KR20180129062A - Ｂｌｅ 비콘 기반 충돌 회피와 전력 소모 감소 방법 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 BLE 비콘 기반 충돌 회피와 전력 소모 감소 시스템에 관한 것이다. 본 발명은, 외부의 제 1 내지 제 n BLE 주변기기(200-1 내지 200-n)에서 전송되는 BLE 어드버타이징 패킷을 스캔할 수 있도록(BLE scan enable) 근거리 통신모듈을 제어하는 BLE 스캐너(100); 및 약속된 신호를 일정한 주기로 발생시켜 위치 및 방향 정보를 송신하는 장치인 BLE 비콘(BLE Beacon)에 해당하며, IoT(Internet of Things) 기반으로 블루투스(Bluetooth) 프로토콜을 기반으로 한 신호 발생기에 해당하는 제 1 내지 제 n BLE 주변기기(200-1 내지 200-n); 를 포함하며, BLE 스캐너(100) 주변에 BLE 주변기기(200-1 내지 200-n)가 밀집된 지역에서 각각 BLE 주변기기(200-1 내지 200-n)가 BLE 어드버타이징(BLE Advertising) 하는 데이터의 충돌을 최소화하기 위하여 동작 오프(Operation OFF) 작업을 수행 시, 제 1 내지 제 n BLE 주변기기(200-1 내지 200-n)는, 각기 설정된 최소시간과 최대시간 사이에서 연속균등분포(uniform distribution)를 가지는 무작위 숫자인 난수(random number)를 생성한 뒤, 생성된 제 1 내지 제 n 난수 시간(rn_1 내지 rn-n)만큼 BLE 어드버타이징을 실행하지 않을 수 있다.
이에 의해, BLE 어드버타이징을 수행하지만 한 번 수행 후 연속균등분포(uniform distribution)로 설정된 난수 시간만큼 BLE 어드버타이징을 수행하지 않기 때문에 확률적으로 충돌을 회피할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은, 연속균등분포로 설정된 난수 시간만큼 난수 시간 동안은 BLE 기기의 전력을 절약할 수 있는 효과를 제공한다.
뿐만 아니라, 본 발명은, 각 BLE 기기의 BLE 어드버타이징 시간을 평균적으로 매우 줄이기 때문에 저전력용 어플리케이션에 적합한 장점을 제공하는 효과가 있다.
이에 의해, BLE 어드버타이징을 수행하지만 한 번 수행 후 연속균등분포(uniform distribution)로 설정된 난수 시간만큼 BLE 어드버타이징을 수행하지 않기 때문에 확률적으로 충돌을 회피할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은, 연속균등분포로 설정된 난수 시간만큼 난수 시간 동안은 BLE 기기의 전력을 절약할 수 있는 효과를 제공한다.
뿐만 아니라, 본 발명은, 각 BLE 기기의 BLE 어드버타이징 시간을 평균적으로 매우 줄이기 때문에 저전력용 어플리케이션에 적합한 장점을 제공하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 BLE 비콘 기반 충돌 회피와 전력 소모 감소 방법 및 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 좁은 지역에 BLE 어드버타이징(BLE Advertising)을 하는 BLE 주변기기가 밀집되어 있는 경우, 전력소모를 최소화하고 BLE 어드버타이징 패킷(BLE Advertising packet) 충돌이 발생하여 소실되는 문제점을 해결하기 위한 BLE 비콘 기반 충돌 회피와 전력 소모 감소 방법 및 시스템에 관한 것이다.
BLE 비콘(BLE beacon) 또는 BLE 주변기기(BLE peripheral)의 동작시 BLE 어드버타이징(BLE Advertising)을 이용한 데이터 전송을 통해 BLE 스캐너(BLE scanner)를 찾는 과정을 거친다.
현재의 BLE 전송 규격(http://www.argenox.com/a-ble-advertising-primer 참조)에서는 전력소모와 충돌을 최소화하기 위하여 BLE 어드버타이징 전송을 위한 BLE 어드버타이징 인터벌(BLE Advertising interval)을 20ms에서 1024ms까지 조절할 수 있다.
그러나 이 경우 BLE 비콘 또는 BLE 주변기기의 BLE 어드버타이징 시간 간격의 동기가 맞는 경우 각 기기 간의 지속적인 패킷 충돌이 발생한다.
이를 방지하기 위하여 0 내지 10ms의 랜덤 딜레이 시간(random delay time)을 부여하는 방법으로 회피를 수행해볼 수는 있는 밀집된 지역에서는 확률적으로 충돌을 획기적으로 줄이지는 못하는 한계점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, BLE 어드버타이징을 수행하지만 한 번 수행 후 연속균등분포(uniform distribution)로 설정된 난수 시간만큼 BLE 어드버타이징을 수행하지 않기 때문에 확률적으로 충돌을 회피할 수 있도록 하기 위한 BLE 비콘 기반 충돌 회피와 전력 소모 감소 방법 및 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 연속균등분포로 설정된 난수 시간만큼 난수 시간 동안은 BLE 기기의 전력을 절약할 수 있도록 하기 위한 BLE 비콘 기반 충돌 회피와 전력 소모 감소 방법 및 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 각 BLE 기기의 BLE 어드버타이징 시간을 평균적으로 매우 줄이기 때문에 저전력용 어플리케이션에 적합한 장점을 제공하도록 하기 위한 BLE 비콘 기반 충돌 회피와 전력 소모 감소 방법 및 시스템을 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 BLE 비콘 기반 충돌 회피와 전력 소모 감소 시스템은, 외부의 제 1 내지 제 n BLE 주변기기(200-1 내지 200-n)에서 전송되는 BLE 어드버타이징 패킷을 스캔할 수 있도록(BLE scan enable) 근거리 통신모듈을 제어하는 BLE 스캐너(100); 및 약속된 신호를 일정한 주기로 발생시켜 위치 및 방향 정보를 송신하는 장치인 BLE 비콘(BLE Beacon)에 해당하며, IoT(Internet of Things) 기반으로 블루투스(Bluetooth) 프로토콜을 기반으로 한 신호 발생기에 해당하는 제 1 내지 제 n BLE 주변기기(200-1 내지 200-n); 를 포함하며, BLE 스캐너(100) 주변에 BLE 주변기기(200-1 내지 200-n)가 밀집된 지역에서 각각 BLE 주변기기(200-1 내지 200-n)가 BLE 어드버타이징(BLE Advertising) 하는 데이터의 충돌을 최소화하기 위하여 동작 오프(Operation OFF) 작업을 수행 시, 제 1 내지 제 n BLE 주변기기(200-1 내지 200-n)는, 각기 설정된 최소시간과 최대시간 사이에서 연속균등분포(uniform distribution)를 가지는 무작위 숫자인 난수(random number)를 생성한 뒤, 생성된 제 1 내지 제 n 난수 시간(rn_1 내지 rn-n)만큼 BLE 어드버타이징을 실행하지 않을 수 있다.
이때, 본 발명의 다른 실시예에 따른 BLE 비콘 기반 충돌 회피와 전력 소모 감소 시스템에 있어서, 제 1 BLE 주변기기(200-1)는, 제 1-1 BLE 어드버타이징(BLE Advertising #1-1)을 미리 설정된 시간만큼을 BLE 스캐너(100)에 대해서 수행하며, 미리 설정된 시간의 제 1-1 BLE 어드버타이징(BLE Advertising #1-1)이 종료되면, 각기 설정된 최소시간과 최대시간 사이에서 연속균등분포(uniform distribution)를 가지는 무작위 숫자인 난수(random number)를 생성한 뒤, 생성된 제 1 난수 시간(rn_1)만큼 BLE 어드버타이징을 실행하지 않도록 하는 저전력 슬리핑 모드 또는 전원을 차단하는 제 1 동작 오프(OFF #1) 상태를 유지하도록 제어한 뒤, 제 1 난수 시간(rn-1)만큼이 경과하면 다시 미리 설정된 시간의 제 1-2 BLE 어드버타이징(BLE Advertising #1-2)을 BLE 스캐너(100)에 대해서 수행하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 BLE 비콘 기반 충돌 회피와 전력 소모 감소 시스템에 있어서, 제 2 BLE 주변기기(200-2)는, 제 1 BLE 주변기기(200-1)의 제 1 동작 오프(OFF #1) 상태의 시간 동안 제 2-1 BLE 어드버타이징(BLE Advertising #2-1)을 미리 설정된 시간만큼을 BLE 스캐너(100)에 대해서 수행하며, 미리 설정된 시간의 제 2-1 BLE 어드버타이징(BLE Advertising #2-1)이 종료되면, 각기 설정된 최소시간과 최대시간 사이에서 연속균등분포를 가지는 무작위 숫자인 난수(random number)를 생성한 뒤, 생성된 제 2 난수 시간(rn_2)만큼 BLE 어드버타이징을 실행하지 않도록 하는 저전력 슬리핑 모드 또는 전원을 차단하는 제 2 동작 오프(OFF #2) 상태를 유지하도록 제어하고, 제 2 난수 시간(rn-2)만큼이 경과하면 다시 미리 설정된 시간의 제 2-2 BLE 어드버타이징(BLE Advertising #2-2)을 BLE 스캐너(100)에 대해서 수행하는 것이 바람직하다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 BLE 비콘 기반 충돌 회피와 전력 소모 감소 방법은, BLE 스캐너(100)가 외부의 제 1 내지 제 n BLE 주변기기(200-1 내지 200-n)에서 전송되는 BLE 어드버타이징 패킷을 스캔할 수 있도록(BLE scan enable) 근거리 통신모듈을 제어하는 제 1 단계; 및 제 1 내지 제 n BLE 주변기기(200-1 내지 200-n) 각각이 약속된 신호를 일정한 주기로 발생시켜 위치 및 방향 정보를 송신하는 장치인 BLE 비콘(BLE Beacon)에 해당하며, IoT(Internet of Things) 기반으로 블루투스(Bluetooth) 프로토콜을 기반으로 한 신호 발생으로 BLE 어드버타이징(BLE Advertising)을 수행하는 제 2 단계; 를 포함하며, 상기 제 2 단계는, BLE 스캐너(100) 주변에 BLE 주변기기(200-1 내지 200-n)가 밀집된 지역에서 각각 BLE 주변기기(200-1 내지 200-n)가 BLE 어드버타이징(BLE Advertising) 하는 데이터의 충돌을 최소화하기 위하여 동작 오프(Operation OFF) 작업을 수행시, 제 1 내지 제 n BLE 주변기기(200-1 내지 200-n)가, 각기 설정된 최소시간과 최대시간 사이에서 연속균등분포(uniform distribution)를 가지는 무작위 숫자인 난수(random number)를 생성한 뒤, 생성된 제 1 내지 제 n 난수 시간(rn_1 내지 rn-n)만큼 BLE 어드버타이징을 실행하지 않을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 BLE 비콘 기반 충돌 회피와 전력 소모 감소 방법 및 시스템은, BLE 어드버타이징을 수행하지만 한 번 수행 후 연속균등분포(uniform distribution)로 설정된 난수 시간만큼 BLE 어드버타이징을 수행하지 않기 때문에 확률적으로 충돌을 회피할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 BLE 비콘 기반 충돌 회피와 전력 소모 감소 방법 및 시스템은, 연속균등분포로 설정된 난수 시간만큼 난수 시간 동안은 BLE 기기의 전력을 절약할 수 있는 효과를 제공한다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 BLE 비콘 기반 충돌 회피와 전력 소모 감소 방법 및 시스템은, 각 BLE 기기의 BLE 어드버타이징 시간을 평균적으로 매우 줄이기 때문에 저전력용 어플리케이션에 적합한 장점을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 BLE 비콘 기반 충돌 회피와 전력 소모 감소 시스템(1)을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 BLE 비콘 기반 충돌 회피와 전력 소모 감소 방법을 나타내는 도면이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 BLE 비콘 기반 충돌 회피와 전력 소모 감소 방법 및 시스템에서 최소시간과 최대시간 사이에서 연속균등분포(uniform distribution)를 가지는 무작위 숫자인 난수(random number)의 생성 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 3b는 도 3a에 의해 설정된 난수 시간에 대한 리소스 서버(300)에 의한 관리 방법을 나타내는 실시예이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 BLE 비콘 기반 충돌 회피와 전력 소모 감소 방법을 나타내는 도면이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 BLE 비콘 기반 충돌 회피와 전력 소모 감소 방법 및 시스템에서 최소시간과 최대시간 사이에서 연속균등분포(uniform distribution)를 가지는 무작위 숫자인 난수(random number)의 생성 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 3b는 도 3a에 의해 설정된 난수 시간에 대한 리소스 서버(300)에 의한 관리 방법을 나타내는 실시예이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 구성요소는 다른 구성요소로 직접 상기 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 BLE 비콘 기반 충돌 회피와 전력 소모 감소 시스템(1)을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, BLE 비콘 기반 충돌 회피와 전력 소모 감소 시스템(1)은 BLE 스캐너(BLE scanner)(100), 그리고 제 1 내지 제 n BLE 주변기기(BLE peripheral)(200-1 내지 200-n, n은 2 이상의 자연수)로 이루어진 BLE 주변기기 집합(200)으로 이루어질 수 있다.
여기서, BLE 스캐너(100)는 외부의 제 1 내지 제 n BLE 주변기기(200-1 내지 200-n)에서 전송되는 BLE 어드버타이징 패킷을 스캔할 수 있도록(BLE scan enable) 근거리 통신모듈을 제어할 수 있다.
제 1 내지 제 n BLE 주변기기(200-1 내지 200-n)는 약속된 신호를 일정한 주기로 발생시켜 위치 및 방향 정보를 송신하는 장치인 BLE 비콘(BLE Beacon)에 해당하며, IoT(Internet of Things) 기반으로 블루투스(Bluetooth) 프로토콜을 기반으로 한 신호 발생기를 포함하는 광범위한 개념일 수 있다.
한편, 본 발명에서 적용되는 블루투스(Bluetooth) 프로토콜은 블루투스(Bluetooth) SIG가 2010년 6월에 채택한 저전력 블루투스(Bluetooth Low Energy) 프로토콜로 블루투스(Bluetooth) 4.0에 해당하며, 저전력 동작, 무제한 동기화, 고속 전송, 기기 가용성 확대, 위치 식별 등의 기술을 구현한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 BLE 비콘 기반 충돌 회피와 전력 소모 감소 방법을 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, BLE 스캐너(100) 주변에 BLE 주변기기(200-1 내지 200-n)가 밀집된 지역에서 각각 BLE 주변기기(200-1 내지 200-n)가 BLE 어드버타이징(BLE Advertising) 하는 데이터의 충돌을 최소화하기 위하여 동작 오프(Operation OFF) 작업을 수행한다.
보다 구체적으로, 제 1 BLE 주변기기(200-1)가 제 1-1 BLE 어드버타이징(BLE Advertising #1-1)을 미리 설정된 시간만큼을 BLE 스캐너(100)에 대해서 수행한다(S11).
이후, 제 1 BLE 주변기기(200-1)는 미리 설정된 시간의 제 1-1 BLE 어드버타이징(BLE Advertising #1-1)이 종료되면, 각기 설정된 최소시간과 최대시간 사이에서 연속균등분포(uniform distribution)를 가지는 무작위 숫자인 난수(random number)를 생성한 뒤, 생성된 제 1 난수 시간(rn_1)만큼 BLE 어드버타이징을 실행하지 않도록 하는 저전력 슬리핑 모드 또는 전원을 차단하는 제 1 동작 오프(OFF #1) 상태를 유지하도록 제어한다(S12).
이후, 제 1 BLE 주변기기(200-1)는 제 1 난수 시간(rn-1)만큼이 경과하면 다시 미리 설정된 시간의 제 1-2 BLE 어드버타이징(BLE Advertising #1-2)을 BLE 스캐너(100)에 대해서 수행한다(S13).
한편, 제 2 BLE 주변기기(200-2)는 제 1 BLE 주변기기(200-1)의 제 1 동작 오프(OFF #1) 상태의 시간 동안 제 2-1 BLE 어드버타이징(BLE Advertising #2-1)을 미리 설정된 시간만큼을 BLE 스캐너(100)에 대해서 수행한다(S21).
이후, 제 2 BLE 주변기기(200-2)는 미리 설정된 시간의 제 2-1 BLE 어드버타이징(BLE Advertising #2-1)이 종료되면, 각기 설정된 최소시간과 최대시간 사이에서 연속균등분포를 가지는 무작위 숫자인 난수(random number)를 생성한 뒤, 생성된 제 2 난수 시간(rn_2)만큼 BLE 어드버타이징을 실행하지 않도록 하는 저전력 슬리핑 모드 또는 전원을 차단하는 제 2 동작 오프(OFF #2) 상태를 유지하도록 제어한다(S22).
이후, 제 2 BLE 주변기기(200-2)는 제 2 난수 시간(rn-2)만큼이 경과하면 다시 미리 설정된 시간의 제 2-2 BLE 어드버타이징(BLE Advertising #2-2)을 BLE 스캐너(100)에 대해서 수행한다(S23).
한편, 제 3 BLE 주변기기(200-2)는 제 2 주변기기(200-2)의 제 2 동작 오프(OFF #2) 상태의 시간 동안 제 3-1 BLE 어드버타이징(BLE Advertising #3-1)을 미리 설정된 시간만큼을 BLE 스캐너(100)에 대해서 수행한다(S31).
이후, 제 3 BLE 주변기기(200-3)는 미리 설정된 시간의 제 3-1 BLE 어드버타이징(BLE Advertising #3-1)이 종료되면, 각기 설정된 최소시간과 최대시간 사이에서 연속균등분포를 가지는 무작위 숫자인 난수(random number)를 생성한 뒤, 생성된 제 3 난수 시간(rn_2)만큼 BLE 어드버타이징을 실행하지 않도록 하는 저전력 슬리핑 모드 또는 전원을 차단하는 제 3 동작 오프(OFF #3) 상태를 유지하도록 제어한다(S32).
이후, 제 3 BLE 주변기기(200-3)는 제 3 난수 시간(rn-3)만큼이 경과하면 다시 미리 설정된 시간의 제 3-2 BLE 어드버타이징(BLE Advertising #3-2)을 BLE 스캐너(100)에 대해서 수행한다(S33).
이러한 방식을 수행하면, 다수의 BLE 주변기기(200-1 내지 200-3)가 밀집된 지역 내에서 모든 BLE 주변기기는 위에서 정한 최소시간과 최대시간 내에 균등하게 BLE BLE 어드버타이징을 수행할 수 있는 효과가 있다.
보다 구체적인 예로, BLE 스캐너(100)가 스캔(scan) 할 수 있는 범위 내에 2,000개의 BLE가 있다고 가정을 하고, 제안한 방식을 사용하기 위하여 최소 1000ms(1초)에서 최대 30000ms(30초) 중 10초 동안 BLE 어드버타이징(BLE Advertising)을 수행하도록 한다면, 종래의 방식으로는 2,000개의 BLE 주변기기가 BLE 어드버타이징 인터벌(BLE Advertising interval)로 20ms 내지 1024ms 마다 BLE 어드버타이징을 수행함으로써, 밀집된 지역에서는 BLE 어드버타이징 패킷(BLE Advertising packet) 충돌이 발생하여 소실되는 한계점이 있다.
그러나 본 발명에 의하면, 2,000개의 BLE 주변기기는 각각 부팅 후 10초간 BLE 어드버타이징을 수행한 뒤, 1000ms(1초)에서 30000ms(30초) 사이의 연속균등분포를 가지는 난수(random number)를 생성한다. 생성된 난수의 값(rn)이 10,884ms 라고 가정을 하면, BLE 주변기기는 10,884ms 동안 전원을 차단하거나 슬립 상태(sleep state)를 유지하는 동작 오프(Operation OFF) 된다.
이러한 난수 시간이 종료(expire) 되면 각 BLE 주변기기는 웨이크업(wake-up) 상태로 자동 전환된 뒤, 다시 미리 설정된 시간인 10초간 BLE 어드버타이징을 수행하며, 각각의 BLE 주변기기가 위의 과정을 반복함으로써, BLE 주변기기는 대략 평균적으로 15초가량 BLE 비콘 기반 충돌 회피 없는 BLE 어드버타이징을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 BLE 비콘 기반 충돌 회피와 전력 소모 감소 방법 및 시스템의 효과에 대해서 살펴보면, 종래에는 BLE 어드버타이징 인터벌(BLE Advertising interval)을 두고 BLE 어드버타이징을 수행 시, 2,000개 이상으로 BLE 스캐닝 범위에 밀집된 BLE 주변기기가 현 규격 내에 명시된 최대값인 1024m 이상의 인터벌을 갖고 BLE 어드버타이징을 수행 시 BLE 어드버타이징에 대한 스캐닝을 위한 시간이 늘게 되며, 각 BLE 어드버타이징 패킷의 충돌도 자주 발생한다. 이에 상술한 제안한 방식을 사용하면, 규격에 명시된 방식으로 BLE 어드버타이징을 수행하지만 한 번 수행 후 난수 시간만큼 BLE 어드버타이징을 수행하지 않기 때문에 확률적으로 충돌을 회피할 수 있으며, 난수 시간 동안은 전력을 절약할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 방식의 경우 BLE 어드버타이징 시간을 평균적으로 매우 줄이기 때문에 저전력용 어플리케이션에 적합한 장점을 제공할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 BLE 비콘 기반 충돌 회피와 전력 소모 감소 방법 및 시스템에서 최소시간과 최대시간 사이에서 연속균등분포(uniform distribution)를 가지는 무작위 숫자인 난수(random number)의 생성 방식을 설명하기 위한 도면이다. 도 3a를 참조하면, 도 2에서 제 1-1 내지 제 1-m, 제 2-1 내지 제 2-k, 제 3-1 내지 제 3-p, ..., 제 n-1 내지 제 n-j의 BLE 어드버타이징(BLE Advertising)을 위한 미리 설정된 시간이 동일한 실시예에 대해서 살펴본다.
이 경우, 제 1 BLE 주변기기(200-1)가 수행하는 제 1-1 내지 제 1-m BLE 어드버타이징(BLE Advertising)의 인접한 어드버타이징 인터벌을 위한 제 1 동작 오프(OFF #1-1 내지 1-(m-1))을 위한 난수 시간을 생성한다.
이하에서는 난수 시간 생성의 구체적인 일 실시예에 대해서 설명의 편의를 위해 제 1 BLE 주변기기(200-1) 및 제 2 BLE 주변기기(200-2)를 중심으로 살펴보도록 한다.
제 1 BLE 주변기기(200-1)가 난수 시간을 생성 시 제 1 내지 제 n BLE 주변기기(200-1 내지 200-n)에 의해 수행되는 미리 설정된 전체 BLE 어드버타이징 예상 횟수(number of times, 이하 'nt')에 미리 설정된 시간(Ta)을 멀티플라이(multiply)하여 제 1 중간값(1st Fm)을 획득한다.
이후, 제 1 BLE 주변기기(200-1)가 제 1 중간값(1st Fm)으로 BLE 스캐너(100)의 미리 설정된 BLE 스캐닝 주기의 시간 간격(Td)을 디바이드(divide) 하여 획득된 제 2 중간값(2nd Fm)을 획득한다.
이후, 제 1 BLE 주변기기(200-1)가 제 2 중간값(2nd Fm)을 "OFF #1-1" 내지 "OFF 1-(m-1)"으로 구분될 수 있는 제 1 동작 오프 시간에서 m의 개수를 이진화한 뒤, 이진화된 m 개수와 상술한 동일한 방식으로 연산가능한 제 2 BLE 주변기기(200-2)의 제 2 동작 오프 시간에서의 k 개수에 대해서 이진화된 k 개수를 배타적 논리합을 수행하여 연산된 값에 대해서 다시 십진화하여 획득된 제 1 십진수 값을 OFF #1-1에 해당하는 제 1 동작 오프를 위한 난수 시간으로 설정할 수 있다.
그리고, 제 1 BLE 주변기기(200-1)가 OFF #1-1 이후의 OFF #1-2 내지 OFF #1-(m-1)에 해당하는 제 1 동작 오프를 위한 난수 시간 각각은, 각각 제 3 BLE 주변기기(200-3) 내지 제 n BLE 주변기기(200-n) 각각의 제 3 내지 제 n 동작 오프 시간을 이루는 개수인 p 내지 j 개수에 대해서 이진화된 값에 대한 배타적 논리합과 십진화를 통한 제 2 내지 제 m-1에 해당하는 난수 시간으로 설정할 수 있다.
상술한 제 1 BLE 주변기기(200-1) 내지 제 n BLE 주변기기(200-2)의 각 동작 오프를 위한 난수 시간 설정도 동일한 방식으로 수행할 수 있다.
즉, 제 2 BLE 주변기기(200-1)에 대해서만 추가로 살펴보면 OFF #2-1에 해당하는 제 2 동작 오프를 위한 난수 시간으로 설정시 제 1 내지 제 n BLE 주변기기(200-1 내지 200-n)에 의해 수행되는 미리 설정된 전체 BLE 어드버타이징 예상 횟수(nt)에 미리 설정된 시간(Ta)을 멀티플라이(multiply)하여 제 1 중간값(1st Fm)을 획득한다.
이후, 제 2 BLE 주변기기(200-2)가 제 1 중간값(1st Fm)으로 BLE 스캐너(100)의 미리 설정된 BLE 스캐닝 주기의 시간 간격(Td)을 디바이드(divide) 하여 획득된 제 2 중간값(2nd Fm)을 획득한다.
이후, 제 2 BLE 주변기기(200-1)가 제 2 중간값(2nd Fm)을 "OFF #2-1" 내지 "OFF 2-(k-1)"으로 구분될 수 있는 제 2 동작 오프 시간에서 k의 개수를 이진화한 뒤, 이진화된 k 개수와 상술한 동일한 방식으로 연산가능한 제 3 BLE 주변기기(200-3)의 제 3 동작 오프 시간에서의 p 개수에 대해서 이진화된 p 개수를 배타적 논리합을 수행하여 연산된 값에 대해서 다시 십진화하여 획득된 제 1 십진수 값을 OFF #2-1에 해당하는 제 2 동작 오프를 위한 난수 시간으로 설정할 수 있다.
그리고, 제 2 BLE 주변기기(200-2)가 OFF #2-1 이후의 OFF #2-2 내지 OFF #1-(k-1)에 해당하는 제 2 동작 오프를 위한 난수 시간 각각은, 각각 제 4 BLE 주변기기(200-3) 내지 제 n BLE 주변기기(200-n) 각각의 제 4 내지 제 n 동작 오프 시간을 이루는 개수에 대해서 이진화된 값에 대한 배타적 논리합과 십진화를 통한 제 2 내지 제 k-1에 해당하는 난수 시간으로 설정할 수 있다.
이러한 방식으로 난수 시간이 설정되는 경우, 종래의 BLE 어드버타이징 패킷 출돌을 방지하기 위하여 10ms의 랜덤 딜레이 시간(random delay time)를 부여하는 방법과 비교하여, 2000개의 BLE 주변기기를 실험한 결과, 제 1 내지 제 2000 주변기기의 BLE 비콘 기반 충돌 시간이 30 내지 50% 이상 향상될 뿐만 아니라, 연속균등분포(uniform distribution)에 부합되는 난수를 생성할 수 있었다.
도 3b는 도 3a에 의해 설정된 난수 시간에 대한 리소스 서버(300)에 의한 관리 방법을 나타내는 실시예이다. 도 3b를 참조하면, BLE 비콘 기반 충돌 회피와 전력 소모 감소 시스템은 BLE 스캐너(200)와 네트워크를 통해 연결된 리소스 서버(300)를 추가로 구비할 수 있다.
여기서 리소스 서버(300)는 BLE 스캐너(200)에 대한 전원관리 그리고 스캐닝 제어를 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 리소스 서버(300)는 도 3a에서 상술한 난수 시간을 기반으로 BLE 어드버타이징 패킷 충돌이 발생하지 않는 시간대에 대해만 BLE 스캐너(200)에 대한 전원 온(ON)을 제어함으로써, BLE 스캐너(200)에 대한 전력을 관리할 수 있다.
또한, 리소스 서버(300)는 도 3a와 같은 분석을 통해 각 BLE 주변기기로 직접적으로 또는 BLE 스캐너(200)를 통해 난수 시간의 개시시간 및 종료시간을 제공할 수 있다.
뿐만 아니라, 리소스 서버(300)는 BLE 스캐너(200)에 의한 탐지된 BLE 주변기기에 대한 Universal Unique Identifier(이하, 범용 단일 식별자) 및 BLE 어드버타이징 패킷을 전달받음으로써, 각 BLE 주변기기의 BLE 어드버타이징 데이터의 적합성, 유효기간 등의 정보에 대한 인증을 수행한다. 즉, 리소스 서버(300)는 연속균등분포(uniform distribution)에 부합되는 난수로 설정된 동작 오프 시간의 준수여부, 그리고 동작 오프 시간을 중심으로 전후의 BLE 어드버타이징에 대한 미리 설정된 시간의 준수여부를 통해 BLE 어드버타이징 데이터의 유효성을 검사한 뒤, 통과시 인증 메시지를 BLE 스캐너(200)로 제공함으로써, 불법적인 BLE 주변기기에 대한 접근을 차단할 수 있다.
그리고, 리소스 서버(300)는 BLE 스캐닝에 의해 인식된 BLE 주변기기의 노드 수의 데이터를 저장하며, BLE 주변기기의 개수가 미리 설정된 개수(n)에 미달하는 경우, BLE 주변기기 범용 단일 식별자 삭제 및 추가 등록을 수행할 수 있다.
즉, 리소스 서버(300)는 BLE 스캐너(200)에 의해 BLE 스캔되는 BLE 주변기기에서 BLE 어드버타이징 패킷 충돌이 발생하면, 둘 중 하나의 BLE 주변기기에 대한 BLE 스캐닝을 중단하고 제 3의 BLE 주변기기에 대한 BLE 스캐닝을 위한 재할당을 BLE 스캐너(200)로 제공하거나, 충돌이 발생한 BLE 주변기기 중 하나가 BLE 스캐닝 반경에서 벗어난 것으로 판단하여 두 개의 BLE 주변기기에 대한 범용 단일 식별자 삭제, 그리고, 도 3a에서 상술한 연속균등분포(uniform distribution)를 가지는 무작위 숫자인 난수(random number)의 생성을 다시 수행하여 조정하는 과정을 추가로 수행할 수 있다.
또한, 리소스 서버(300)는 BLE 스캐너(200)에 의해 BLE 스캔되는 BLE 주변기기에서 BLE 어드버타이징 패킷 충돌이 발생하면, 충돌이 발생한 BLE 주변기기 사이의 중간 노드를 탐색하도록 BLE 스캐너(200)를 제어할 수 있다.
이에 따라, BLE 스캐너(200)에 의한 GPS 위치 기반 중간 노드가 탐색되는 경우, 충돌이 발생한 하나의 노드인 BLE 주변기기로부터 BLE 어드버타이징 순서 변경 허가 신호를 수신 후에, 나머지 하나의 BLE 주변기기와 중간 노드의 BLE 주변기기로부터 타이밍 표시를 포함하는 BLE 어드버타이징 송신 준비 완료 신호를 수신하는 경우, 나머지 하나의 BLE 주변기기와 중간 노드의 BLE 주변기기에 대해서 도 3a에서 상술한 난수 시간의 재설정, 그리고 하나의 노드인 BLE 주변기기를 제 3 BLE 주변기기로 하여 다시 난수 시간의 재설정을 수행할 수 있다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
1 : BLE 비콘 기반 충돌 회피와 전력 소모 감소 시스템
100 : BLE 스캐너(BLE scanner)
200 : BLE 주변기기 집합
200-1 내지 200-n : 제 1 내지 제 n BLE 주변기기(BLE peripheral)
300 : 리소스 서버
100 : BLE 스캐너(BLE scanner)
200 : BLE 주변기기 집합
200-1 내지 200-n : 제 1 내지 제 n BLE 주변기기(BLE peripheral)
300 : 리소스 서버
Claims (4)
- 외부의 제 1 내지 제 n BLE 주변기기(200-1 내지 200-n)에서 전송되는 BLE 어드버타이징 패킷을 스캔할 수 있도록(BLE scan enable) 근거리 통신모듈을 제어하는 BLE 스캐너(100); 및
약속된 신호를 일정한 주기로 발생시켜 위치 및 방향 정보를 송신하는 장치인 BLE 비콘(BLE Beacon)에 해당하며, IoT(Internet of Things) 기반으로 블루투스(Bluetooth) 프로토콜을 기반으로 한 신호 발생기에 해당하는 제 1 내지 제 n BLE 주변기기(200-1 내지 200-n); 를 포함하며,
BLE 스캐너(100) 주변에 BLE 주변기기(200-1 내지 200-n)가 밀집된 지역에서 각각 BLE 주변기기(200-1 내지 200-n)가 BLE 어드버타이징(BLE Advertising) 하는 데이터의 충돌을 최소화하기 위하여 동작 오프(Operation OFF) 작업을 수행시, 제 1 내지 제 n BLE 주변기기(200-1 내지 200-n)는, 각기 설정된 최소시간과 최대시간 사이에서 연속균등분포(uniform distribution)를 가지는 무작위 숫자인 난수(random number)를 생성한 뒤, 생성된 제 1 내지 제 n 난수 시간(rn_1 내지 rn-n)만큼 BLE 어드버타이징을 실행하지 않는 것을 특징으로 하는 BLE 비콘 기반 충돌 회피와 전력 소모 감소 시스템.
- 청구항 1에 있어서, 제 1 BLE 주변기기(200-1)는,
제 1-1 BLE 어드버타이징(BLE Advertising #1-1)을 미리 설정된 시간만큼을 BLE 스캐너(100)에 대해서 수행하며, 미리 설정된 시간의 제 1-1 BLE 어드버타이징(BLE Advertising #1-1)이 종료되면, 각기 설정된 최소시간과 최대시간 사이에서 연속균등분포(uniform distribution)를 가지는 무작위 숫자인 난수(random number)를 생성한 뒤, 생성된 제 1 난수 시간(rn_1)만큼 BLE 어드버타이징을 실행하지 않도록 하는 저전력 슬리핑 모드 또는 전원을 차단하는 제 1 동작 오프(OFF #1) 상태를 유지하도록 제어한 뒤, 제 1 난수 시간(rn-1)만큼이 경과되면 다시 미리 설정된 시간의 제 1-2 BLE 어드버타이징(BLE Advertising #1-2)을 BLE 스캐너(100)에 대해서 수행하는 것을 특징으로 하는 BLE 비콘 기반 충돌 회피와 전력 소모 감소 시스템.
- 청구항 2에 있어서, 제 2 BLE 주변기기(200-2)는,
제 1 BLE 주변기기(200-1)의 제 1 동작 오프(OFF #1) 상태의 시간 동안 제 2-1 BLE 어드버타이징(BLE Advertising #2-1)을 미리 설정된 시간만큼을 BLE 스캐너(100)에 대해서 수행하며, 미리 설정된 시간의 제 2-1 BLE 어드버타이징(BLE Advertising #2-1)이 종료되면, 각기 설정된 최소시간과 최대시간 사이에서 연속균등분포를 가지는 무작위 숫자인 난수(random number)를 생성한 뒤, 생성된 제 2 난수 시간(rn_2)만큼 BLE 어드버타이징을 실행하지 않도록 하는 저전력 슬리핑 모드 또는 전원을 차단하는 제 2 동작 오프(OFF #2) 상태를 유지하도록 제어하고, 제 2 난수 시간(rn-2)만큼이 경과하면 다시 미리 설정된 시간의 제 2-2 BLE 어드버타이징(BLE Advertising #2-2)을 BLE 스캐너(100)에 대해서 수행하는 것을 특징으로 하는 BLE 비콘 기반 충돌 회피와 전력 소모 감소 시스템.
- BLE 스캐너(100)가 외부의 제 1 내지 제 n BLE 주변기기(200-1 내지 200-n)에서 전송되는 BLE 어드버타이징 패킷을 스캔할 수 있도록(BLE scan enable) 근거리 통신모듈을 제어하는 제 1 단계; 및
제 1 내지 제 n BLE 주변기기(200-1 내지 200-n) 각각이 약속된 신호를 일정한 주기로 발생시켜 위치 및 방향 정보를 송신하는 장치인 BLE 비콘(BLE Beacon)에 해당하며, IoT(Internet of Things) 기반으로 블루투스(Bluetooth) 프로토콜을 기반으로 한 신호 발생으로 BLE 어드버타이징(BLE Advertising)을 수행하는 제 2 단계; 를 포함하며,
상기 제 2 단계는, BLE 스캐너(100) 주변에 BLE 주변기기(200-1 내지 200-n)가 밀집된 지역에서 각각 BLE 주변기기(200-1 내지 200-n)가 BLE 어드버타이징(BLE Advertising) 하는 데이터의 충돌을 최소화하기 위하여 동작 오프(Operation OFF) 작업을 수행시, 제 1 내지 제 n BLE 주변기기(200-1 내지 200-n)가, 각기 설정된 최소시간과 최대시간 사이에서 연속균등분포(uniform distribution)를 가지는 무작위 숫자인 난수(random number)를 생성한 뒤, 생성된 제 1 내지 제 n 난수 시간(rn_1 내지 rn-n)만큼 BLE 어드버타이징을 실행하지 않는 것을 특징으로 하는 BLE 비콘 기반 충돌 회피와 전력 소모 감소 방법.
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