 시스템에서 오디오 데이터가 페이로드에 포함되는 지 여부를 지시하는 식별 정보를 포함하는 식별자를 이용하여 압축된 L2CAP 헤더를 이용하는 L2CAP 계층의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 BLE 기반의 무선 통신 시스템에서 BLE 데이터 패킷의 구조를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 BLE 기반의 무선 통신 시스템에서 오디오 데이터가 페이로드에 포함되는 지 여부를 지시하는 식별 정보를 포함하는 식별자를 이용하여 압축된 L2CAP 헤더의 다른 구조를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 BLE 기반의 무선 통신 시스템에서 BLE 데이터 패킷의 다른 구조를 나타낸 도면,
도 9는 본 발명의 실시 예에 BLE 기반의 무선 통신 시스템에서 마스터 디바이스가 오디오 데이터를 송신하는 방법을 나타낸 순서도,
도 10은 본 발명의 실시 예에 BLE 기반의 무선 통신 시스템에서 슬레이브 디바이스가 오디오 데이터를 수신하는 방법을 나타낸 순서도,
도 11은 본 발명의 실시 예에 BLE 기반의 무선 통신 시스템에서 디바이스의 구성을 나타낸 블록도.

하기에서 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 발명의 실시 예는 BLE 기반의 무선 통신 시스템의 오디오 데이터의 송수신을 위한 방안을 제안한 것이다.

본 발명의 실시 예는 BLE 프로토콜의 L2CAP 계층에서 오디오 데이터를 포함한 데이터 채널의 데이터 PDU(Protocol Data Unit)와 다른 채널의 데이터 PDU를 구분하기 위해 BLE 규격에서 정의된 BLE 데이터 패킷의 L2CAP 헤더를 오디오 데이터가 페이로드에 포함되는 지 여부를 지시하는 식별 정보를 포함하는 식별자를 이용하여 압축하여 오디오 데이터를 전송하는 새로운 BLE 데이터 패킷의 구조를 제안한 것이다. 본 발명의 실시 예에서 제안하는 오디오 데이터 전송을 위한 BLE 데이터 패킷은 오디오 데이터가 페이로드에 포함되는 지 여부를 지시하는 식별 정보를 포함하는 식별자를 이용하여 압축된 L2CAP 헤더를 이용함에 따라 BLE 데이터 패킷의 오버헤드를 줄일 수 있으며, 그 결과 실제 전송되는 BLE 데이터 패킷의 에어 패킷 사이즈(air packet size)가 줄어들어 전력 소모를 감소시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 BLE 기반의 무선 통신 시스템에서 마스터(Master)-슬레이브(Slave) 방식으로 BLE 데이터 패킷을 송수신하는 디바이스들을 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 마스터 디바이스(210)는 오디오 데이터 전송을 위해 상기 압축된 L2CAP 헤더 구조를 갖는 BLE 데이터 패킷을 생성하여 하나 또는 복수의 슬레이브 디바이스(230)에게 전송할 수 있다. BLE 기술에서는 piconet 방식을 이용하여 디바이스들이 마스터-슬레이브 방식으로 링크를 설정하여 통신할 수 있다. 상기 piconet 방식에서 하나의 마스터 디바이스는 다수의 슬레이브 디바이스들과 무선 네트워크를 구성하여 데이터 패킷을 송수신할 수 있다. 일 예로 보청기(Hearing Aid : HA) 등과 같이 저전력 소모가 필수적으로 요구되는 기술 분야에서 상기 압축된 L2CAP 헤더 구조를 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 BLE 데이터 패킷을 이용하면, 슬레이브 디바이스의 전력 소모를 절감함은 물론 사용 시간을 대폭 증가시킬 수 있다. BLE 기술에서 디바이스는 또한 LE(Low Energy) 디바이스로도 칭해질 수 있다.

본 발명의 이해를 돕기 위해 BLE 기술에서 기존 BLE 데이터 패킷의 구조를 먼저 설명하기로 한다.

도 3은 블루투스 SIG 핵심 규격에서 정의된 BLE 데이터 패킷의 구조를 나타낸 도면으로서, 이는 예컨대 Bluetooth SIG Core Specification version 4.2의 Vol 6. Part B, section 2.1에 정의된 BLE 데이터 패킷의 구조이다.

도 3의 BLE 데이터 패킷(300)의 포맷은 연결 계층 패킷 포맷(link layer packet format)이며, 상기 BLE 데이터 패킷(300)은 프리앰블(preamble)(311), 접근 주소(access address)(313), PDU(315), 그리고 CRC(Cyclic Redundancy Check)(317)를 포함한다. 상기 프리앰블(311)은 주파수 동기, 심볼 타이밍 추정, 자동 이득 제어(auto gain control : AGC) 트레이닝 등을 수행하기 위해 수신기(즉 슬레이브 디바이스)에서 이용되며, 1 옥텟(octet)의 길이를 갖는다. 상기 접근 주소(313)는 물리적 연결을 위한 동기화 및 각각의 링크를 구별하기 위한 주소이고, 4 옥텟의 길이를 갖는다. 패킷(300)이 데이터 물리 채널에서 전송될 때 상기 PDU(315)는 데이터 채널의 PDU이며, 2에서 257까지 옥텟의 길이를 갖는다. 상기 CRC(317)는 오류 정정을 위한 것이며, 3 옥텟의 길이를 갖는다.

도 3에서 PDU(315)는 PDU 헤더(319), PDU 페이로드(321), 그리고 MIC(Message Integrity Check)(323)를 포함한다. 데이터 채널의 PDU는 16 비트의 헤더를 포함하며, PDU 헤더(319)는 상기 16 비트(즉 2 옥텟)의 헤더이다. 상기 PDU 페이로드(321)는 가변 길이의 데이터 페이로드이다. 그리고 상기 MIC(323)은 암호화된 링크 계층 연결인 경우에 PDU(315)에 포함되며, 무결성 검사를 위한 것이며, 4 옥텟의 길이를 갖는다. 도 3에서 상기 PDU 페이로드(321)는 L2CAP 헤더(325)와 페이로드(327)를 포함한다. 상기 L2CAP 헤더(325)는 2 옥텟의 길이 필드(325a)와 2 옥텟의 채널 식별자(CID) 필드(325b)를 포함하여 총 4 옥텟의 길이를 갖는다. 그리고 상기 페이로드(327)는 상위 계층 프로토콜로부터 수신되거나 또는 상위 계층 프로토콜로 전달되는 데이터를 포함한다.

도 3의 BLE 데이터 패킷(300)의 구조와 같이, (암호화된) 데이터 패킷을 전송하기 위한 기존 구조에서 필요한 오버헤드는 프리앰블(311)(1 octet) + 접근 주소(313)(4 octet) + PDU 헤더(319)(2 octet) + L2CAP 헤더(325)(4 octet) + MIC(323)(4 octet) + CRC(317)(3 octet) = 총 18 octets(144 bits)으로 기존 BLE 데이터 패킷의 오버헤드는 상당히 큰 것을 알 수 있다. 상기 MIC(323)(4 octet)가 전송되지 않는 경우에도 총 14 octet(112 bits)의 오버헤드를 갖는다. 만약 이러한 BLE 데이터 패킷 구조에서 오디오 프레임 구간(audio frame duration)이 10ms 이고 32 kbps의 음질을 지원한다고 가정하는 경우, 필요한 오디오 스트림의 패킷 당 페이로드는 320 bits가 되므로 (암호화된) BLE 데이터 패킷 당 에어 패킷 사이즈(air packet size)의 31% (MIC(323)가 전송되지 않는 경우는 25.9%)에 해당하게 되어 도 3의 기존 BLE 데이터 패킷 구조를 이용할 경우 오버헤드에 의한 전력 소모는 상당하다. 따라서 저전력 소모가 중요한 요구 사항인 보청기(HA) 등의 디바이스에서 BLE를 이용할 경우, 그 디바이스가 송수신하는 BLE 데이터 패킷은 상기한 오버헤드를 줄이는 것이 중요하다.

도 4은 본 발명의 실시 예에 따른 BLE 기반의 무선 통신 시스템에서 오디오 데이터가 페이로드에 포함되는 지 여부를 지시하는 식별 정보를 포함하는 식별자 구조를 나타낸 도면으로서, 이를 이용하여 도 3의 L2CAP 헤더(325)에서 오버헤드를 줄인 새로운 구조의 L2CAP 헤더를 만들 수 있다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 압축된 L2CAP 헤더는 1 비트의 식별자 필드(401)와, 7 비트의 길이 필드(403)를 포함한다. 도 4의 L2CAP 헤더는 2 옥텟의 길이 필드(325a)와, 2 옥텟의 채널 식별자(CID) 필드(325b)를 포함하는 기존 L2CAP 헤더(325)를 1 옥텟의 길이를 갖는 L2CAP 헤더로 그 길이를 압축한 것이다. 도 4의 구조를 갖는 압축된 L2CAP 헤더를 이용하여 BLE 데이터 패킷을 전송할 경우, 오버헤드는 기존의 144 비트에서 120 비트로 줄어 들어 에어 패킷 사이즈에서 오버헤드가 차지하는 비중을 31 %에서 27.3 %으로(MIC(323)가 전송되지 않는 경우는 25.9%에서 21.6%로) 줄일 수 있다.

또한 기존 L2CAP 헤더(325)에서 상기 2 옥텟의 길이 필드(325a)는 L2CAP 헤더(325)의 길이를 제외한 페이로드(327)의 길이(사이즈)를 나타내고, 상기 2 옥텟의 CID 필드(325b)는 해당 패킷의 목적지 채널(destination channel endpoint)을 식별하는 데 사용된다. 그러나 BLE와 HA를 지원하는 BLE 규격에서는 프로토콜 스택의 L2CAP 계층에서 데이터 패킷의 페이로드가 HA를 위한 오디오 데이터를 포함한 데이터 PDU의 페이로드 인지 여부만을 결정하면 되므로 본 발명의 실시 예에서는 기존의 L2CAP 헤더(325)에서 사용되는 CID 필드(325b) 대신 페이로드에 포함되는 데이터가 오디오 데이터인지 여부를 결정하기 위한 1 비트의 식별자 필드(401)를 L2CAP 헤더에 포함한다.

또한 도 2의 슬레이브 디바이스(230)가 HA인 경우, 상기 HA를 지원하기 위해 사용되는 최대 품질은 64kbps이고, 한 패킷 당 전송되는 최대 오디오 데이터는 640 비트이므로 도 4의 길이 필드(403)는 총 7 비트이면 충분하다. 따라서 오디오 데이터를 전송하는 BLE 데이터 패킷을 가정하면, 기존 4 옥텟의 L2CAP 헤더(325)는 도 4의 실시 예와 같이 1 옥텟의 L2CAP 헤더로 압축될 수 있다.

한편 상기 1 비트의 식별자 필드(401)는 도 1의 블루투스 프로토콜 스택에서 다중화(Multiplexing)를 수행하는 L2CAP 계층(109, 113)에서 페이로드에 포함되는 데이터가 오디오 데이터인지 여부를 지시하는데/판단하는데 이용될 수 있다. 또한 다른 실시 예로 L2CAP 헤더의 압축 여부와 상관 없이 상기한 1 비트의 식별자 필드(401)에 상응하는 식별 정보가 독립적으로 포함되도록 BLE 데이터 패킷을 구성하는 것도 가능하다. 이때 상기 식별 정보는 기존 L2CAP 헤더에 포함되거나 또는 BLE 데이터 패킷의 다른 정해진 위치에 포함될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 BLE 기반의 무선 통신 시스템에서 오디오 데이터가 페이로드에 포함되는 지 여부를 지시하는 식별 정보를 포함하는 식별자를 이용하여 압축된 L2CAP 헤더를 이용하는 L2CAP 계층의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 5의 (a)는 도 4의 실시 예에서 제안한 1 옥텟의 길이를 갖는 오디오 데이터가 페이로드에 포함되는 지 여부를 지시하는 식별 정보를 포함하는 식별자를 이용하여 압축된 L2CAP 헤더를 나타낸 것이다.

HA를 지원하는 슬레이브 디바이스는 BLE 데이터 패킷을 수신하면, PDU 헤더를 바로 뒤따르는 L2CAP 헤더의 MSB(Most Significant Bit) 1 비트를 근거로 페이로드에 포함된 데이터가 오디오 데이터인지 아니면 다른 채널의 데이터인지 판단한다. 예를 들어 도 5의 (a)와 같이 상기 1 비트의 식별자 필드(401)(즉 MSB)가 "1" 로 설정되어있으면, BLE 데이터 패킷의 페이로드에 포함된 데이터를 오디오 데이터로 판단하고, 1 비트의 식별자 필드(401)를 뒤따르는 길이 필드(403)를 통해 오디오 데이터의 사이즈를 확인하고, 확인된 오디오 데이터를 도 1의 프로토콜 스택에서 오디오 계층(107)으로 전달한다. 또한 슬레이브 디바이스는 도 5의 (b)와 같이 식별자 필드(501)(즉 MSB)가 "0" 으로 설정되어있으면, BLE 데이터 패킷의 페이로드에 포함된 데이터를 다른 채널의 데이터로 판단하고 기존의 L2CAP 계층의 동작을 수행한다. 도 5의 (b)는 BLE 데이터 패킷의 페이로드에 포함된 데이터가 오디오 데이터가 아닌 경우이므로 L2CAP 헤더는 1 비트의 식별자 필드(501), 페이로드에 실리는 데이터의 길이를 나타내는 15 비트의 길이 필드(503), 그리고 기존과 같이 CID 필드(505)를 포함한다. 또한 BLE 데이터 패킷의 페이로드에 포함된 데이터가 오디오 데이터가 아닌 경우 기존 L2CAP 헤더(325)를 그대로 이용하는 것도 가능하다.

상기한 슬레이브 디바이스의 동작을 위해, HA를 지원하는 마스터 디바이스는 전송하는 데이터가 오디오 데이터인지 여부에 따라 오디오 데이터인 경우 도 5의 (a)와 같이 예컨대, "1"로 설정된 1 비트의 식별자 필드(401)와, 페이로드에 실리는 오디오 데이터의 길이를 나타내는 7 비트의 길이 필드(403)를 포함하는 압축된 L2CAP 헤더를 포함하는 BLE 데이터 패킷을 구성하여 전송하고, 전송하는 데이터가 오디오 데이터가 아닌 경우 도 5의 (b)와 같이 L2CAP 헤더를 구성하여 전송하거나, 또는 기존 L2CAP 헤더(325)를 전송할 수도 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 BLE 기반의 무선 통신 시스템에서 BLE 데이터 패킷의 구조를 나타낸 도면이다.

도 6의 BLE 데이터 패킷(600)은 도 3의 BLE 데이터 패킷(300)과 같이 프리앰블(611), 접근 주소(613), PDU(615), 그리고 CRC (617)를 포함하며, L2CAP 헤더(625)를 제외한 나머지 필드들은 도 3의 데이터 패킷(300)의 구성과 동일하므로 그 상세한 설명은 설명은 생략하기로 한다. 상기 L2CAP 헤더(625)는 도 4 및 도 5의 실시 예에서 설명한 것처럼 페이로드에 포함된 데이터가 오디오 데이터인 경우 예컨대, "1"로 설정된 1 비트의 식별자 필드(401)와, 그 오디오 데이터의 길이를 나타내는 7 비트의 길이 필드(403)를 포함한다. 그리고 페이로드에 포함된 데이터가 다른 채널의 데이터인 경우 예컨대, "0"으로 설정된 1 비트의 식별자 필드(501)와, 15 비트의 길이 필드(503)와, CID 필드(505)를 포함하여 L2CAP 헤더를 구성하거나 또는 기존 L2CAP 헤더(325)를 이용할 수 있다.

한편 도 4 및 도 5의 실시 예와 같이 압축된 L2CAP 헤더를 구성하는 경우에, HA를 위한 오디오 데이터가 아닌 다른 채널의 데이터 PDU의 사이즈가 예컨대, 128bytes를 넘는 경우 압축된 L2CAP 헤더의 식별자 필드(401, 501)와 상기 다른 채널의 데이터 간에 충돌이 발생되어 오디오 데이터와 다른 채널의 데이터를 구분할 수 없는 상황이 발행될 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에서는 상기한 충돌을 방지할 수 있는 오디오 데이터가 페이로드에 포함되는 지 여부를 지시하는 식별 정보를 포함하는 식별자를 이용하여 압축된 L2CAP 헤더의 다른 구조를 제안한다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 BLE 기반의 무선 통신 시스템에서 오디오 데이터가 페이로드에 포함되는 지 여부를 지시하는 식별 정보를 포함하는 식별자를 이용하여 압축된 L2CAP 헤더의 다른 구조를 나타낸 도면이다.

먼저 도 7의 (a)는 2 옥텟의 PDU 헤더(701), 2 옥텟의 길이(703) 및 2 옥텟의 CID(705)를 포함하는 L2CAP 헤더, 페이로드(707), 및 CRC(709) 필드들을 포함하는 기존 BLE 규격에 따른 패킷 구조를 나타낸 것으로서, 각 필드의 설명은 도 3에서 대응되는 필드들과 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 도 7의 (b)는 PDU 헤더(711), 1 비트의 식별자(715a)와 7 비트의 길이(715b)를 포함하는 오디오 데이터가 페이로드에 포함되는 지 여부를 지시하는 식별 정보를 포함하는 식별자를 이용하여 압축된 L2CAP 헤더(715), 제1 페이로드(713), 및 제2 페이로드(717) 필드들을 포함하는 본 발명의 실시 예에 따른 다른 구조의 압축된 L2CAP 헤더를 포함하는 패킷 구조를 나타낸 것이다. 상기 1 비트의 식별자(715a)와 7 비트의 길이(715b)를 포함하는 압축된 L2CAP 헤더(715)는 도 4의 오디오 데이터가 페이로드에 포함되는 지 여부를 지시하는 식별 정보를 포함하는 식별자를 이용하는 예와 동일하다.

상기 제1 페이로드(713) 및 제2 페이로드(717) 필드들과 관련하여, Bluetooth SIG Core Specification version 4.2의 Vol 3. Part A, section 2.1의 table 2.2를 참조하면, BLE 논리 링크에서 사용하는 CID에서 예컨대, 0x0080부터 0xFFFF까지는 사용하지 않고 있다. 따라서 기존 L2CAP 헤더의 CID 필드(705)의 첫 번째 옥텟에 상기 오디오 데이터가 페이로드에 포함되는 지 여부를 지시하는 식별 정보를 포함하는 식별자를 이용하여 압축된 L2CAP 헤더(715)를 위치시키면(즉 도 7의 (b)와 같이 오디오 데이터를 포함하는 상기 제1 페이로드(713) 및 제2 페이로드(717) 필드들을 상기 오디오 데이터가 페이로드에 포함되는 지 여부를 지시하는 식별 정보를 포함하는 식별자를 이용하여 압축된 L2CAP 헤더(715)의 양 측에 위치시키면, 상기와 같이 다른 채널의 데이터 간에 충돌이 발생되어 오디오 데이터와 다른 채널의 데이터를 구분할 수 없는 문제를 방지할 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 BLE 기반의 무선 통신 시스템에서 BLE 데이터 패킷의 다른 구조를 나타낸 도면으로서, 도 7의 (b)와 같이 상기 오디오 데이터가 페이로드에 포함되는 지 여부를 지시하는 식별 정보를 포함하는 식별자를 이용하여 압축된 L2CAP 헤더(715)를 위치시키는 경우의 BLE 데이터 패킷 구조를 나타낸 것이다.

도 8의 BLE 데이터 패킷(800)은 도 3의 BLE 데이터 패킷(300)과 같이 프리앰블(811), 접근 주소(813), PDU(815), 그리고 CRC (817)를 포함하며, L2CAP 헤더(827)와 제1 및 제2 페이로드(825, 829)의 분리된 구성을 제외한 나머지 필드들은 도 3의 데이터 패킷(300)의 구성과 동일하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 상기 제1 및 제2 페이로드(825, 829)가 분리된 구성에서 상기 제1 페이로드(825)는 예컨대, 2 옥텟의 길이를 가진다. 상기 L2CAP 헤더(827)는 도 4 및 도 5의 실시 예에서 설명한 것처럼 페이로드에 포함된 데이터가 오디오 데이터인 경우 예컨대, "1"로 설정된 1 비트의 식별자 필드(401)와, 그 오디오 데이터의 길이를 나타내는 7 비트의 길이 필드(403)를 포함한다. 그리고 페이로드에 포함된 데이터가 다른 채널의 데이터인 경우 도 5의 (b)와 같이 L2CAP 헤더를 구성하거나 또는 기존 L2CAP 헤더(325)를 이용할 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 BLE 기반의 무선 통신 시스템에서 마스터 디바이스가 오디오 데이터를 송신하는 방법을 나타낸 순서도이다.

도 9를 참조하면, 901 단계에서 마스터 디바이스는 상기한 본 발명의 실시 예들에서 제안한 BLE 기반의 데이터 패킷의 페이로드에 상기 오디오 데이터가 포함되는 지 여부를 지시하는 식별 정보를 포함하여 상기 데이터 패킷을 구성하고, 903 단계에서 상기 데이터 패킷을 적어도 하나의 슬레이브 디바이스로 전송한다.

도 10은 본 발명의 실시 예에 BLE 기반의 무선 통신 시스템에서 슬레이브 디바이스가 오디오 데이터를 수신하는 방법을 나타낸 순서도이다.

도 10을 참조하면, 1001 단계에서 상기 슬레이브 디바이스는 마스터 디바이스로부터 상기한 본 발명의 실시 예들에서 제안한 BLE 기반의 데이터 패킷을 수신하고, 1003 단계에서 상기 슬레이브 디바이스는 상기 수신된 데이터 패킷에 포함된 식별 정보를 근거로 상기 페이로드에 포함된 데이터가 상기 오디오 데이터인지 여부를 판단하여 상기 오디오 데이터를 수신한다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 BLE 기반의 무선 통신 시스템에서 디바이스의 구성을 나타낸 블록도로서, 도 11의 디바이스 구성은 상기 마스터 디바이스와 상기 슬레이브 디바이스에 각각 적용될 수 있다.

도 11을 참조하면, 제어부(1110)은 상기 도 2에서 도 10 까지의 실시 예들에서 설명한 본 발명의 실시 예에 따른 BLE 데이터 패킷 구조와 데이터 송수신 방법에 따라 오디오 데이터를 포함하는 BLE 데이터 패킷을 송신 또는 수신하는 동작을 제어한다. 그리고 통신 인터페이스(1130)은 상대 디바이스(마스터 디바이스 또는 슬레이브 디바이스)와 BLE 기반으로 데이터 송수신을 위한 통신 모듈을 포함한다.

상기한 본 발명의 실시 예에서 상기 마스터 디바이스는 적어도 하나의 슬레이브 디바이스와 상기 BLE 기반의 통신을 위한 통신 인터페이스와, 상기 오디오 데이터가 상기 BLE 기반의 데이터 패킷의 페이로드에 포함되는 지 여부를 지시하는 식별 정보를 포함하여 상기 데이터 패킷을 구성하고, 상기 구성된 데이터 패킷을 적어도 하나의 슬레이브 디바이스로 전송하는 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구현될 수 있다. 또한 상기한 본 발명의 실시 예에서 HA로 동작하는 슬레이브 디바이스는, 상기 마스터 디바이스와 상기 BLE 기반의 통신을 위한 통신 인터페이스와, 상기 마스터 디바이스로부터 상기 BLE 기반의 데이터 패킷을 수신하고, 상기 수신된 데이터 패킷에 포함된 식별 정보를 근거로 상기 페이로드에 포함된 데이터가 상기 오디오 데이터인지 여부를 판단하는 제어부를 포함하여 구현될 수 있다.

Claims

BLE(Bluetooth Low Energy) 기반의 무선 통신 시스템에서 마스터 디바이스가 오디오 데이터를 송신하는 방법에 있어서,
상기 오디오 데이터가 페이로드에 포함되는 지 여부를 지시하는 식별 정보를 포함하는 헤더 정보를 포함하는 데이터 패킷을 구성하는 과정; 및
상기 데이터 패킷을 적어도 하나의 슬레이브 디바이스로 송신하는 과정을 포함하고,
상기 데이터 패킷이 상기 오디오 데이터를 포함하는 경우,상기 헤더 정보는 상기 포함된 오디오 데이터의 길이를 나타내는 정보를 포함하고,
상기 헤더 정보는 L2CAP(Logical Link Control and Adaptation Protocol) 계층에서 생성되며 1 옥텟의 길이를 가지고,
상기 식별 정보는 1 비트의 길이를 가지고, 및
상기 오디오 데이터의 길이를 나타내는 정보는 7 비트의 길이를 가지는 송신 방법.
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제 1 항에 있어서,
상기 식별 정보는 멀티플렉싱 계층에서 상기 오디오 데이터가 상기 페이로드에 포함되는 지 여부를 지시하기 위해 이용되는 송신 방법.
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제 1 항에 있어서,
상기 데이터 패킷의 페이로드는 서로 분리된 제1 페이로드와 제2 페이로드를 포함하며, 및 상기 헤더 정보는 상기 제1 페이로드와 상기 제2 페이로드 사이에 위치하는 송신 방법.
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BLE(Bluetooth Low Energy) 기반의 무선 통신 시스템에서 마스터 디바이스에 있어서,
적어도 하나의 슬레이브 디바이스와 상기 BLE 기반의 통신을 위한 통신 인터페이스; 및
오디오 데이터가 페이로드에 포함되는 지 여부를 지시하는 식별 정보를 포함하는 헤더 정보를 포함하는 데이터 패킷을 구성하고, 및
상기 데이터 패킷을 상기 적어도 하나의 슬레이브 디바이스로 송신하는 것을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 데이터 패킷이 상기 오디오 데이터를 포함하는 경우, 상기 헤더 정보는 상기 포함된 오디오 데이터의 길이를 나타내는 정보를 포함하고, 상기 헤더 정보는 L2CAP(Logical Link Control and Adaptation Protocol) 계층에서 생성되며 1 옥텟의 길이를 가지고, 상기 식별 정보는 1 비트의 길이를 가지고, 및 상기 오디오 데이터의 길이를 나타내는 정보는 7 비트의 길이를 가지는 마스터 디바이스.
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제 11 항에 있어서,
상기 데이터 패킷이 상기 오디오 데이터를 포함하지 않는 경우,
상기 헤더 정보는 2 옥텟의 길이 필드와, 2 옥텟의 채널 식별자(CID) 필드를 포함하는 마스터 디바이스.
제 11 항에 있어서,
상기 제어부는 멀티플렉싱 계층에서 상기 식별 정보를 이용하여 상기 오디오 데이터가 상기 데이터 패킷의 페이로드에 포함되는 지 여부를 지시하는 마스터 디바이스.
제 16 항에 있어서,
상기 헤더 정보는 상기 데이터 패킷의 페이로드의 앞부분, 또는 뒷부분, 또는 서로 분리된 페이로드 사이에 독립적으로 위치하는 마스터 디바이스.
제 11 항에 있어서,
상기 데이터 패킷의 페이로드는 서로 분리된 제1 페이로드와 제2 페이로드를 포함하고, 상기 헤더 정보는 상기 제1 페이로드와 상기 제2 페이로드 사이에 위치하는 마스터 디바이스.
제 18 항에 있어서,
상기 헤더 정보는 상기 데이터 패킷에 포함되는 L2CAP 계층에서 생성되는 헤더에 포함되는 채널 식별자(channel identifier: CID) 정보가 위치하는 필드의 첫 번째 옥텟에 위치하는 마스터 디바이스.
제 11 항에 있어서,
상기 마스터 디바이스는 HA(Hearing Aid)를 지원하는 마스터 디바이스.
BLE(Bluetooth Low Energy) 기반의 무선 통신 시스템에서 슬레이브 디바이스가 오디오 데이터를 수신하는 방법에 있어서,
마스터 디바이스로부터 데이터 패킷을 수신하는 과정; 및
상기 수신된 데이터 패킷에 포함된 헤더 정보에 포함된 식별 정보를 기반으로 상기 데이터 패킷의 페이로드에 오디오 데이터가 포함되는 지 여부를 판단하는 과정을 포함하고,
상기 데이터 패킷이 상기 오디오 데이터를 포함하는 경우, 상기 헤더 정보는 상기 포함된 오디오 데이터의 길이를 나타내는 정보를 포함하고, 상기 헤더 정보는 L2CAP(Logical Link Control and Adaptation Protocol) 계층에서 생성되며 1 옥텟의 길이를 가지고, 상기 식별 정보는 1 비트의 길이를 가지고, 및 상기 오디오 데이터의 길이를 나타내는 정보는 7 비트의 길이를 가지는 수신 방법.
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제 21 항에 있어서,
상기 식별 정보는 멀티플렉싱 계층에서 상기 오디오 데이터가 상기 페이로드에 포함되는 지 여부를 판단하는 과정을 더 포함하는 수신 방법.
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제 21 항에 있어서,
상기 데이터 패킷의 페이로드는 서로 분리된 제1 페이로드와 제2 페이로드를 포함하며, 및 상기 헤더 정보는 상기 제1 페이로드와 상기 제2 페이로드 사이에 위치하는 수신 방법.
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BLE(Bluetooth Low Energy) 기반의 무선 통신 시스템에서 슬레이브 디바이스에 있어서,
마스터 디바이스와 상기 BLE 기반의 통신을 위한 통신 인터페이스; 및
상기 마스터 디바이스로부터 데이터 패킷을 수신하고, 상기 수신된 데이터 패킷에 포함된 헤더 정보에 포함된 식별 정보를 기반으로 상기 데이터 패킷의 페이로드에 오디오 데이터가 포함되는 지 여부를 판단하는 제어부를 포함하고,
상기 데이터 패킷이 상기 오디오 데이터를 포함하는 경우, 상기 헤더 정보는 상기 포함된 오디오 데이터의 길이를 나타내는 정보를 포함하고, 상기 헤더 정보는 L2CAP(Logical Link Control and Adaptation Protocol) 계층에서 생성되며 1 옥텟의 길이를 가지고, 상기 식별 정보는 1 비트의 길이를 가지고, 및 상기 오디오 데이터의 길이를 나타내는 정보는 7 비트의 길이를 가지는 슬레이브 디바이스.
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제 31 항에 있어서,
상기 데이터 패킷이 상기 오디오 데이터를 포함하지 않는 경우,
상기 헤더 정보는 2 옥텟의 길이 필드와, 2 옥텟의 채널 식별자(CID) 필드를 포함하는 슬레이브 디바이스.
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제 31 항에 있어서,
상기 데이터 패킷의 페이로드는 서로 분리된 제1 페이로드와 제2 페이로드를 포함하며, 상기 헤더 정보는 상기 제1 페이로드와 상기 제2 페이로드 사이에 위치하는 슬레이브 디바이스.
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제 31 항에 있어서,
상기 슬레이브 디바이스는 HA(Hearing Aid)를 지원하는 슬레이브 디바이스.