WO2016036206A2 - 블루투스 le(low energy) 기술을 이용하여 디바이스를 제어하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

블루투스 le(low energy) 기술을 이용하여 디바이스를 제어하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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이민수
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Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for forming a device-to-device connection using Bluetooth, which is a short-range technology in a wireless communication system, and more particularly, to control a device-to-device connection using a Bluetooth low energy (BLE) technology.
  • BLE Bluetooth low energy
  • Bluetooth is a short-range wireless technology standard that can transmit and receive data by wirelessly connecting various devices in a short distance.
  • a user When performing wireless communication between two devices using Bluetooth communication, a user performs a procedure of searching for a Bluetooth device and requesting a connection. do.
  • the device may mean an apparatus and an apparatus.
  • the user may perform a connection after searching for the Bluetooth device according to the Bluetooth communication method to use using the Bluetooth device.
  • the Bluetooth communication method includes a basic rate / enhanced data rate (BR / EDR) method and a low energy (LE) method, which is a low power method.
  • the BR / EDR scheme may be referred to as Bluetooth Classic.
  • the Bluetooth classic includes Bluetooth technology that has been adopted since Bluetooth 1.0 using Basic Rate and Bluetooth technology that has used Enhanced Data Rate supported since Bluetooth 2.0.
  • Bluetooth Low Energy (hereinafter referred to as Bluetooth LE) technology has been applied since Bluetooth 4.0, and can consume hundreds of kilobytes (KB) of information stably with low power consumption.
  • the Bluetooth low energy energy technology uses an attribute protocol to exchange information between devices. This Bluetooth LE method can reduce energy overhead by reducing the header overhead and simplifying the operation.
  • Some Bluetooth devices do not have a display or a user interface.
  • the complexity of connection / management / control / disconnection between various kinds of Bluetooth devices and similarly applied Bluetooth devices is increasing.
  • Bluetooth can achieve a relatively high speed at a relatively low power, low cost, but the transmission distance is generally limited to a maximum of 100m, it is suitable for use in a limited space.
  • LE Bluetooth Low Energy
  • Another object of the present invention is to provide a method for controlling a connection of a device using Bluetooth low energy (LE) technology.
  • LE Bluetooth low energy
  • Another object of the present invention is to provide a method for controlling the connection of a device by changing a setting of a whitelist indicating a list of connectable devices of the device using Bluetooth Low Energy (LE) technology.
  • LE Bluetooth Low Energy
  • LE Bluetooth Low Energy
  • Another object of the present invention is to provide a method for controlling the connection of a device by changing a parameter setting of messages transmitted by the device using Bluetooth Low Energy (LE) technology.
  • LE Bluetooth Low Energy
  • the present invention provides a method for controlling a connection between a first device and a second device using Bluetooth Low Energy (LE) technology for solving the above-described problem.
  • LE Bluetooth Low Energy
  • a method for controlling a connection between a first device and a second device using Bluetooth low energy (LE) technology the first device from the first device Receiving an advertising message including information related to a service for controlling; Establishing a connection with the first device based on the advertisement message; Requesting one or more device information included in a whitelist representing a list of devices to which the first device is connectable to the connected first device; Receiving the one or more device information from the first device; And instructing connection with the second device when the one or more device information includes second device information indicating the second device.
  • the advertisement message further includes role information indicating a role when the first device performs a connection with the second device.
  • the present invention may further include requesting addition of the second device information to the whitelist when the second device information is not included in the one or more device information.
  • the present invention may further include setting a type of advertisement message transmitted by the first device to the second device.
  • the present invention may further include setting a parameter of an advertisement message transmitted by the first device to the second device.
  • the parameter may include at least one of a time at which the advertisement message is transmitted, an interval to be transmitted, or a channel to be transmitted.
  • the present invention may further include setting a parameter of a scan request message transmitted by the first device to the second device to request additional information of the second device.
  • the parameter may include at least one of a duration in which the scan request message is transmitted, an interval in which the scan request message is transmitted, and a channel transmitted.
  • the communication unit for communicating with the outside by wireless or wired; And a processor operatively connected to the communication unit, wherein the processor receives an advertising message including information related to a service for controlling the first device from the first device, and receives the advertising message.
  • One or more device information included in a whitelist that performs a connection with the first device based on the first device and indicates a list of devices that can be connected to the first device.
  • Request information receive the one or more device information from the first device, and if the one or more device information includes second device information indicating the second device, The device that controls the connection to provide.
  • the advertisement message further includes role information indicating a role when the first device performs a connection with the second device.
  • the processor controls to request the addition of the second device information to the whitelist.
  • the processor may include a scan request message for requesting an advertisement message to the second device, additional information of the second device, or a connection request message for connecting with the second device. Control to instruct transmission.
  • the processor controls to set the type of advertisement message that the first device sends to the second device.
  • the processor controls to set a parameter of an advertisement message transmitted by the first device to the second device.
  • the parameter may include at least one of a time at which the advertisement message is transmitted, an interval to be transmitted, or a channel to be transmitted.
  • the processor controls the first device to set a parameter of a scan request message sent to the second device to request additional information of the second device.
  • the parameter may include at least one of a duration in which the scan request message is transmitted, an interval in which the scan request message is transmitted, and a channel transmitted.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a wireless communication system using a Bluetooth low power energy technology to which the present invention can be applied.
  • FIG. 2 shows an example of an internal block diagram of a device to which the present invention can be applied.
  • FIG. 3 shows an example of a Bluetooth low power energy topology.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a Bluetooth communication architecture to which the present invention can be applied.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a structure of a GATT (Generic Attribute Profile) of Bluetooth low power energy.
  • GATT Generic Attribute Profile
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of forming a connection using Bluetooth low energy (LE) between devices.
  • LE Bluetooth low energy
  • FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a method of controlling connection formation between other devices through a control device to which the present invention can be applied.
  • FIG. 8 illustrates an example of characteristics of a GATT (Generic Attribute Profile) for controlling a device through Bluetooth Low Energ (LE) technology to which the present invention may be applied.
  • GATT Generic Attribute Profile
  • LE Bluetooth Low Energ
  • FIGS 9 to 18 are diagrams showing an example of each characteristic (Characteristic) to which the present invention can be applied.
  • 19 is a flowchart schematically illustrating an example of a method of controlling a connection of another device through a control device to which the present invention may be applied.
  • 20 is a flowchart illustrating an example of a method of controlling a connection of another device through a control device of the present invention.
  • 21 is a flowchart illustrating still another example of a method of controlling a connection of another device through the control device of the present invention.
  • 22 is a flowchart illustrating still another example of a method of controlling a connection of another device through the control device of the present invention.
  • 23 is a flowchart illustrating still another example of a method of controlling a connection of another device through the control device of the present invention.
  • 24 is a flowchart illustrating still another example of a method of controlling a connection of another device through the control device of the present invention.
  • 25 is a flowchart illustrating still another example of a method of controlling a connection of another device through the control device of the present invention.
  • 26 is a flowchart illustrating still another example of a method for controlling connection of a device through a control device of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a wireless communication system using a Bluetooth low power energy technology to which the present invention can be applied.
  • the wireless communication system 100 includes at least one server device 120 and at least one client device 110.
  • the server device and the client device perform Bluetooth communication using Bluetooth Low Energy (BLE) technology.
  • BLE Bluetooth Low Energy
  • BLE technology Compared to Bluetooth Basic Rate / Enhanced Data Rate (BR / EDR) technology, BLE technology has a relatively small duty cycle, enables low-cost production, and significantly reduces power consumption through low data rates. If you use a coin cell battery, it can operate for more than a year.
  • BR / EDR Bluetooth Basic Rate / Enhanced Data Rate
  • the BLE technology simplifies the connection procedure between devices, and the packet size is smaller than that of the Bluetooth BR / EDR technology.
  • the number of RF channels is 40
  • the data rate supports 1Mbps
  • the topology is a scatternet structure
  • latency is 3ms
  • (6) output power is less than 10mW (10dBm)
  • (7) is mainly used in applications such as mobile phones, watches, sports, healthcare, sensors, device control.
  • the server device 120 may operate as a client device in relation to other devices, and the client device may operate as a server device in relation to other devices. That is, in the BLE communication system, any one device may operate as a server device or a client device, and if necessary, operate as a server device and a client device.
  • the server device 120 may include a data service device, a slave device device, a slave, a server, a conductor, a host device, a gateway, and a sensing device.
  • a sensing device a monitoring device (monitoring device), a first device, etc.
  • the client device 110 is a master device (master device), master (master), client, member, sensor device It may be represented as a sink device, a collector, a second device, a third device, or the like.
  • the server device and the client device correspond to the main components of the wireless communication system, and the wireless communication system may include other components in addition to the server device and the client device.
  • the server device When the server device receives data from the client device and directly communicates with the client device, and receives a data request from the client device, the server device provides the data to the client device through a response.
  • the server device sends a notification message and an indication message to the client device to provide data information to the client device.
  • the server apparatus transmits an instruction message to the client apparatus, the server apparatus receives a confirmation message corresponding to the instruction message from the client.
  • the server device provides data information to the user through a display unit or receives a request input from the user through a user input interface in the process of transmitting and receiving notification, instruction, and confirmation messages with the client device. can do.
  • the server device may read data from a memory unit or write new data to a corresponding memory in a process of transmitting and receiving a message with the client device.
  • one server device may be connected to a plurality of client devices, and may be easily reconnected (or connected) with client devices by using bonding information.
  • the client device 120 refers to a device for requesting data information and data transmission from a server device.
  • the client device receives data from the server device through a notification message, an instruction message, and the like, and when receiving an instruction message from the server device, sends a confirmation message in response to the instruction message.
  • the client device may provide information to the user through an output unit or receive an input from the user through an input unit in the process of transmitting and receiving messages with the server device.
  • the client device may read data from a memory or write new data to a corresponding memory in a process of transmitting and receiving a message with the server device.
  • Hardware components such as an output unit, an input unit, and a memory of the server device and the client device will be described in detail with reference to FIG. 2.
  • the wireless communication system may configure Personal Area Networking (PAN) through Bluetooth technology.
  • PAN Personal Area Networking
  • the wireless communication system by establishing a private piconet between devices, files, documents, and the like can be exchanged quickly and securely.
  • the present invention proposes a method of measuring the physical activity of the human, and transmitting and processing the measured data through the Bluetooth LE to provide the user to solve this problem.
  • FIG. 2 shows an example of an internal block diagram of a device to which the present invention can be applied.
  • the server device may include an output unit 111, a user input interface 112, a power supply unit 113, a processor 114, and a memory unit. , 115), a Bluetooth interface 116, another communication interface 117, and a communication unit (or a transceiver unit 118).
  • the output unit 111, the input unit 112, the power supply unit 113, the processor 114, the memory 115, the Bluetooth interface 116, the other communication interface 117 and the communication unit 118 are proposed herein. It is functionally linked to perform the method.
  • the client device may include a display unit 121, a user input interface 122, a power supply unit 123, a processor 124, a memory unit 125, and a Bluetooth interface. (Bluetooth Interface) 126 and a communication unit (or a transceiver unit 127).
  • Bluetooth Interface Bluetooth Interface
  • the output unit 121, the input unit 122, the power supply unit 123, the processor 124, the memory 125, the Bluetooth interface 126, and the communication unit 127 are used to perform the method proposed in this specification. Functionally connected
  • the Bluetooth interface 116, 126 refers to a unit (or module) capable of transmitting data or request / response, command, notification, indication / confirmation message, etc. between devices using Bluetooth technology.
  • the memories 115 and 125 are units implemented in various types of devices and refer to units in which various kinds of data are stored.
  • the processor 114, 124 refers to a module that controls the overall operation of the server device or the client device, and controls to process a message request and a received message through a Bluetooth interface and another communication interface.
  • the processors 114 and 124 may be represented by a controller, a control unit, a controller, or the like.
  • the processors 114 and 124 may include application-specific integrated circuits (ASICs), other chipsets, logic circuits, and / or data processing devices.
  • ASICs application-specific integrated circuits
  • the processor 114, 124 controls the communication unit to receive an advertising message from a server device, transmits a scan request message to the server device, and scans in response to the scan request from the server device.
  • the communication unit controls the communication unit to receive a scan response message, and controls the communication unit to transmit a connect request message to the server device for establishing a Bluetooth connection with the server device.
  • the processor 114 and 124 may also read or write data from the server device using a property protocol after a Bluetooth LE connection is formed through the connection procedure. To control.
  • the memories 115 and 125 may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory cards, storage media, and / or other storage devices.
  • ROM read-only memory
  • RAM random access memory
  • flash memory memory cards, storage media, and / or other storage devices.
  • the communication unit 118 and 127 may include a baseband circuit for processing a radio signal.
  • the above-described technique may be implemented as a module (process, function, etc.) for performing the above-described function.
  • the module may be stored in memory and executed by a processor.
  • the memories 115 and 125 may be inside or outside the processors 114 and 124, and may be connected to the processors 114 and 124 by various well-known means.
  • the output units 111 and 121 refer to modules for providing device status information and message exchange information to a user through a screen.
  • the power supply unit refers to a module for supplying power required for the operation of the components by receiving the external power, the internal power under the control of the controller.
  • BLE technology has a small duty cycle, and the low data rate can greatly reduce power consumption, so that the power supply is required for the operation of each component with less output power (10 mW (10 dBm or less)). Can supply power.
  • the input units 112 and 122 refer to a module that provides a user's input to the controller like a screen button so that the user can control the operation of the device.
  • FIG. 3 shows an example of a Bluetooth low power energy topology.
  • device A corresponds to a master in a piconet (piconet A, shaded portion) having device B and device C as slaves.
  • a piconet means a set of devices occupying a shared physical channel in which any one of a plurality of devices is a master and the remaining devices are connected to the master device.
  • the BLE slave does not share a common physical channel with the master. Each slave communicates with the master through a separate physical channel. There is another piconet (piconet F) with master device F and slave device G.
  • a scatternet means a group of piconets in which connections between other piconets exist.
  • Device K is a master of device L and a slave of device M.
  • Device O is also on scatternet O.
  • Device O is a slave of device P and a slave of device Q.
  • Device D is an advertiser and device A is an initiator (group D).
  • Device E is a scanner and device C is an advertiser (group C).
  • Device H is an advertiser and devices I and J are scanners (group H).
  • Device K is also an advertiser and device N is an initiator (group K).
  • Device R is the advertiser and device O is the initiator (group R).
  • Devices A and B use one BLE piconet physical channel.
  • Devices A and C use another BLE piconet physical channel.
  • device D advertises using an advertisement event connectable onto an advertising physical channel, and device A is an initiator.
  • Device A may establish a connection with device D and add the device to piconet A.
  • device C advertises on the ad physical channel using some type of advertisement event captured by scanner device E.
  • Group D and Group C may use different advertising physical channels or use different times to avoid collisions.
  • Piconet F has one physical channel. Devices F and G use one BLE piconet physical channel. Device F is the master and device G is the slave.
  • Group H has one physical channel. Devices H, I and J use one BLE advertising physical channel. Device H is an advertiser and devices I and J are scanners.
  • devices K and L use one BLE piconet physical channel.
  • Devices K and M use another BLE piconet physical channel.
  • device K advertises using an advertisement event connectable onto an advertising physical channel
  • device N is an initiator.
  • Device N may form a connection with device K.
  • device K becomes a slave of two devices and simultaneously becomes a master of one device.
  • devices O and P use one BLE piconet physical channel.
  • Devices O and Q use another BLE piconet physical channel.
  • device R advertises using an advertisement event connectable onto an advertising physical channel, and device O is an initiator.
  • Device O may form a connection with device R.
  • device O becomes a slave of two devices and simultaneously becomes a master of one device.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a Bluetooth communication architecture to which the present invention can be applied.
  • FIG. 4 shows an example of a protocol stack of Bluetooth Basic Rate (BR) / Enhanced Data Rate (EDR), and (b) shows a protocol stack of Bluetooth Low Energy (LE). An example is shown.
  • BR Basic Rate
  • EDR Enhanced Data Rate
  • LE Bluetooth Low Energy
  • the Bluetooth BR / EDR protocol stack has an upper controller stack 10 and a lower controller stack based on a host controller interface (HCI) 18. It may include a host stack (20) of.
  • HCI host controller interface
  • the host stack (or host module) 20 refers to a wireless transceiver module for receiving a 2.4 GHz Bluetooth signal and hardware for transmitting or receiving a Bluetooth packet.
  • the host stack (or host module) 20 is connected to a Bluetooth module which is the controller stack 10 to connect a Bluetooth module. Control and perform actions.
  • the host stack 20 may include a BR / EDR PHY layer 12, a BR / EDR baseband layer 14, and a link manager layer 16.
  • the BR / EDR PHY layer 12 is a layer for transmitting / receiving a 2.4 GHz radio signal and may transmit data by hopping 79 RF channels when using Gaussian Frequency Shift Keying (GFSK) modulation.
  • GFSK Gaussian Frequency Shift Keying
  • the BR / EDR baseband layer 14 plays a role of transmitting a digital signal, selects a channel sequence hopping 1400 times per second, and transmits a 625us length time slot for each channel.
  • the link manager layer 16 controls the overall operation (link setup, control, security) of the Bluetooth connection by using a link manager protocol (LMP).
  • LMP link manager protocol
  • the link manager layer 16 may perform the following functions.
  • the host controller interface layer 18 provides an interface between the host module and the controller module so that the host can provide commands and data to the controller, and the controller can provide events and data to the host.
  • the host stack (or host module) 20 may include a logical link control and adaptation protocol (L2CAP, 21), a security manager (SM, 22), an attribute protocol (Protocol, 23), a generic attribute profile, GATT 24), Generic Access Profile (GAP) 25, BR / EDR Profile 26.
  • L2CAP logical link control and adaptation protocol
  • SM security manager
  • GATT Generic Access Profile
  • GAP Generic Access Profile
  • the logical link control and adaptation protocol (L2CAP) 21 may provide one bidirectional channel for transmitting data to a specific protocol or profile.
  • the L2CAP 21 may multiplex various protocols, profiles, etc. provided by a higher layer of Bluetooth.
  • L2CAP of Bluetooth BR / EDR uses dynamic channel, supports protocol service multiplexer, retransmission, streaming mode, and provides segmentation, reassembly, per-channel flow control, and error control.
  • the Security Manager (SM) 22 is a protocol for authenticating a device and providing key distribution.
  • the generic attribute profile GATT 24 may be operable as a protocol describing how the attribute protocol 23 is used in the construction of services.
  • the general attribute profile 24 may be operable to define how ATT attributes are grouped together into services, and may be operable to describe features associated with the services.
  • the generic attribute profile 24 and the attribute protocol may use features to describe the state and services of a device, and to describe how features relate to each other and how they are used.
  • the properties Protocol (23) and Profiles (26) define the definition of a service (profile) using Bluetooth BR / EDR and an application protocol for sending and receiving these data, and the Generic Access Profile (GAP) 25 ) Defines how devices are discovered, connected, and presented to users, and provides privacy.
  • GAP Generic Access Profile
  • the Bluetooth LE protocol stack is a controller stack 30 operable to handle timing-critical radio interface and a host operable to process high level data. It contains a stack (Host stack, 40).
  • the controller stack 30 may be implemented using a communication module that may include a Bluetooth radio, for example, a processor module that may include a processing device such as a microprocessor.
  • the host stack may be implemented as part of an OS running on a processor module, or as an instance of a package on the OS.
  • controller stack and the host stack can be operated or executed on the same processing device in the processor module.
  • the controller stack 30 includes a physical layer (PHY) 32, a link layer 34, and a host controller interface 36.
  • PHY physical layer
  • link layer 34 link layer
  • host controller interface 36 host controller interface
  • the physical layer (PHY) 32 is a layer that transmits and receives a 2.4 GHz radio signal and uses GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) modulation and a frequency hopping technique composed of 40 RF channels.
  • GFSK Gausian Frequency Shift Keying
  • the link layer 34 which transmits or receives a Bluetooth packet, creates a connection between devices after performing advertising and scanning functions using three advertising channels, and generates up to 257 bytes of data packets through 37 data channels. Provides the ability to send and receive.
  • the host stack includes a generic access profile (GAP) 40, a logical link control and adaptation protocol (L2CAP, 41), a security manager (SM, 42), an attribute protocol (ATT, 440), and a general attribute profile.
  • GAP generic access profile
  • L2CAP logical link control and adaptation protocol
  • SM security manager
  • ATT attribute protocol
  • 440 general attribute profile
  • GATT Generic Attribute Profile
  • GATT Generic Access Profile
  • LT profile 46 may be included.
  • the host stack 40 is not limited to this and may include various protocols and profiles.
  • the host stack uses L2CAP to multiplex the various protocols, profiles, etc. provided by Bluetooth.
  • L2CAP Logical Link Control and Adaptation Protocol 41 may provide one bidirectional channel for transmitting data to a specific protocol or profile.
  • the L2CAP 41 may be operable to multiplex data among higher layer protocols, segment and reassemble packages, and manage multicast data transmission.
  • Bluetooth LE uses three fixed channels (one for the signaling channel, one for the Security Manager, and one for the Attribute protocol).
  • BR / EDR Base Rate / Enhanced Data Rate
  • the SM (Security Manager) 42 is a protocol for authenticating a device and providing key distribution.
  • Attribute Protocol (ATT) 43 defines a rule for accessing data of a counterpart device in a server-client structure. ATT has six message types (Request, Response, Command, Notification, Indication, Confirmation).
  • the Request message is a message for requesting specific information from the client device to the server device
  • the Response message is a response message to the request message, which is a message transmitted from the server device to the client device.
  • Command message A message sent from the client device to the server device to indicate a command of a specific operation.
  • the server device does not transmit a response to the command message to the client device.
  • Notification message This message is sent from the server device to the client device for notification such as an event.
  • the client device does not transmit a confirmation message for the notification message to the server device.
  • Indication and Confirm message This message is transmitted from the server device to the client device for notification such as an event. Unlike the notification message, the client device transmits a confirmation message for the Indication message to the server device.
  • the present invention transmits a value for the data length when a long data request is made in the GATT profile using the attribute protocol (ATT, 43) so that the client can know the data length clearly, and from the server using the UUID (Characteristic) Can receive the value.
  • ATT attribute protocol
  • UUID Consumer User Data
  • the General Access Profile (GAP) 45 is a newly implemented layer for Bluetooth LE technology, and is used to control role selection and multi-profile operation for communication between Bluetooth LE devices.
  • the general access profile 45 is mainly used for device discovery, connection creation, and security procedures, and defines a method of providing information to a user, and defines the type of an attribute as follows.
  • UUID Universal Unique Identifier, value type
  • the LE profile 46 is mainly applied to a Bluetooth LE device as profiles having a dependency on GATT.
  • the LE profile 46 may be, for example, Battery, Time, FindMe, Proximity, Time, Object Delivery Service, and the like. Details of GATT-based Profiles are as follows.
  • the generic attribute profile GATT 44 may be operable as a protocol describing how the attribute protocol 43 is used in the construction of services.
  • the generic attribute profile 44 may be operable to specify how ATT attributes are grouped together into services, and may be operable to describe features associated with the services.
  • the generic attribute profile 44 and the attribute protocol may use features to describe the state and services of a device, and how features relate to each other and how they are used.
  • the BLE procedure may be classified into a device filtering procedure, an advertising procedure, a scanning procedure, a discovery procedure, a connecting procedure, and the like.
  • the device filtering procedure is a method for reducing the number of devices performing a response to a request, an indication, a notification, and the like in the controller stack.
  • the controller stack can control the number of requests sent, reducing power consumption in the BLE controller stack.
  • the advertising device or scanning device may perform the device filtering procedure to limit the device receiving the advertising packet, scan request or connection request.
  • the advertising device refers to a device that transmits an advertising event, that is, performs an advertisement, and is also referred to as an advertiser.
  • the scanning device refers to a device that performs scanning and a device that transmits a scan request.
  • the scanning device when the scanning device receives some advertising packets from the advertising device, the scanning device should send a scan request to the advertising device.
  • the scanning device may ignore the advertisement packets transmitted from the advertisement device.
  • the device filtering procedure may also be used in the connection request process. If device filtering is used in the connection request process, it is not necessary to transmit a response to the connection request by ignoring the connection request.
  • the advertising device performs an advertising procedure to perform a non-directional broadcast to the devices in the area.
  • non-directional broadcast refers to broadcast in all directions rather than broadcast in a specific direction.
  • Non-directional broadcasts refer to broadcasts in a particular direction. Non-directional broadcasts occur without a connection procedure between an advertising device and a device in a listening (or listening) state (hereinafter referred to as a listening device).
  • the advertising procedure is used to establish a Bluetooth connection with a nearby initiating device.
  • the advertising procedure may be used to provide periodic broadcast of user data to the scanning devices that are listening on the advertising channel.
  • the advertising devices may receive a scan request from listening devices that are listening to obtain additional user data from the advertising device.
  • the advertising device transmits a response to the scan request to the device that sent the scan request through the same advertising physical channel as the received advertising physical channel.
  • Broadcast user data sent as part of an advertisement packet is dynamic data, while scan response data is generally static data.
  • the advertising device may receive a connection request from the initiating device on the advertising (broadcast) physical channel. If the advertising device used a connectable advertising event and the initiating device was not filtered by the device filtering procedure, the advertising device stops the advertising and enters the connected mode. The advertising device may start advertising again after the connected mode.
  • the device performing the scanning i.e., the scanning device, performs a scanning procedure to listen to the non-directional broadcast of the user data from the advertising devices using the advertising physical channel.
  • the scanning device sends a scan request to the advertising device via the advertising physical channel to request additional user data from the advertising device.
  • the advertising device transmits a scan response that is a response to the scan request, including additional user data requested by the scanning device over the advertising physical channel.
  • the scanning procedure can be used while connected to other BLE devices in the BLE piconet.
  • the scanning device If the scanning device is in an initiator mode that can receive the broadcasted advertising event and initiate a connection request, the scanning device sends the connection request to the advertising device via the advertising physical channel to the advertising device. You can start a Bluetooth connection with.
  • the scanning device When the scanning device sends a connection request to the advertising device, the scanning device stops initiator mode scanning for further broadcast and enters the connected mode.
  • Bluetooth devices Devices capable of Bluetooth communication (hereinafter referred to as “Bluetooth devices”) perform an advertisement procedure and a scanning procedure to find devices that are nearby or to be found by other devices within a given area.
  • the discovery procedure is performed asymmetrically.
  • a Bluetooth device that attempts to find another device around it is called a discovering device and listens for devices that advertise a scannable advertisement event.
  • Bluetooth devices discovered and available from other devices are referred to as discoverable devices, and actively broadcast advertising events so that other devices can scan through an advertising (broadcast) physical channel.
  • Both the discovering device and the discoverable device may already be connected with other Bluetooth devices in the piconet.
  • connection procedure is asymmetric, and the connection procedure requires the other Bluetooth device to perform the scanning procedure while the specific Bluetooth device performs the advertisement procedure.
  • the advertising procedure can be the goal, so that only one device will respond to the advertising.
  • the connection may be initiated by sending a connection request to the advertising device via the advertising (broadcast) physical channel.
  • the link layer LL enters the advertisement state by the instruction of the host (stack). If the link layer is in the advertisement state, the link layer sends advertisement packet data units (PDUs) in the advertisement events.
  • PDUs advertisement packet data units
  • Each advertising event consists of at least one advertising PDU, which is transmitted via the advertising channel indexes used.
  • the advertisement event may terminate when the advertisement PDU is transmitted through each of the advertisement channel indexes used, or may terminate the advertisement event earlier when the advertisement device needs to make space for performing another function.
  • the link layer enters the scanning state by the indication of the host (stack). In the scanning state, the link layer listens for advertising channel indices.
  • scanning states There are two types of scanning states: passive scanning and active scanning, each scanning type being determined by the host.
  • ScanInterval is defined as the interval (interval) between the starting points of two consecutive scan windows.
  • the link layer must listen for completion of all scan intervals in the scan window as indicated by the host. In each scan window, the link layer must scan a different advertising channel index. The link layer uses all available advertising channel indexes.
  • the link layer When passive scanning, the link layer only receives packets and does not transmit any packets.
  • the link layer When active scanning, the link layer performs listening to rely on the advertising PDU type, which may request advertising PDUs and additional information related to the advertising device from the advertising device.
  • the link layer enters the initiation state by the indication of the host (stack).
  • the link layer When the link layer is in the initiating state, the link layer performs listening for the advertising channel indexes.
  • the link layer listens for the advertising channel index during the scan window period.
  • the link layer enters the connected state when the device performing the connection request, i.e., the initiating device, sends the CONNECT_REQ PDU to the advertising device or when the advertising device receives the CONNECT_REQ PDU from the initiating device.
  • connection After entering the connected state, the connection is considered to be created. However, it does not need to be considered to be established at the time the connection enters the connected state. The only difference between the newly created connection and the established connection is the link layer connection supervision timeout value.
  • the link layer that performs the master role is called a master, and the link layer that performs the slave role is called a slave.
  • the master controls the timing of the connection event, and the connection event is the point in time when the master and the slave are synchronized.
  • BLE devices use the packets defined below.
  • the link layer has only one packet format used for both advertisement channel packets and data channel packets.
  • Each packet consists of four fields: Preamble, Access Address, PDU, and CRC.
  • the PDU When one packet is sent on an advertising physical channel, the PDU will be an advertising channel PDU, and when one packet is sent on a data physical channel, the PDU will be a data channel PDU.
  • Advertising channel PDU (Advertising Channel PDU )
  • the advertising channel PDU Packet Data Unit
  • PDU Packet Data Unit
  • the PDU type field of the advertising channel PDU included in the header indicates a PDU type as defined in Table 1 below.
  • Advertising PDU (Advertising PDU )
  • advertising channel PDU types are called advertising PDUs and are used in specific events.
  • ADV_IND Connectable non-directional advertising event
  • ADV_DIRECT_IND Connectable Directional Advertising Event
  • ADV_NONCONN_IND Non-connectable non-directional advertising event
  • ADV_SCAN_IND scannable non-directional advertising event
  • the PDUs are transmitted at the link layer in the advertisement state and received by the link layer in the scanning state or initiating state.
  • the advertising channel PDU type below is called a scanning PDU and is used in the state described below.
  • SCAN_REQ Sent by the link layer in the scanning state and received by the link layer in the advertising state.
  • SCAN_RSP Sent by the link layer in the advertising state and received by the link layer in the scanning state.
  • the advertising channel PDU type below is called the initiating PDU.
  • CONNECT_REQ Sent by the link layer in the initiating state and received by the link layer in the advertising state.
  • the data channel PDU has a 16-bit header, payloads of various sizes, and may include a message integrity check (MIC) field.
  • MIC message integrity check
  • the procedure, state, packet format, etc. in the BLE technology may be applied to perform the methods proposed herein.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a structure of a GATT (Generic Attribute Profile) of Bluetooth low power energy.
  • GATT Generic Attribute Profile
  • the GATT Generic Attribute Profile
  • a peripheral device for example, a sensor device serves as a GATT server, and has a definition of a service and a characteristic.
  • the GATT client sends a data request to the GATT server, and all transactions begin at the GATT client and receive a response from the GATT server.
  • the GATT-based operating structure used in the Bluetooth LE is based on Profile, Service, and Characteristic, and may form a vertical structure as shown in FIG. 5.
  • the profile consists of one or more services, and the service may consist of one or more features or other services.
  • the service divides data into logical units and may include one or more characteristics or other services.
  • Each service has a 16-bit or 128-bit identifier called the Universal Unique Identifier (UUID).
  • UUID Universal Unique Identifier
  • the characteristic is the lowest unit in the GATT based operation structure.
  • the property contains only one data and has a UUID of 16 bits or 128 bits similar to the service.
  • the property is defined as a value of various pieces of information and requires one attribute to contain each piece of information. Multiple properties of the above properties can be used.
  • the attribute consists of four components and has the following meaning.
  • Type the type of the attribute
  • the present invention proposes a method in which a sensor measures and stores human activity using a GATT-based operation structure of the Bluetooth LE, and a client retrieves stored information from the sensor.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of forming a connection using Bluetooth low energy (LE) between devices.
  • LE Bluetooth low energy
  • the first device 300 transmits an advertising message to the second device for the Bluetooth LE connection between the first device 300 and the second device 400. (S6010).
  • the advertisement message is used to provide its own information to other devices using Bluetooth LE, and may include various information such as service information and user information provided by the device.
  • a connection request message for requesting a Bluetooth LE connection to the sound first device 300 (Connection request) message (S6020), and the first device 300 and the second device 400 form a Bluetooth Low Energy (LE) connection (S6030).
  • the method may include connecting the first device 300 and the second device 400 if there is no UI (User Interface) in the first device 300 and / or the second device 400.
  • UI User Interface
  • the first device 300 and the second device 400 using a third device having a UI capable of controlling the connection of devices as a control device for connection.
  • a third device having a UI capable of controlling the connection of devices as a control device for connection.
  • FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a method of controlling connection formation between other devices through a control device to which the present invention can be applied.
  • a third device 500 is required, and the third device 500 is A new control protocol is needed to control the first device 300 and the second device 400.
  • a control device indicating a device for controlling connection formation between the first device 300 and the second device 400 is referred to as the third device 500.
  • the third device 500 controls the connection state of other devices (eg, Bluetooth devices) without using an actual service or profile.
  • other devices eg, Bluetooth devices
  • the third device 500 needs to know information (eg, interface information, service information, etc.) of the other devices in order to control the connection state of the other devices.
  • information e.g, interface information, service information, etc.
  • FIG. 8 illustrates an example of characteristics of a GATT (Generic Attribute Profile) for controlling a device through Bluetooth Low Energ (LE) technology to which the present invention may be applied.
  • GATT Generic Attribute Profile
  • LE Bluetooth Low Energ
  • -Device State means Scanning, Standby, Advertising, Initiating, or Connection State corresponding to the Link Layer State of the controlled device, and can specify one state and several states. . Write allows the user to request the corresponding status function and reads the current status of the controlled device. Indications can be used to identify changes in the state of the controlled device.
  • -Advertising Duration Time information related to the Advertising State operation of the device. If the device is in a different state, the value is meaningless (it may include the concept of Advertising Interval).
  • -Scanning Duration Time information related to the Scanning State operation of the device. If the device is in a different state, its value is meaningless (may include the concept of Scanning Interval and / or Scanning window).
  • -Standby Duration Time information related to the Standby State operation of the device. If the device is in a different state, the value is meaningless.
  • -Initiating Duration Time information related to Initiating State operation of the device. If the device is in a different state, the value is meaningless.
  • -Connection Duration Time information related to the Initiating State operation of the device. If the device is in a different state, the value may be meaningless (Connection event Interval, slave latency supervisionTimeout, connection event Transmit Window (size, offset) may include concepts). )
  • -Advertising Type In case of requesting the advertising operation to the controlled device, define the specific advertising operation method (you can set the PDU type of the above-mentioned advertising message).
  • -Scanning Type Defines the specific Scanning operation method when requesting the Scanning operation to the controlled device
  • -Whitelist Information of devices that the controlled device can connect to, and can be extended to connect to multiple devices if necessary.
  • -Whitelist Control Point A function to control the management of the whitelist managed by the controlled device
  • -Initiator Filter Policy Defines how whitelists are used in the link layer of the initiator.
  • Connected Service Type The type of communication technology supported by the device (e.g. Wi-Fi, Ethernet, Bluetooth BR / EDR, Bluetooth LE, etc.) and type of service (including applications).
  • FIGS 9 to 18 are diagrams showing an example of each characteristic (Characteristic) to which the present invention can be applied.
  • FIG. 9 illustrates an example of a device state of the characteristic shown in FIG. 8, wherein the type of the device state is operable with a current device state indicating a state of a current device as shown in FIG. It can be divided into Operated Device States indicating the state of the device, and can be distinguished through the mode shown in FIG. For example, if the Mode has a value of '0', it indicates Current Device State and if it has a value of '1', it indicates Operated Device States.
  • the mode indicates a current device state
  • only one state information indicating a state of a current device may be provided
  • various state information for operating a current device may be provided. can do.
  • Mode indicates Current Device State
  • only one bit of the bits indicating the device state shown in FIG. 9B is available (the value of the specific bit indicating the state).
  • multiple bits can be used (multiple bit values can be '1').
  • FIG. 10 illustrates characteristics related to duration among the characteristics shown in FIG. 8.
  • the characteristics related to duration include Scanning Duration, Standby Duration, Advertising Duration, Initiating Duration, and Connecting as shown in FIG. Duration may be.
  • Each characteristic illustrated in (a) of FIG. 10 may have a format as illustrated in (b) of FIG. 10.
  • the "Mode” field indicates whether it is a maximum value or a minimum value. For example, if the "Mode” field has a value of '01', the maximum value is set. It can represent the minimum value.
  • the “Time values” field is a field that represents the actual value of Duration. If the duration is 64 bits, the first 32 bits may represent a maximum value and the remaining 32 bits may represent a minimum value. In this case, the “mode” field may not be included.
  • 11 and 12 are characteristics related to advertising and scanning, that is, advertising duration and scanning duration described with reference to FIG. 10 as parameters of adavertising and scanning, and are among the parameters of advertising and scanning. .
  • the characteristics related to the advertising and scanning shown in FIGS. 11 and 12 are characteristics that can be used in the present invention, although not shown in FIG. 8, each of which has a format as shown in FIG. Can have.
  • Channel Info is a characteristic related to a channel used in an advertising or scanning process. As shown in FIG. 13, Channel Info.
  • the 7th bit and the 6th bit of the feature indicate whether the information of the feature is used in Advertising or Scanning. For example, when the 7th bit value is '1' and the 6th bit value is '0', channel information of the Channel Info may be used in advertising.
  • the 5th bit, 4th bit, and 3rd bit indicate in what order the channels shown in the 2nd bit, 1st bit, and 0th bit are used. For example, when the 5th bit value is '1' and the 4th and 3rd bit values are '0', the channels shown in the 2nd bit, 1st bit, and 0th bit are used in any order.
  • connection parameters representing characteristics related to a connection.
  • the characteristics illustrated in FIG. 14 may be used in the present invention although not shown in FIG. 8 except for a connection duration.
  • the “Connection Interval”, the “Connection Window”, and the “Connection Duration” of FIG. 14 may have the format as shown in FIG. 10 (b).
  • the "Mode” field indicates whether it is a maximum value or a minimum value. For example, if the "Mode” field has a value of '01', the maximum value is set. It can represent the minimum value.
  • the “Time values” field is a field that represents the actual value of Duration. If the duration is 64 bits, the first 32 bits may represent a maximum value and the remaining 32 bits may represent a minimum value. In this case, the “mode” field may not be included.
  • FIG. 15A illustrates a specific format of 'Advertising Type' of FIG. 8
  • FIG. 15B illustrates a specific format of 'Scanning Type' of FIG. 8.
  • the control device may set the type of the advertising message transmitted when the device controlled through FIG. 15A performs an advertising operation, and when the device controlled through FIG. 15B performs a scanning operation. For example, you can set whether to perform passive scanning or active scanning.
  • FIG. 16 illustrates an example of a 'Device Status Control Point' of the characteristic shown in FIG. 8, wherein a control device instructs a device to perform a specific operation through the 'Device Status Control Point' characteristic. Can be controlled.
  • Each operation of the “Device Status Control Point” characteristic shown in FIG. 16 may be defined as follows.
  • Execute Provides the states defined in Device States to the device (multiple states can be provided)
  • -Refresh Bonding Refresh the bonding information (or delete the bonding information altogether).
  • Retry security procedures authentication, authorization, encryption
  • update information key values for each security procedure
  • FIG. 17 illustrates an example of a “whitelist control point” of the characteristic illustrated in FIG. 8, through which the control device may change the whitelist of the controlled device.
  • control device may add or delete a specific device to the 'whitelist' through the 'whitelist control point', transfer information of the whitelist to another device, or bring it to the control device.
  • the whitelist indicates information of connectable devices, so that the controlled device can connect with a device included in the whitelist.
  • Each operation of the 'Whitelist Control Point' characteristic shown in FIG. 17 may be defined as follows.
  • Delete in Whitelist Delete specific device information from the whitelist
  • FIG. 18 illustrates an example of an 'Advertising Filter Policy', a 'Scanning Filter Policy', and an 'Initiating Filter Policy' of the characteristics shown in FIG. 8, wherein the control device is controlled through the specification. You can set whether or not whitelist is used for advertising, scanning, and initiating operations.
  • the control device may set whether to perform the specific operation by applying a whitelist. For example, when the control device sets the 3rd bit value of the property to '1', the controlled device applies the whitelist when performing an advertising operation for initiating, so that only the device included in the whitelist is applied. Advertising message can be sent.
  • 19 is a flowchart schematically illustrating an example of a method of controlling a connection of another device through a control device to which the present invention may be applied.
  • control device may control the controlled device to connect with a specific device by setting a property value of the controlled device.
  • the third device which is the control device, receives an advertising message from the first device, which is the controlled device, in operation S19010.
  • the advertisement message may be represented by an advertisement PDU (Pack Data Unit), an advertisement packet, an advertisement, an advertisement frame, an advertisement physical channel PDU, or the like.
  • the advertisement message may include service information supported by the first device, information related to the first device, and role information of the first device.
  • the third device which has obtained the information of the first device through the advertisement message, transmits a connection request message to the first device to perform a Bluetooth LE connection (S19020).
  • the third device connected to the first device through the Bluetooth LE may set a characteristic value of the first device so that the first device can connect with another device (S19030).
  • the specific values may be characteristic values described with reference to FIGS. 8 to 18.
  • the third device may instruct the first device to connect with another device based on the set characteristic value (S19040), and the first device establishes a connection with another device based on the set characteristic value. Will be performed.
  • the first device may perform a connection through not only Bluetooth LE but also other network communication technologies (for example, WI-FI, NFC, WI-Fi Direct, and Bluetooth BR / EDR).
  • Bluetooth LE but also other network communication technologies (for example, WI-FI, NFC, WI-Fi Direct, and Bluetooth BR / EDR).
  • the third device can control the first device to be able to connect with another device even without the UI.
  • FIG. 20 shows another example of a method of controlling a connection of another device through a control device according to an embodiment of the present invention.
  • the third device as the control device may control the first device to connect with the second device by setting characteristics related to the state of the first device as the controlled device.
  • the third device 500 may receive an advertisement message from the first device (S20010).
  • the advertisement message may be represented by an advertisement PDU (Pack Data Unit), an advertisement packet, an advertisement, an advertisement frame, an advertisement physical channel PDU, or the like.
  • an advertisement PDU Pack Data Unit
  • an advertisement packet an advertisement packet
  • an advertisement an advertisement frame
  • an advertisement physical channel PDU an advertisement physical channel PDU
  • the advertisement message may include service information supported by the first device, information related to the first device, and role information of the first device.
  • the first device 300 may include the service information related to the connection control in the advertisement message and transmit the service information.
  • the third device 500 Based on the information of the first device 300 obtained from the advertisement message, the third device 500 sends a connection request message to the first device 300 to connect to the first device 300 via Bluetooth LE. 300) (S20020).
  • the third device 300 which is connected to the first device 300 through the connection request message, sends the first device 300 to the first device 300 to set a state of the first device 300. Request writing of the characteristic 'Device State' described in S20030.
  • the 'Device State' is a property indicating a current operating state or an operable state of the device.
  • the third device 500 requests to write 0th bit and 2nd bit of the 'Device State' characteristic to '1' through the step (S20030), that is, the first device 300
  • the scanning and advertising operation is set to be enabled
  • the third device 500 requests writing of the 'Scanning Duration' to the first device 300 to set the scanning operation time of the first device 300 (S20040).
  • the 'Scanning Duration' may be configured such that the first device 300 performs a scanning operation for a set time.
  • the third device 500 requests writing of 'Advertising Duration' to the first device 300 to set the advertising operation time of the first device 300 (S20050).
  • the 'Advertising Duration' may set the first device 300 to perform an advertising operation for a set time.
  • the third device 500 which has set the characteristics related to the connection of the first device 300, may indicate that the first device 300 performs the connection with the second device 400.
  • a write request is made to '0x06' of the 'Device State Control Point' (S20060).
  • the first device 300 performs a scanning and advertising operation as set by the third device 500 to connect with the second device 400.
  • 21 illustrates another example of a method of controlling a connection of another device through a control device according to an embodiment of the present invention.
  • a third device which is a control device, may set a characteristic related to an advertising operation of a first device, which is a controlled device, to control the first device to perform an advertising operation.
  • step S21010 and step S21020 of FIG. 21 are the same as step S20010 and step S20020 of FIG. 20, description thereof will be omitted.
  • the third device 500 connected to the first device 300 may transmit a write request to the first device 300 to set an advertising parameter among the characteristics of the GATT described with reference to FIGS. 8 and 11.
  • the third device 500 writes 'Advertising Interval' and 'Advertising Event' characteristics to the first device 300 in order to set the interval and the number of advertisement message transmissions of the first device 300. Can be requested (S21030).
  • the third device 500 sets 'Advertising Type' and 'Advertising Channel' to the first device 300 in order to set an advertisement message type of the first device 300 and a channel for performing an advertisement operation.
  • a write of the characteristic may be requested (S21040 and S21050).
  • the third device 500 that sets the advertisement message type, the transmission interval, the number of transmissions, and the channel for transmitting the advertisement message of the first device 300 may allow the first device 300 to perform an advertising operation. Can be directed. That is, the third device 500 requests writing to '0x02' of the 'Device State Control Point' characteristic (S21060).
  • the first device 300 that receives a write request of the characteristic from the third device 500 to perform the advertising operation writes to perform the advertising operation on '0x02' of the 'Device State Control Point' characteristic.
  • the advertisement message is transmitted to the second device 400.
  • the third device 500 may control the first device 300 to perform an advertising operation.
  • FIG. 22 illustrates another example of a method of controlling a connection of another device through a control device according to an embodiment of the present invention.
  • a third device which is a control device, may set a characteristic related to scanning of a second device, which is a controlled device, to control the second device to perform a scanning operation.
  • the third device 500 may receive an advertisement message from the second device 400 (S22010).
  • the advertisement message may be represented by an advertisement PDU (Pack Data Unit), an advertisement packet, an advertisement, an advertisement frame, an advertisement physical channel PDU, or the like.
  • an advertisement PDU Pack Data Unit
  • an advertisement packet an advertisement packet
  • an advertisement an advertisement frame
  • an advertisement physical channel PDU an advertisement physical channel PDU
  • the advertisement message may include service information supported by the first device, information related to the first device, and role information of the first device.
  • the second device 400 may include the service information related to the connection control in the advertisement message and transmit the same.
  • the third device 500 Based on the information of the second device 400 obtained from the advertisement message, the third device 500 transmits a connection request message to the second device 400 for connection with the second device 400 via Bluetooth LE. 400) (S22020).
  • the third device 500 connected to the second device 400 may transmit a write request to the second device 400 to set a scanning parameter among the characteristics of the GATT described with reference to FIGS. 8, 12, and 15. have.
  • the third device 500 has characteristics of 'Scanning Interval' and 'Scanning Event'.
  • a request may be made (S22030).
  • the third device 500 sets the scanning type and the scanning channel to the second device 400 in order to set the type of the scanning operation of the second device 300 and the channel on which the scanning operation is to be performed.
  • a write of a characteristic may be requested (S22040, S22050).
  • the third device 500 that sets the type of scanning operation, the operation interval, the number of operations, and the channel to perform the scanning operation of the second device 400 may cause the second device 400 to perform the scanning operation. Can be instructed to perform. That is, the third device 500 requests writing to '0x03' of the 'Device State Control Point' characteristic (S22060).
  • the second device 400 performs a scanning operation according to the setting of the third device 500.
  • the second device 400 performs the scanning by the Scanning Window time during the scanning interval and does not perform the remaining time. You may not.
  • the third device 500 requests writing to '0x04' of a 'Device State Control Point' characteristic so that the second device 400 is written. ) Can be requested to stop the scanning operation (S22070).
  • FIG. 23 shows another example of a method of controlling a connection of another device through a control device according to an embodiment of the present invention.
  • a third device which is a control device, may set a characteristic related to connection of a first device, which is a controlled device, to control the first device to perform a connection with a second device.
  • step S23010 and step S23020 of FIG. 23 are the same as step S20010 and step S20020 of FIG. 20, description thereof will be omitted.
  • the third device 500 connected to the first device 300 may transmit a write request to the first device 400 in order to set the connection parameters described with reference to FIGS. 8 and 14 (S23030).
  • connection parameters described with reference to FIG. 14 it is possible to request the writing of “Peer Device”, “Connection Interval”, and “Connection Event” properties.
  • the third device 500 instructs the first device 300 to perform an Initiating operation with a device (hereinafter, referred to as a second device) set to 'Peer Device'. Request a write to '0x06' of the 'Device State Control Point' characteristic (S23040).
  • the first device 300 is connected to the second device 400 by performing an initiating operation according to the setting of the connection parameters of the third device 500 (S23050).
  • 24 is a flowchart illustrating still another example of a method of controlling a connection of another device through the control device of the present invention.
  • the third device as a control device may control the first device and the second device to be connected by setting Advertising and Scanning Types of the first device and the second device as the controlled device. .
  • step S24010 of FIG. 24 is the same as step S20010 of FIG. 20, step S24020 and step S24030 are the same as step S22010 and step S22020 of FIG. 22, and thus description thereof is omitted. Do it.
  • the third device 500 which has obtained the information of the first device 300 through the step S24010, sends a connection request message to the first device 300 to connect via Bluetooth LE. 1 transmits to the device (300) (S24040).
  • the third device 500 connected to the first device 300 and the second device 400 through Bluetooth LE has been described with reference to FIG. 15 to set a type of advertising operation of the first device 300.
  • the first device 300 is requested to write 'Advertising Type' characteristic (S24050).
  • the Advertising Parameters of FIG. 11 may also be used, and if there is no separate setting procedure, it may operate with a default value.
  • the third device 500 writes the 'Scanning Type' characteristic described with reference to FIG. 15 to the second device 400 to set the type of the scanning operation of the second device 400.
  • Request S24060
  • the second device 400 may set whether to perform a passive scanning operation or an active scanning operation through a 'scanning type' characteristic.
  • the Scanning Parameters of FIG. 12 may also be used in addition to the 'Scanning Type' property, and may operate with a default value when there is no separate setting procedure.
  • connection setting operations for example, Auto, General, Selective, and Direction Connection operations, may be performed through the configured 'Scanning Type' and the information of 'Whitelist' or 'Peer Device' described with reference to FIG. 8.
  • the first device 300 and the second device 400 perform the advertising and scanning operations as set by the third device 500.
  • the first device 300 transmits an advertising message to the second device 400 according to the type set by the third device 500 (S24070), and the second device 400 is the When the third device 500 operates as 'active scanning', the third device 500 transmits a connection request message to the first device 300 (S24080).
  • 25 is a flowchart illustrating still another example of a method of controlling a connection of another device through the control device of the present invention.
  • the third device as the control device may control the connection of the first device by setting a connectable device list of the first device as the controlled device.
  • step S25010 and step S25020 of FIG. 25 are the same as step S20010 and step S20020 of FIG. 20, description thereof will be omitted.
  • the third device 500 connected to the first device 300 reads the 'whitelist' property to the first device 300 in order to receive information of a device to which the first device 300 is connectable. ) Makes a request (S25030).
  • the 'whitelist' includes information on devices that the first device 300 can connect to, and the first device 300 includes one or more devices included (or registered) in the 'whitelist'. You can perform the Advertising, Scanning, or Initiating operations.
  • the first device 300 receiving the read request of the 'Whitelist' characteristic from the third device 500, the first device 300 receives information of one or more devices included (or registered) in the 'Whitelist' 500) (S25040). In this case, information of one or more devices included in (or registered) in the 'whitelist' may be transmitted through a read response message or an L2CAP channel.
  • the third device 500 that acquires 'whitelist' information of the first device 300 is not included (or registered) with the second device 400 in the 'whitelist'
  • the second device In order to include (or register) information of 400 in the 'Whitelist', the first device 300 requests writing of the 'Whitelist Control Point' characteristic described with reference to FIGS. 8 and 17 (S25050).
  • the third device 500 may request writing of '0x02' of the 'Whitelist Control Point' characteristic to include information of the second device in the 'Whitelist'.
  • the third device 500 may have a 'Filter Policy' characteristic as described with reference to FIGS. 8 and 18 so that the first device 300 and the second device 400 can be automatically connected.
  • the writing of the 3rd bit ' is requested (S25060).
  • the '3rd bit' of the 'Filter Policy' characteristic may only receive an advertisement message transmitted from one or more devices included in the 'whitelist' when the first device 300 performs an Initiating operation.
  • the first device 300 receives the second message and receives the second message. Initiating may be performed by transmitting a connection request message to the device 400 (S25080).
  • connection may be controlled through 'blacklist', which is the opposite of the term 'whitelist'.
  • the third device 500 adds or deletes information of a specific device to a 'blacklist' property including information of one or more non-connectable devices so that the first device 300 and / or the second device The connection of 400 can be controlled.
  • information about a specific device may be included (or registered) in the 'Blacklist' characteristic of the first device 300 and / or the second device 400 to prevent connection with the specific device. .
  • 26 is a flowchart illustrating still another example of a method for controlling connection of a device through a control device of the present invention.
  • a third device which is a control device, may set a time period during which a first device, which is a controlled device, performs an advertising operation, and the first device may be connected to a third device by performing an advertising operation for a set time. Can be.
  • step S26010 and step S26020 of FIG. 26 are the same as step S20010 and step S20020 of FIG. 20, description thereof will be omitted.
  • the third device may request writing of the 'Advertising Duration' characteristic described with reference to FIGS. 8 and 10 in order to set a time for the first device to perform an advertising operation (S26030).
  • the third device 500 may set the 'Advertising Duration' to be performed for a specific time, for example, from AM 3:00 to AM 3:10.
  • the first device 300 receiving the write request of the 'Advertising Duration' by the third device 500 sets the 'Advertising Duration' to the requested 'Advertising Duration' value and transmits an advertisement message in the set period.
  • An advertising operation may be performed (S26040).
  • the first device 300 is connected to the third device 500.
  • the advertisement message may be transmitted to the third device 500 during the advertisement duration set by the third device 500.
  • the first device 300 may receive a connection request message transmitted from other devices for a set 'Advertising Duration', but may not receive a connection request message transmitted from other devices in other sections and sleep. Can operate in Sleep Mode.
  • the third device 500 that receives the advertising message from the first device 300 during the 'Advertising Duration' is connected to the first device 300 for connection with the first device 300 via Bluetooth LE.
  • the connection request message is transmitted to perform connection with the first device 300 (S26050).
  • the third device 500 may set the advertising duration of the first device 300 so that the third device 500 may be connected again via Bluetooth LE even if the connection with the first device 300 is terminated later.
  • the first device 300 is configured to transmit an advertisement message to a device other than the third device 500 during the advertising duration, so that the other device and the Bluetooth LE are connected. Can be set to perform a connection.
  • the present disclosure relates to Bluetooth data transmission and reception, and more particularly, to a method and an apparatus capable of controlling pairing and connection between devices using Bluetooth Low Energy (LE) technology.
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Abstract

블루투스 LE(Low Energy)를 이용하여 제 1 디바이스 와 제 2 디바이스의 연결(Connection)을 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 상기 제 1 디바이스로부터 상기 제 1 디바이스를 제어하기 위한 서비스와 관련된 정보를 포함하는 광고 메시지(Advertising message)를 수신하고, 상기 광고 메시지에 기초하여 상기 제 1 디바이스와 연결(Connection)을 수행하며, 상기 연결된 상기 제 1 디바이스로 상기 제 1 디바이스가 연결 가능한 디바이스의 리스트를 나타내는 화이트리스트(Whitelist)에 포함되어 있는 하나 또는 그 이상의 디바이스 정보를 요청하고, 상기 제 1 디바이스로부터 상기 하나 또는 그 이상의 디바이스 정보를 수신하며, 및 상기 하나 또는 그 이상의 디바이스 정보에 상기 제 2 디바이스를 나타내는 제 2 디바이스 정보가 포함되어 있는 경우, 상기 제 2 디바이스와의 연결을 지시하는 방법 및 장치를 제공한다.

Description

블루투스 LE(LOW ENERGY) 기술을 이용하여 디바이스를 제어하기 위한 방법 및 장치
본 발명은 무선 통신시스템에서 근거리 기술인 블루투스를 이용하여 디바이스 간 커넥션을 형성하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로써, 특히 블루투스 저전력 에너지(Bluetooth Low Energy: BLE) 기술을 이용하여 디바이스간 연결을 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
블루투스는 근거리에서 각종 디바이스들을 무선으로 연결하여 데이터를 주고 받을 수 있는 근거리 무선 기술 규격이다. 블루투스(Bluetooth) 통신을 이용하여 두 기기간 무선 통신을 수행하고자 하는 경우, 사용자(User)는 통신하고자 하는 블루투스(Bluetooth) 디바이스(Device)들을 검색(Discovery)하고 연결(Connection)을 요청하는 절차를 수행한다. 본 발명에서 디바이스는 기기, 장치를 의미할 수 있다.
이때, 사용자는 블루투스 디바이스를 이용하여 사용하고자 하는 블루투스 통신방법에 따라 블루투스 디바이스를 검색한 후 연결을 수행할 수 있다.
블루투스 통신방법에는 BR/EDR (Basic Rate/Enhanced Data Rate)방식과 저전력 방식인 LE (Low Energy)방식이 있다. BR/EDR 방식은 블루투스 클래식 (Bluetooth Classic)라고 호칭될 수 있다. 블루투스 클래식 방식은 베이직 레이트(Basic Rate)를 이용하는 블루투스 1.0부터 이어져온 블루투스 기술과 블루투스 2.0에서부터 지원되는 인핸스드 데이터 레이트(Enhanced Data Rate)를 이용하는 블루투스 기술을 포함한다.
블루투스 저전력 에너지(Bluetooth Low energy, 이하 블루투스 LE라고 한다.)기술은 블루투스 4.0부터 적용되어 적은 전력을 소모하여 수백 키로바이트(KB)의 정보를 안정적으로 제공할 수 있다. 이러한 블루투스 저전력 에너지 기술은 속성 프로토콜(Attribute Protocol)을 활용해서 디바이스(Device) 간 정보를 교환하게 된다. 이러한 블루투스 LE 방식은 헤더의 오버헤드(overhead)를 줄이고 동작을 간단하게 해서 에너지 소비를 줄일 수 있다.
블루투스 기기들 중에는 디스플레이(Display)나 유저인터페이스(User Interface)가 없는 제품들도 있다. 다양한 종류의 블루투스 기기들과 그 중에서도 유사기술이 적용된 블루투스 기기들 간의 연결 / 관리 / 제어 / 분리 (Connection / Management / Control / Disconnection)의 복잡도가 증가하고 있다.
또한, 블루투스는 비교적 저전력, 저비용으로 비교적 빠른 속도를 낼 수 있으나, 전송 거리가 일반적으로 최대 100m로 한정적이므로, 한정된 공간에서 사용하기 적합하다.
본 발명은, 블루투스 LE(Low Energy) 기술을 이용하여 디바이스를 제어하기 위한 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 블루투스 LE(Low Energy) 기술을 이용하여 디바이스의 연결을 제어하기 위한 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 블루투스 LE(Low Energy) 기술을 이용하여 디바이스의 연결 가능한 디바이스들의 리스트를 나타내는 화이트리스트(Whitelist)의 설정을 변경함으로써 디바이스의 연결을 제어하기 위한 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 블루투스 LE(Low Energy) 기술을 이용하여 디바이스의 연결 가능한 디바이스들의 리스트를 나타내는 화이트리스트(Whitelist)가 적용되는 단계를 설정함으로써 디바이스의 연결을 제어하기 위한 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 블루투스 LE(Low Energy) 기술을 이용하여 디바이스가 전송하는 메시지들의 파라미터 설정을 변경하여 디바이스의 연결을 제어하기 위한 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 명세서에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 블루투스 LE(Low Energy) 기술을 이용하여 제 1 디바이스 와 제 2 디바이스의 연결(Connection)을 제어하기 위한 방법을 제공한다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 블루투스 LE(Low Energy) 기술을 이용하여 제 1 디바이스 와 제 2 디바이스의 연결(Connection)을 제어하기 위한 방법은, 상기 제 1 디바이스로부터 상기 제 1 디바이스를 제어하기 위한 서비스와 관련된 정보를 포함하는 광고 메시지(Advertising message)를 수신하는 단계; 상기 광고 메시지에 기초하여 상기 제 1 디바이스와 연결(Connection)을 수행하는 단계; 상기 연결된 상기 제 1 디바이스로 상기 제 1 디바이스가 연결 가능한 디바이스의 리스트를 나타내는 화이트리스트(Whitelist)에 포함되어 있는 하나 또는 그 이상의 디바이스 정보를 요청하는 단계; 상기 제 1 디바이스로부터 상기 하나 또는 그 이상의 디바이스 정보를 수신하는 단계; 및 상기 하나 또는 그 이상의 디바이스 정보에 상기 제 2 디바이스를 나타내는 제 2 디바이스 정보가 포함되어 있는 경우, 상기 제 2 디바이스와의 연결을 지시하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에서, 상기 광고 메시지는, 상기 제 1 디바이스가 상기 제 2 디바이스와 연결을 수행할 때의 역할을 나타내는 역할 정보를 더 포함한다.
또한, 본 발명은, 상기 하나 또는 그 이상의 디바이스 정보에 상기 제 2 디바이스 정보가 포함되어 있지 않은 경우, 상기 화이트리스트(Whitelist)에 상기 제 2 디바이스 정보의 추가를 요청하는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명은, 상기 제 1 디바이스에게 상기 제 2 디바이스로 광고 메시지, 상기 제 2 디바이스의 추가 정보를 요청하기 위한 스캔 요청 메시지 또는 상기 제 2 디바이스와 연결을 위한 연결 요청 메시지의 전송을 지시하는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명은, 상기 제 1 디바이스가 상기 제 2 디바이스로 전송하는 광고 메시지의 타입을 설정하는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명은, 상기 제 1 디바이스가 상기 제 2 디바이스로 전송하는 광고 메시지의 파라미터를 설정하는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명에서, 상기 파라미터는, 상기 광고 메시지가 전송되는 시간, 전송되는 간격(interval) 또는 전송되는 채널 중 적어도 하나를 포함한다.
또한, 본 발명은, 상기 제 1 디바이스가 상기 제 2 디바이스의 추가 정보를 요청하기 위해서 상기 제 2 디바이스로 전송하는 스캔 요청 메시지의 파라미터를 설정하는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명에서, 상기 파라미터는, 상기 스캔 요청 메시지가 전송되는 구간(duration), 전송되는 간격(interval), 전송되는 채널 중 적어도 하나를 포함한다.
또한, 본 발명은, 외부와 무선 또는 유선으로 통신하기 위한 통신부; 및 상기 통신부와 기능적으로 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는, 상기 제 1 디바이스로부터 상기 제 1 디바이스를 제어하기 위한 서비스와 관련된 정보를 포함하는 광고 메시지(Advertising message)를 수신하고, 상기 광고 메시지에 기초하여 상기 제 1 디바이스와 연결(Connection)을 수행하며, 상기 연결된 상기 제 1 디바이스로 상기 제 1 디바이스가 연결 가능한 디바이스의 리스트를 나타내는 화이트리스트(Whitelist)에 포함되어 있는 하나 또는 그 이상의 디바이스 정보를 요청하고, 상기 제 1 디바이스로부터 상기 하나 또는 그 이상의 디바이스 정보를 수신하며, 상기 하나 또는 그 이상의 디바이스 정보에 상기 제 2 디바이스를 나타내는 제 2 디바이스 정보가 포함되어 있는 경우, 상기 제 2 디바이스와의 연결을 지시하도록 제어하는 디바이스를 제공한다.
또한, 본 발명에서, 상기 광고 메시지는, 상기 제 1 디바이스가 상기 제 2 디바이스와 연결을 수행할 때의 역할을 나타내는 역할 정보를 더 포함한다.
또한, 본 발명에서, 상기 프로세서는, 상기 하나 또는 그 이상의 디바이스 정보에 상기 제 2 디바이스 정보가 포함되어 있지 않은 경우, 상기 화이트리스트(Whitelist)에 상기 제 2 디바이스 정보의 추가를 요청하도록 제어한다.
또한, 본 발명에서, 상기 프로세서는, 상기 제 1 디바이스에게 상기 제 2 디바이스로 광고 메시지, 상기 제 2 디바이스의 추가 정보를 요청하기 위한 스캔 요청 메시지 또는 상기 제 2 디바이스와 연결을 위한 연결 요청 메시지의 전송을 지시하도록 제어한다.
또한, 본 발명에서, 상기 프로세서는, 상기 제 1 디바이스가 상기 제 2 디바이스로 전송하는 광고 메시지의 타입을 설정하도록 제어한다.
또한, 본 발명에서, 상기 프로세서는, 상기 제 1 디바이스가 상기 제 2 디바이스로 전송하는 광고 메시지의 파라미터를 설정하도록 제어한다.
또한, 본 발명에서, 상기 파라미터는, 상기 광고 메시지가 전송되는 시간, 전송되는 간격(interval) 또는 전송되는 채널 중 적어도 하나를 포함한다.
또한, 본 발명에서, 상기 프로세서는, 상기 제 1 디바이스가 상기 제 2 디바이스의 추가 정보를 요청하기 위해서 상기 제 2 디바이스로 전송하는 스캔 요청 메시지의 파라미터를 설정하도록 제어한다.
또한, 본 발명에서, 상기 파라미터는, 상기 스캔 요청 메시지가 전송되는 구간(duration), 전송되는 간격(interval), 전송되는 채널 중 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 블루투스 LE(Low Energy) 기술을 이용하여 디바이스를 제어하기 위한 방법에 따르면, 제어 디바이스를 통해서 다른 디바이스간의 연결을 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 블루투스 LE(Low Energy) 기술을 이용하여 제어 디바이스를 통해 다른 디바이스가 연결할 수 있는 디바이스 리스트를 획득하여 다른 디바이스의 연결을 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 블루투스 LE(Low Energy) 기술을 이용하여 제어 디바이스를 통해 다른 디바이스가 연결할 수 있는 디바이스 리스트를 변경하여 다른 디바이스의 연결을 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 블루투스 LE(Low Energy) 기술을 이용하여 제어 디바이스를 통해 다른 디바이스의 연결을 제어함으로써, 디스플레이 기능이 없는 디바이스들을 연결 시킬 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 블루투스 저전력 에너지 기술을 이용하는 무선 통신 시스템의 일 예를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 디바이스의 내부 블록도의 일 예를 나타낸다.
도 3은 블루투스 저전력 에너지 토폴로지(Topology)의 일 예를 나타낸다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 블루투스 통신 아키텍처(Architecture)의 일 예를 나타낸 도이다.
도 5는 블루투스 저전력 에너지의 GATT(Generic Attribute Profile)의 구조의 일 예를 나타낸 도이다.
도 6은 디바이스간 블루투스 LE(Low Energy)를 이용하여 커넥션을 형성하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 제어 디바이스를 통해서 다른 디바이스간 커넥션 형성을 제어하는 방법을 간략히 나타낸 도이다.
도 8은 본 발명의 적용될 수 있는 블루투스 LE(Low Energ) 기술을 통해서 디바이스를 제어하기 위한 GATT(Generic Attribute Profile)의 특성(Characteristic)들의 일 예를 나타낸 도이다.
도 9 내지 도 18는 본 발명이 적용될 수 있는 각각의 특성(Characteristic)의 일 예를 나타낸 도이다.
도 19는 본 발명이 적용될 수 있는 제어 디바이스를 통해서 다른 디바이스의 연결을 제어하는 방법의 일 예를 간략히 나타낸 흐름도이다.
도 20은 본 발명의 제어 디바이스를 통해서 다른 디바이스의 연결을 제어하는 방법의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 21은 본 발명의 제어 디바이스를 통해서 다른 디바이스의 연결을 제어하는 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 22은 본 발명의 제어 디바이스를 통해서 다른 디바이스의 연결을 제어하는 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 23은 본 발명의 제어 디바이스를 통해서 다른 디바이스의 연결을 제어하는 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 24은 본 발명의 제어 디바이스를 통해서 다른 디바이스의 연결을 제어하는 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 25은 본 발명의 제어 디바이스를 통해서 다른 디바이스의 연결을 제어하는 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 26은 본 발명의 제어 디바이스를 통해서 디바이스의 연결을 제어하는 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해질 것이다. 다만, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예들을 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 원칙적으로 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명과 관련된 방법 및 장치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 블루투스 저전력 에너지 기술을 이용하는 무선 통신 시스템의 일 예를 나타낸 개략도이다.
무선 통신 시스템(100)은 적어도 하나의 서버 디바이스(Server Device, 120) 및 적어도 하나의 클라이언트 디바이스(Client Device, 110)를 포함한다.
서버 장치와 클라이언트 장치는 블루투스 저전력 에너지(Bluetooth Low Energy:BLE, 이하 편의상 ‘BLE’로 표현한다.) 기술을 이용하여 블루투스 통신을 수행한다.
먼저, BLE 기술은 블루투스 BR/EDR(Basic Rate/Enhanced Data Rate) 기술과 비교하여, 상대적으로 작은 duty cycle을 가지며 저 가격 생산이 가능하고, 저속의 데이터 전송률을 통해 전력 소모를 크게 줄일 수 있어 코인 셀(coin cell) 배터리를 이용할 경우 1년 이상 동작이 가능하다.
또한, BLE 기술에서는 디바이스 간 연결 절차를 간소화하였으며, 패킷 사이즈도 블루투스 BR/EDR 기술에 비해 작게 설계되어 있다.
BLE 기술에서, (1) RF 채널수는 40개이며, (2) 데이터 전송 속도는 1Mbps를 지원하며, (3) 토폴로지는 스캐터넷 구조이며, (4) latency는 3ms 이며, (5) 최대 전류는 15mA이하이며, (6) 출력 전력은 10mW(10dBm)이하이며, (7) 휴대폰, 시계, 스포츠, 헬스케어, 센서, 기기제어 등의 어플리케이션에 주로 사용된다.
상기 서버 장치(120)는 다른 장치와의 관계에서 클라이언트 장치로 동작할 수 있고, 상기 클라이언트 장치는 다른 장치와의 관계에서 서버 장치로 동작할 수 있다. 즉, BLE 통신 시스템에서 어느 하나의 장치는 서버 장치 또는 클라이언트 장치로 동작하는 것이 가능하며, 필요한 경우, 서버 장치 및 클라이언트 장치로 동시에 동작하는 것도 가능하다.
상기 서버 장치(120)는 데이터 서비스 장치(Data Service Device), 슬레이브 디바이스(slave device) 디바이스, 슬레이브(slave), 서버, 컨덕터(Conductor), 호스트 디바이스(Host Device), 게이트웨이(Gateway), 센싱 장치(Sensing Device), 모니터링 장치(monitoring device), 제 1 디바이스 등으로 표현될 수 있으며, 상기 클라이언트 디바이스(110)는 마스터 디바이스(master device), 마스터(master), 클라이언트, 멤버(Member), 센서 디바이스, 싱크 디바이스(Sink Device), 콜렉터(Collector), 제 2 디바이스, 제 3 디바이스 등으로 표현될 수 있다.
서버 장치와 클라이언트 장치는 상기 무선 통신 시스템의 주요 구성요소에 해당하며, 상기 무선 통신 시스템은 서버 장치 및 클라이언트 장치 이외에도 다른 구성요소를 포함할 수 있다.
상기 서버 장치는 클라이언트 장치로부터 데이터를 제공 받고, 클라이언트 장치와 직접 통신을 수행함으로써, 클라이언트 장치부터 데이터 요청을 수신하는 경우, 응답을 통해 클라이언트 장치로 데이터를 제공하는 장치를 말한다.
또한, 상기 서버 장치는 클라이언트 장치로 데이터 정보를 제공하기 위해 클라이언트 장치에게 알림(Notification) 메시지, 지시(Indication) 메시지를 보낸다. 또한, 상기 서버 장치는 상기 클라이언트 장치로 지시 메시지를 전송하는 경우, 상기 클라이언트로부터 상기 지시 메시지에 대응하는 확인(Confirm) 메시지를 수신한다.
또한, 상기 서버 장치는 알림, 지시, 확인 메시지들을 클라이언트 디바이스와 송수신하는 과정에서 출력부(Display Unit)을 통해서 사용자에게 데이터 정보를 제공하거나 입력부(User Input Interface)를 통해 사용자로부터 입력되는 요청을 수신할 수 있다.
또한, 상기 서버 장치는 상기 클라이언트 장치와 메시지를 송수신하는 과정에서 메모리(memory unit)로부터 데이터를 읽어 오거나 새로운 데이터를 해당 메모리에 쓸 수 있다.
또한, 하나의 서버 장치는 다수의 클라이언트 장치들과 연결될 수 있으며, 본딩(Bonding) 정보를 활용하여 클라이언트 장치들과 쉽게 재 연결(또는 접속)이 가능하다.
상기 클라이언트 장치 (120)는 서버 장치에게 데이터 정보 및 데이터 전송을 요청하는 장치를 말한다.
클라이언트 장치는 상기 서버 장치로부터 알림 메시지, 지시 메시지 등을 통해 데이터를 수신하고, 지시 메시지를 상기 서버 디바이스로부터 수신하는 경우, 상기 지시 메시지에 대한 응답으로 확인 메시지를 보낸다.
상기 클라이언트 장치도 마찬가지로 상기 서버 장치와 메시지들을 송수신하는 과정에서 출력부를 통해서 사용자에게 정보를 제공하거나 입력부를 통해서 사용자로부터의 입력을 수신할 수 있다.
또한, 상기 클라이언트 장치는 상기 서버 장치와 메시지를 송수신하는 과정에서 메모리로부터 데이터를 읽어 오거나 새로운 데이터를 해당 메모리에 쓸 수 있다.
상기 서버 장치 및 클라이언트 장치의 출력부, 입력부 및 메모리 등과 같은 하드웨어 구성요소에 대해서는 도 2에서 구체적으로 살펴보기로 한다.
또한, 상기 무선 통신 시스템은 블루투스 기술을 통해 개인 영역 네트워킹(Personal Area Networking:PAN)을 구성할 수 있다. 일 예로, 상기 무선 통신 시스템에서는 디바이스 간 개인적인 피코넷(private piconet)을 확립함으로써 파일, 서류 등을 신속하고 안전하게 교환할 수 있다.
또한, 특정 장치를 이용하여 인간의 신체활동을 측정하는 장치들은 다수 존재하나 측정된 데이터를 블루투스를 통해 전송하여 사용자에게 구체적인 데이터 수치 등을 보여주는 장치는 존재하지 않았다.
따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해서 인간의 신체활동을 측정하고, 측정된 데이터를 블루투스 LE를 통해 전송 및 가공하여 사용자에게 제공하는 방법을 제안한다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 디바이스의 내부 블록도의 일 예를 나타낸다.
도 2에 도시된 바와 같이, 서버 디바이스는 출력부(Display Unit, 111), 입력부(User Input Interface, 112), 전력 공급부(Power Supply Unit, 113), 프로세서(Processor, 114), 메모리(Memory Unit, 115), 블루투스 인터페이스(Bluetooth Interface, 116), 다른 통신 인터페이스(Other Interface, 117) 및 통신부(또는 송수신부, 118)를 포함한다.
상기 출력부(111), 입력부(112), 전력 공급부(113), 프로세서(114), 메모리(115), 블루투스 인터페이스(116), 다른 통신 인터페이스(117) 및 통신부(118)는 본 명세서에서 제안하는 방법을 수행하기 위해 기능적으로 연결되어 있다.
또한, 클라이언트 디바이스는 출력부(Display Unit, 121), 입력부(User Input Interface, 122), 전력 공급부(Power Supply Unit, 123), 프로세서(Processor, 124), 메모리(Memory Unit, 125), 블루투스 인터페이스(Bluetooth Interface, 126) 및 통신부(또는 송수신부, 127)를 포함한다.
상기 출력부(121), 입력부(122), 전력 공급부(123), 프로세서(124), 메모리(125), 블루투스 인터페이스(126), 및 통신부(127)는 본 명세서에서 제안하는 방법을 수행하기 위해 기능적으로 연결되어 있다.
상기 블루투스 인터페이스(116,126)는 블루투스 기술을 이용하여 디바이스들 간의 요청/응답, 명령, 알림, 지시/확인 메시지 등 또는 데이터 전송이 가능한 유닛(또는 모듈)을 말한다.
상기 메모리(115,125)는 다양한 종류의 디바이스에 구현되는 유닛으로서, 다양한 종류의 데이터가 저장되는 유닛을 말한다.
상기 프로세서(114,124)는 서버 디바이스 또는 클라이언트 디바이스의 전반적인 동작을 제어하는 모듈을 말하며, 블루투스 인터페이스 및 다른 통신 인터페이스로 메시지를 전송 요청 및 수신받은 메시지를 처리하도록 제어한다.
상기 프로세서(114,124)는 제어부, 제어 유닛(Control Unit), 컨트롤러 등으로 표현될 수 있다.
상기 프로세서(114,124)는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다.
상기 프로세서(114,124)는 서버 디바이스로부터 광고(Advertising) 메시지를 수신하도록 상기 통신부를 제어하며, 상기 서버 디바이스로 스캔 요청(Scan Request) 메시지를 전송하고, 상기 서버 디바이스로부터 상기 스캔 요청에 대한 응답으로 스캔 응답(Scan Response) 메시지를 수신하도록 상기 통신부를 제어하며, 상기 서버 디바이스와 블루투스 연결 설정을 위해 상기 서버 디바이스로 연결 요청(Connect Request) 메시지를 전송하도록 상기 통신부를 제어한다.
또한, 상기 프로세서(114,124)는 상기 연결 절차를 통해 블루투스 LE 커넥션(Connection)이 형성된 이후, 상기 서버 디바이스로부터 속성 프로토콜을 이용하여 데이터를 읽어오거나(Read), 기록(Write)할 수 있도록 상기 통신부를 제어한다.
상기 메모리(115,125)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다.
상기 통신부(118,127)는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시 예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다.
상기 메모리(115,125)는 프로세서(114,124) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(114,124)와 연결될 수 있다.
상기 출력부(111,121)는 디바이스의 상태 정보 및 메시지 교환 정보 등을 화면을 통해서 사용자에게 제공하기 위한 모듈을 말한다.
상기 전력 공급부(전원 공급부, 113, 123)는 제어부의 제어 하에 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급해주는 모듈을 말한다.
앞에서 살핀 것처럼, BLE 기술에서는 작은 duty cycle을 가지며, 저속의 데이터 전송률을 통해 전력 소모를 크게 줄일 수 있어, 상기 전력 공급부는 적은 출력 전력으로도(10mW(10dBm)이하) 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다.
상기 입력부(112,122)는 화면 버튼과 같이 사용자의 입력을 제어부에게 제공하여 디바이스의 동작을 사용자가 제어할 수 있게 하는 모듈을 말한다.
도 3은 블루투스 저전력 에너지 토폴로지(Topology)의 일 예를 나타낸다.
상기 도 3을 참조하면, 디바이스 A는 디바이스 B와 디바이스 C를 슬레이브(slave)로 가지는 피코넷(피코넷 A, 음영부분)에서 마스터(master)에 해당한다.
여기서, 피코넷(Piconet)이란, 다수의 디바이스들 중 어느 하나가 마스터이고, 나머지 디바이스들이 마스터 디바이스에 연결되어 있는 공유된 물리 채널을 점유하고 있는 디바이스들의 집합을 의미한다.
BLE 슬레이브는 마스터와 공통 물리 채널을 공유하지 않는다. 각각의 슬레이브는 별개의 물리 채널을 통해 마스터와 통신한다. 마스터 디바이스 F와 슬레이브 디바이스 G를 가지는 또 다른 피코넷(피코넷 F)이 있다.
디바이스 K는 스캐터넷(scatternet K)에 있다. 여기서, 스캐터넷(scatternet)은 다른 피코넷들 간 연결이 존재하는 피코넷의 그룹을 의미한다.
디바이스 K는 디바이스 L의 마스터이면서, 디바이스 M의 슬레이브이다.
디바이스 O 역시 스캐터넷(scatternet O)에 있다. 디바이스 O는 디바이스 P의 슬레이브이면서, 디바이스 Q의 슬레이브이다.
상기 도 2에 도시된 바와 같이, 5개의 다른 디바이스 그룹들이 존재한다.
1. 디바이스 D는 광고자(advertiser)이고, 디바이스 A는 개시자(initiator)이다(그룹 D).
2. 디바이스 E는 스캐너(scanner)이며, 디바이스 C는 광고자이다(그룹 C).
3. 디바이스 H는 광고자이며, 디바이스 I 및 J는 스캐너들이다(그룹 H).
4. 디바이스 K 또한 광고자이며, 디바이스 N은 개시자이다(그룹 K).
5. 디바이스 R은 광고자이며, 디바이스 O는 개시자이다(그룹 R).
디바이스 A와 B는 하나의 BLE 피코넷 물리 채널을 사용한다.
디바이스 A와 C는 또 다른 BLE 피코넷 물리 채널을 사용한다.
그룹 D에서, 디바이스 D는 광고 물리 채널 상으로 연결 가능한 광고 이벤트를 사용하여 광고하며, 디바이스 A는 개시자이다. 디바이스 A는 디바이스 D와 연결을 형성할 수 있고, 피코넷 A로 디바이스를 추가할 수 있다.
그룹 C에서, 디바이스 C는 스캐너 디바이스 E에 의해 캡쳐되는 광고 이벤트의 어떤 타입을 사용하여 광고 물리 채널 상으로 광고를 한다.
그룹 D와 그룹 C는 충돌을 피하기 위해 서로 다른 광고 물리 채널을 사용하거나 다른 시간을 사용할 수 있다.
피코넷 F에는 하나의 물리 채널이 있다. 디바이스 F와 G는 하나의 BLE 피코넷 물리 채널을 사용한다. 디바이스 F는 마스터이고, 디바이스 G는 슬레이브이다.
그룹 H에는 하나의 물리 채널이 있다. 디바이스 H, I 및 J는 하나의 BLE 광고 물리 채널을 사용한다. 디바이스 H는 광고자이며, 디바이스 I 및 J는 스캐너이다.
스캐터넷 K에서, 디바이스 K와 L은 하나의 BLE 피코넷 물리 채널을 사용한다. 디바이스 K와 M은 또 다른 BLE 피코넷 물리 채널을 사용한다.
그룹 K에서, 디바이스 K는 광고 물리 채널 상으로 연결 가능한 광고 이벤트를 사용하여 광고를 하며, 디바이스 N은 개시자이다. 디바이스 N은 디바이스 K와 연결을 형성할 수 있다. 여기서, 디바이스 K는 두 디바이스들의 슬레이브가 되면서 동시에 한 디바이스의 마스터가 된다.
스캐터넷 O에서, 디바이스 O와 P는 하나의 BLE 피코넷 물리 채널을 사용한다. 디바이스 O와 Q는 또 다른 BLE 피코넷 물리채널을 사용한다.
그룹 R에서, 디바이스 R은 광고 물리 채널 상으로 연결 가능한 광고 이벤트를 사용하여 광고를 하며, 디바이스 O는 개시자이다. 디바이스 O는 디바이스 R과 연결을 형성할 수 있다. 여기서, 디바이스 O는 두 디바이스들의 슬레이브가 되면서 동시에 한 디바이스의 마스터가 된다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 블루투스 통신 아키텍처(Architecture)의 일 예를 나타낸 도이다.
상기 도 4을 참고하면, 상기 도 4의 (a)는 블루투스 BR(Basic Rate)/EDR(Enhanced Data Rate)의 프로토콜 스택의 일 예를 나타내며, (b)는 블루투스 LE(Low Energy)의 프로토콜 스택의 일 예를 나타낸다.
구체적으로, 상기 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 블루투스 BR/EDR 프로토콜 스택은 호스트 컨트롤러 인터페이스(Host Controller Interface, HCI, 18)를 기준으로 상부의 컨트롤러 스택(Controller stack, 10)과 하부의 호스트 스택(Host Stack, 20)을 포함할 수 있다.
상기 호스트 스택(또는 호스트 모듈)(20)은 2.4GHz의 블루투스 신호를 받는 무선 송수신 모듈과 블루투스 패킷을 전송하거나 수신하기 위한 하드웨어를 말하며, 상기 컨트롤러 스택(10)인 블루투스 모듈과 연결되어 블루투스 모듈을 제어하고 동작을 수행한다.
상기 호스트 스택(20)은 BR/EDR PHY 계층(12), BR/EDR Baseband 계층(14), 링크 매니저 계층(Link Manager, 16)을 포함할 수 있다.
상기 BR/EDR PHY 계층(12)은 2.4GHz 무선 신호를 송수신하는 계층으로, GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) modulation을 사용하는 경우 79 개의 RF 채널을 hopping 하여 데이터를 전송할 수 있다.
상기 BR/EDR Baseband 계층(14)은 Digital Signal을 전송하는 역할을 담당하며, 초당 1400번 hopping 하는 채널 시퀀스를 선택하며, 각 채널 별 625us 길이의 time slot을 전송한다.
상기 링크 매니저 계층(16)은 LMP(Link Manager Protocol)을 활용하여 Bluetooth Connection의 전반적인 동작(link setup, control, security)을 제어한다.
상기 링크 매니저 계층(16)은 아래와 같은 기능을 수행할 수 있다.
- ACL/SCO logical transport, logical link setup 및 control을 한다.
- Detach: connection을 중단하고, 중단 이유를 상대 디바이스에게 알려준다.
- Power control 및 Role switch를 한다.
- Security(authentication, pairing, encryption) 기능을 수행한다.
상기 호스트 컨트롤러 인터페이스 계층(18)은 Host 모듈과 Controller 모듈 사이의 인터페이스 제공하여 Host 가 command와 Data를 Controller에게 제공하게 하며, Controller가 event와 Data를 Host에게 제공할 수 있도록 해준다.
상기 호스트 스택(또는 호스트 모듈, 20)은 논리적 링크 제어 및 적응 프로토콜(L2CAP, 21), 보안 매니저(Security manager, SM, 22), 속성 프로토콜(Protocol, 23), 일반 속성 프로파일(Generic Attribute Profile, GATT, 24), 일반 접근 프로파일(Generic Access Profile, GAP, 25), BR/EDR 프로파일(26)을 포함한다.
상기 논리적 링크 제어 및 적응 프로토콜(L2CAP, 21)은 특정 프로토콜 또는 포로파일에게 데이터를 전송하기 위한 하나의 양방향 채널을 제공할 수 있다.
상기 L2CAP(21)은 블루투스 상위에서 제공하는 다양한 프로토콜, 프로파일 등을 멀티플렉싱(multiplexing)할 수 있다.
블루투스 BR/EDR의 L2CAP에서는 dynamic 채널 사용하며, protocol service multiplexer, retransmission, streaming mode를 지원하고, Segmentation 및 reassembly, per-channel flow control, error control을 제공한다.
상기 보안 매니저는(Security Manager, SM, 22)은 디바이스를 인증하며, 키 분배(key distribution)를 제공하기 위한 프로토콜이다.
상기 일반 속성 프로파일(GATT, 24)은 서비스들의 구성 시에 상기 속성 프로토콜(23)이 어떻게 이용되는지를 설명하는 프로토콜로서 동작 가능할 수 있다. 예를 들어, 상기 일반 속성 프로파일(24)은 ATT 속성들이 어떻게 서비스들로 함께 그룹화되는지를 규정하도록 동작 가능할 수 있고, 서비스들과 연계된 특징들을 설명하도록 동작 가능할 수 있다.
따라서, 상기 일반 속성 프로파일(24) 및 상기 속성 프로토콜(ATT, 23)은 디바이스의 상태와 서비스들을 설명하고, 특징들이 서로 어떻게 관련되며 이들이 어떻게 이용되는지를 설명하기 위하여, 특징들을 사용할 수 있다.
상기 속성 Protocol(23) 및 Profiles(26)은 블루트스 BR/EDR를 이용하는 서비스 (profile)의 정의 및 이들 데이터를 주고 받기 위한 application 프로토콜을 정의하며, 상기 일반 접근 프로파일(Generic Access Profile, GAP, 25)은 디바이스 발견, 연결, 사용자에게 정보를 제공하는 방안을 정의하며, privacy를 제공한다.
상기 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 블루투스 LE 프로토콜 스택은 타이밍이 중요한 무선장치 인터페이스를 처리하도록 동작 가능한 컨트롤러 스택(Controller stack, 30)과 고레벨(high level) 데이터를 처리하도록 동작 가능한 호스트 스택(Host stack, 40)을 포함한다.
먼저, 컨트롤러 스택(30)은 블루투스 무선장치를 포함할 수 있는 통신 모듈, 예를 들어, 마이크로프로세서와 같은 프로세싱 디바이스를 포함할 수 있는 프로세서 모듈을 이용하여 구현될 수 있다.
호스트 스택은 프로세서 모듈 상에서 작동되는 OS의 일부로서, 또는 OS 위의 패키지(package)의 인스턴스 생성(instantiation)으로서 구현될 수 있다.
일부 사례들에서, 컨트롤러 스택 및 호스트 스택은 프로세서 모듈 내의 동일한 프로세싱 디바이스 상에서 작동 또는 실행될 수 있다.
상기 컨트롤러 스택(30)은 물리 계층(Physical Layer, PHY, 32), 링크 레이어(Link Layer, 34) 및 호스트 컨트롤러 인터페이스(Host Controller Interface, 36)를 포함한다.
상기 물리 계층(PHY, 무선 송수신 모듈, 32)은 2.4 GHz 무선 신호를 송수신하는 계층으로 GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) modulation과 40 개의 RF 채널로 구성된 frequency hopping 기법을 사용한다.
블루투스 패킷을 전송하거나 수신하는 역할을 하는 상기 링크 레이어(34)는 3개의 Advertising 채널을 이용하여 Advertising, Scanning 기능을 수행한 후에 디바이스 간 연결을 생성하고, 37개 Data 채널을 통해 최대 257bytes 의 데이터 패킷을 주고 받는 기능을 제공한다.
상기 호스트 스택은 GAP(Generic Access Profile, 40), 논리적 링크 제어 및 적응 프로토콜(L2CAP, 41), 보안 매니저(Security Manager, SM, 42), 속성 프로토콜(Attribute Protocol, ATT, 440), 일반 속성 프로파일(Generic Attribute Profile, GATT, 44), 일반 접근 프로파일(Generic Access Profile, 25), LT 프로파일(46)을 포함할 수 있다. 다만, 상기 호스트 스택(40)은 이것으로 한정되지는 않고 다양한 프로토콜들 및 프로파일들을 포함할 수 있다.
호스트 스택은 L2CAP을 사용하여 블루투스 상위에서 제공하는 다양한 프로토콜, 프로파일 등을 다중화(multiplexing)한다.
먼저, L2CAP(Logical Link Control and Adaptation Protocol, 41)은 특정 프로토콜 또는 프로파일에게 데이터를 전송하기 위한 하나의 양방향 채널을 제공할 수 있다.
상기 L2CAP(41)은 상위 계층 프로토콜들 사이에서 데이터를 다중화(multiplex)하고, 패키지(package)들을 분할(segment) 및 재조립(reassemble)하고, 멀티캐스트 데이터 송신을 관리하도록 동작 가능할 수 있다.
블루투스 LE 에서는 3개의 고정 채널(signaling CH을 위해 1개, Security Manager를 위해 1개, Attribute protocol을 위해 1개)을 사용한다.
반면, BR/EDR(Basic Rate/Enhanced Data Rate)에서는 동적인 채널을 사용하며, protocol service multiplexer, retransmission, streaming mode 등을 지원한다.
SM(Security Manager, 42)은 디바이스를 인증하며, 키 분배(key distribution)를 제공하기 위한 프로토콜이다.
ATT(Attribute Protocol, 43)는 서버-클라이언트(Server-Client) 구조로 상대 디바이스의 데이터를 접근하기 위한 규칙을 정의한다. ATT에는 아래의 6가지의 메시지 유형(Request, Response, Command, Notification, Indication, Confirmation)이 있다.
① Request 및 Response 메시지: Request 메시지는 클라이언트 디바이스에서 서버 디바이스로 특정 정보를 요청하기 위한 메시지이며, Response 메시지는 Request 메시지에 대한 응답 메시지로서, 서버 디바이스에서 클라이언트 디바이스로 전송되는 메시지를 말한다.
② Command 메시지: 클라이언트 디바이스에서 서버 디바이스로 특정 동작의 명령을 지시하기 위해 전송하는 메시지로, 서버 디바이스는 Command 메시지에 대한 응답을 클라이언트 디바이스로 전송하지 않는다.
③ Notification 메시지: 서버 디바이스에서 클라이언트 디바이스로 이벤트 등과 같은 통지를 위해 전송하는 메시지로, 클라이언트 디바이스는 Notification 메시지에 대한 확인 메시지를 서버 디바이스로 전송하지 않는다.
④ Indication 및 Confirm 메시지: 서버 디바이스에서 클라이언트 디바이스로 이벤트 등과 같은 통지를 위해 전송하는 메시지로, Notification 메시지와는 달리, 클라이언트 디바이스는 Indication 메시지에 대한 확인 메시지(Confirm message)를 서버 디바이스로 전송한다.
본 발명은 상기 속성 프로토콜(ATT, 43)을 사용하는 GATT 프로파일에서 긴 데이터 요청 시 데이터 길이에 대한 값을 전송하여 클라이언트가 데이터 길이를 명확히 알 수 있게 하며, UUID를 이용하여 서버로부터 특성(Characteristic) 값을 전송 받을 수 있다.
상기 일반 접근 프로파일(GAP, 45)은 블루투스 LE 기술을 위해 새롭게 구현된 계층으로, 블루투스 LE 디바이스들 간의 통신을 위한 역할 선택, 멀티 프로파일 작동이 어떻게 일어나는지를 제어하는데 사용된다.
또한, 상기 일반 접근 프로파일(45)은 디바이스 발견, 연결 생성 및 보안 절차 부분에 주로 사용되며, 사용자에게 정보를 제공하는 방안을 정의하며, 하기와 같은 attribute의 type을 정의한다.
① Service: 데이터와 관련된 behavior의 조합으로 디바이스의 기본적인 동작을 정의
② Include: 서비스 사이의 관계를 정의
③ Characteristics: 서비스에서 사용되는 data 값
④ Behavior: UUID(Universal Unique Identifier, value type)로 정의된 컴퓨터가 읽을 수 있는 포맷
상기 LE 프로파일(46)은 GATT에 의존성을 가지는 profile 들로 주로 블루투스 LE 디바이스에 적용된다. LE 프로파일(46)은 예를 들면, Battery, Time, FindMe, Proximity, Time, Object Delivery Service 등이 있을 수 있으며, GATT-based Profiles의 구체적인 내용은 하기와 같다.
① Battery: 배터리 정보 교환 방법
② Time: 시간 정보 교환 방법
③ FindMe: 거리에 따른 알람 서비스 제공
④ Proximity: 배터리 정보 교환 방법
⑤ Time: 시간 정보 교환 방법
상기 일반 속성 프로파일(GATT, 44)은 서비스들의 구성 시에 상기 속성 프로토콜(43)이 어떻게 이용되는지를 설명하는 프로토콜로서 동작 가능할 수 있다. 예를 들어, 상기 일반 속성 프로파일(44)은 ATT 속성들이 어떻게 서비스들로 함께 그룹화되는지를 규정하도록 동작 가능할 수 있고, 서비스들과 연계된 특징들을 설명하도록 동작 가능할 수 있다.
따라서, 상기 일반 속성 프로파일(44) 및 상기 속성 프로토콜(ATT, 43)은 디바이스의 상태와 서비스들을 설명하고, 특징들이 서로 어떻게 관련되며 이들이 어떻게 이용되는지를 설명하기 위하여, 특징들을 사용할 수 있다.
이하에서, 블루투스 저전력 에너지(Bluetooth Low Energy:BLE) 기술의 절차(Procedure)들에 대해 간략히 살펴보기로 한다.
BLE 절차는 디바이스 필터링 절차(Device Filtering Procedure), 광고 절차(Advertising Procedure), 스캐닝 절차(Scanning Procedure), 디스커버링 절차(Discovering Procedure), 연결 절차(Connecting Procedure) 등으로 구분될 수 있다.
디바이스 필터링 절차(Device Filtering Procedure)
디바이스 필터링 절차는 컨트롤러 스택에서 요청, 지시, 알림 등에 대한 응답을 수행하는 디바이스들의 수를 줄이기 위한 방법이다.
모든 디바이스에서 요청 수신 시, 이에 대해 응답하는 것이 불필요하기 때문에, 컨트롤러 스택은 요청을 전송하는 개수를 줄여서, BLE 컨트롤러 스택에서 전력 소비가 줄 수 있도록 제어할 수 있다.
광고 디바이스 또는 스캐닝 디바이스는 광고 패킷, 스캔 요청 또는 연결 요청을 수신하는 디바이스를 제한하기 위해 상기 디바이스 필터링 절차를 수행할 수 있다.
여기서, 광고 디바이스는 광고 이벤트를 전송하는 즉, 광고를 수행하는 디바이스를 말하며, 광고자(Advertiser)라고도 표현된다.
스캐닝 디바이스는 스캐닝을 수행하는 디바이스, 스캔 요청을 전송하는 디바이스를 말한다.
BLE에서는, 스캐닝 디바이스가 일부 광고 패킷들을 광고 디바이스로부터 수신하는 경우, 상기 스캐닝 디바이스는 상기 광고 디바이스로 스캔 요청을 전송해야 한다.
하지만, 디바이스 필터링 절차가 사용되어 스캔 요청 전송이 불필요한 경우, 상기 스캐닝 디바이스는 광고 디바이스로부터 전송되는 광고 패킷들을 무시할 수 있다.
연결 요청 과정에서도 디바이스 필터링 절차가 사용될 수 있다. 만약, 연결 요청 과정에서 디바이스 필터링이 사용되는 경우, 연결 요청을 무시함으로써 상기 연결 요청에 대한 응답을 전송할 필요가 없게 된다.
광고 절차(Advertising Procedure)
광고 디바이스는 영역 내 디바이스들로 비지향성의 브로드캐스트를 수행하기 위해 광고 절차를 수행한다.
여기서, 비지향성의 브로드캐스트는 특정 방향으로의 브로드캐스트가 아닌 전(모든) 방향으로의 브로드캐스트를 말한다.
이와 달리, 지향성 브로드 캐스트는 특정 방향으로의 브로드캐스트를 말한다. 비지향성 브로드캐스트는 광고 디바이스와 리스닝(또는 청취) 상태에 있는 디바이스(이하, 리스닝 디바이스라 한다.) 간에 연결 절차 없이 발생한다.
광고 절차는 근처의 개시 디바이스와 블루투스 연결을 확립하기 위해 사용된다.
또는, 광고 절차는 광고 채널에서 리스닝을 수행하고 있는 스캐닝 디바이스들에게 사용자 데이터의 주기적인 브로드캐스트를 제공하기 위해 사용될 수 있다.
광고 절차에서 모든 광고(또는 광고 이벤트)는 광고 물리 채널을 통해 브로드캐스트된다.
광고 디바이스들은 광고 디바이스로부터 추가적인 사용자 데이터를 얻기 위해 리스닝을 수행하고 있는 리스닝 디바이스들로부터 스캔 요청을 수신할 수 있다. 광고 디바이스는 스캔 요청을 수신한 광고 물리 채널과 동일한 광고 물리 채널을 통해, 스캔 요청을 전송한 디바이스로 스캔 요청에 대한 응답을 전송한다.
광고 패킷들의 일 부분으로서 보내지는 브로드캐스트 사용자 데이터는 동적인 데이터인 반면에, 스캔 응답 데이터는 일반적으로 정적인 데이터이다.
광고 디바이스는 광고 (브로드캐스트) 물리 채널 상에서 개시 디바이스로부터 연결 요청을 수신할 수 있다. 만약, 광고 디바이스가 연결 가능한 광고 이벤트를 사용하였고, 개시 디바이스가 디바이스 필터링 절차에 의해 필터링 되지 않았다면, 광고 디바이스는 광고를 멈추고 연결 모드(connected mode)로 진입한다. 광고 디바이스는 연결 모드 이후에 다시 광고를 시작할 수 있다.
스캐닝 절차(Scanning Procedure)
스캐닝을 수행하는 디바이스 즉, 스캐닝 디바이스는 광고 물리 채널을 사용하는 광고 디바이스들로부터 사용자 데이터의 비지향성 브로드캐스트를 청취하기 위해 스캐닝 절차를 수행한다.
스캐닝 디바이스는 광고 디바이스로부터 추가적인 사용자 데이터를 요청 하기 위해, 광고 물리 채널을 통해 스캔 요청을 광고 디바이스로 전송한다. 광고 디바이스는 광고 물리 채널을 통해 스캐닝 디바이스에서 요청한 추가적인 사용자 데이터를 포함하여 상기 스캔 요청에 대한 응답인 스캔 응답을 전송한다.
상기 스캐닝 절차는 BLE 피코넷에서 다른 BLE 디바이스와 연결되는 동안 사용될 수 있다.
만약, 스캐닝 디바이스가 브로드캐스트되는 광고 이벤트를 수신하고, 연결 요청을 개시할 수 있는 개시자 모드(initiator mode)에 있는 경우, 스캐닝 디바이스는 광고 물리 채널을 통해 광고 디바이스로 연결 요청을 전송함으로써 광고 디바이스와 블루투스 연결을 시작할 수 있다.
스캐닝 디바이스가 광고 디바이스로 연결 요청을 전송하는 경우, 스캐닝 디바이스는 추가적인 브로드캐스트를 위한 개시자 모드 스캐닝을 중지하고, 연결 모드로 진입한다.
디스커버링 절차(Discovering Procedure)
블루투스 통신이 가능한 디바이스(이하, ‘블루투스 디바이스’라 한다.)들은 근처에 존재하는 디바이스들을 발견하기 위해 또는 주어진 영역 내에서 다른 디바이스들에 의해 발견되기 위해 광고 절차와 스캐닝 절차를 수행한다.
디스커버링 절차는 비대칭적으로 수행된다. 주위의 다른 디바이스를 찾으려고 하는 블루투스 디바이스를 디스커버링 디바이스(discovering device)라 하며, 스캔 가능한 광고 이벤트를 광고하는 디바이스들을 찾기 위해 리스닝한다. 다른 디바이스로부터 발견되어 이용 가능한 블루투스 디바이스를 디스커버러블 디바이스(discoverable device)라 하며, 적극적으로 광고 (브로드캐스트) 물리 채널을 통해 다른 디바이스가 스캔 가능하도록 광고 이벤트를 브로드캐스트한다.
디스커버링 디바이스와 디스커버러블 디바이스 모두 피코넷에서 다른 블루투스 디바이스들과 이미 연결되어 있을 수 있다.
연결 절차(Connecting Procedure)
연결 절차는 비대칭적이며, 연결 절차는 특정 블루투스 디바이스가 광고 절차를 수행하는 동안 다른 블루투스 디바이스는 스캐닝 절차를 수행할 것을 요구한다.
즉, 광고 절차가 목적이 될 수 있으며, 그 결과 단지 하나의 디바이스만 광고에 응답할 것이다. 광고 디바이스로부터 접속 가능한 광고 이벤트를 수신한 이후, 광고 (브로트캐스트) 물리 채널을 통해 광고 디바이스로 연결 요청을 전송함으로써 연결을 개시할 수 있다.
다음으로, BLE 기술에서의 동작 상태 즉, 광고 상태(Advertising State), 스캐닝 상태(Scanning State), 개시 상태(Initiating State), 연결 상태(connection state)에 대해 간략히 살펴보기로 한다.
광고 상태(Advertising State)
링크 계층(LL)은 호스트 (스택)의 지시에 의해, 광고 상태로 들어간다. 링크 계층이 광고 상태에 있을 경우, 링크 계층은 광고 이벤트들에서 광고 PDU(Packet Data Unit)들을 전송한다.
각각의 광고 이벤트는 적어도 하나의 광고 PDU들로 구성되며, 광고 PDU들은 사용되는 광고 채널 인덱스들을 통해 전송된다. 광고 이벤트는 광고 PDU가 사용되는 광고 채널 인덱스들을 통해 각각 전송되었을 경우, 종료되거나 광고 디바이스가 다른 기능 수행을 위해 공간을 확보할 필요가 있을 경우 좀 더 일찍 광고 이벤트를 종료할 수 있다.
스캐닝 상태(Scanning State)
링크 계층은 호스트 (스택)의 지시에 의해 스캐닝 상태로 들어간다. 스캐닝 상태에서, 링크 계층은 광고 채널 인덱스들을 리스닝한다.
스캐닝 상태에는 수동적 스캐닝(passive scanning), 적극적 스캐닝(active scanning)의 두 타입이 있으며, 각 스캐닝 타입은 호스트에 의해 결정된다.
스캐닝을 수행하기 위한 별도의 시간이나 광고 채널 인덱스가 정의되지는 않는다.
스캐닝 상태 동안, 링크 계층은 스캔윈도우(scanWindow) 구간(duration) 동안 광고 채널 인덱스를 리스닝한다. 스캔인터벌(scanInterval)은 두 개의 연속적인 스캔 윈도우의 시작점 사이의 간격(인터벌)으로서 정의된다.
링크 계층은 스케쥴링의 충돌이 없는 경우, 호스트에 의해 지시되는 바와 같이 스캔윈도우의 모든 스캔 인터벌 완성을 위해 리스닝해야한다. 각 스캔윈도우에서, 링크 계층은 다른 광고 채널 인덱스를 스캔해야한다. 링크 계층은 사용 가능한 모든 광고 채널 인덱스들을 사용한다.
수동적인 스캐닝일 때, 링크 계층은 단지 패킷들만 수신하고, 어떤 패킷들도 전송하지 못한다.
능동적인 스캐닝일 때, 링크 계층은 광고 디바이스로 광고 PDU들과 광고 디바이스 관련 추가적인 정보를 요청할 수 있는 광고 PDU 타입에 의존하기 위해 리스닝을 수행한다.
개시 상태(Initiating State)
링크 계층은 호스트 (스택)의 지시에 의해 개시 상태로 들어간다.
링크 계층이 개시 상태에 있을 때, 링크 계층은 광고 채널 인덱스들에 대한 리스닝을 수행한다.
개시 상태 동안, 링크 계층은 스캔 윈도우 구간 동안 광고 채널 인덱스를 리스닝한다.
연결 상태(connection state)
링크 계층은 연결 요청을 수행하는 디바이스 즉, 개시 디바이스가 CONNECT_REQ PDU를 광고 디바이스로 전송할 때 또는 광고 디바이스가 개시 디바이스로부터 CONNECT_REQ PDU를 수신할 때 연결 상태로 들어간다.
연결 상태로 들어간 이후, 연결이 생성되는 것으로 고려된다. 다만, 연결이 연결 상태로 들어간 시점에서 확립되도록 고려될 필요는 없다. 새로 생성된 연결과 기 확립된 연결 간의 유일한 차이는 링크 계층 연결 감독 타임아웃(supervision timeout) 값뿐이다.
두 디바이스가 연결되어 있을 때, 두 디바이스들은 다른 역할로 활동한다.
마스터 역할을 수행하는 링크 계층은 마스터로 불리며, 슬레이브 역할을 수행하는 링크 계층은 슬레이브로 불린다. 마스터는 연결 이벤트의 타이밍을 조절하고, 연결 이벤트는 마스터와 슬레이브 간 동기화되는 시점을 말한다.
이하에서, 블루투스 인터페이스에서 정의되는 패킷에 대해 간략히 살펴보기로 한다. BLE 디바이스들은 하기에서 정의되는 패킷들을 사용한다.
패킷 포맷(Packet Format)
링크 계층(Link Layer)은 광고 채널 패킷과 데이터 채널 패킷 둘 다를 위해 사용되는 단지 하나의 패킷 포맷만을 가진다.
각 패킷은 프리앰블(Preamble), 접속 주소(Access Address), PDU 및 CRC 4개의 필드로 구성된다.
하나의 패킷이 광고 물리 채널에서 송신될 때, PDU는 광고 채널 PDU가 될 것이며, 하나의 패킷이 데이터 물리 채널에서 전송될 때, PDU는 데이터 채널 PDU가 될 것이다.
광고 채널 PDU (Advertising Channel PDU )
광고 채널 PDU(Packet Data Unit)는 16비트 헤더와 다양한 크기의 페이로드를 가진다.
헤더에 포함되는 광고 채널 PDU의 PDU 타입 필드는 하기 표 1에서 정의된 바와 같은 PDU 타입을 나타낸다.
PDU Type Packet Name
0000 ADV_IND
0001 ADV_DIRECT_IND
0010 ADV_NONCONN_IND
0011 SCAN_REQ
0100 SCAN_RSP
0101 CONNECT_REQ
0110 ADV_SCAN_IND
0111-1111 Reserved
광고 PDU (Advertising PDU )
아래 광고 채널 PDU 타입들은 광고 PDU로 불리고 구체적인 이벤트에서 사용된다.
ADV_IND: 연결 가능한 비 지향성 광고 이벤트
ADV_DIRECT_IND: 연결 가능한 지향성 광고 이벤트
ADV_NONCONN_IND: 연결 가능하지 않은 비 지향성 광고 이벤트
ADV_SCAN_IND: 스캔 가능한 비 지향성 광고 이벤트
상기 PDU들은 광고 상태에서 링크 계층(Link Layer)에서 전송되고, 스캐닝 상태 또는 개시 상태(Initiating State)에서 링크 계층에 의해 수신된다.
스캐닝 PDU (Scanning PDU )
아래 광고 채널 PDU 타입은 스캐닝 PDU로 불리며, 하기에서 설명되는 상태에서 사용된다.
SCAN_REQ: 스캐닝 상태에서 링크 계층에 의해 전송되며, 광고 상태에서 링크 계층에 의해 수신된다.
SCAN_RSP: 광고 상태에서 링크 계층에 의해 전송되며, 스캐닝 상태에서 링크 계층에 의해 수신된다.
개시 PDU (Initiating PDU )
아래 광고 채널 PDU 타입은 개시 PDU로 불린다.
CONNECT_REQ: 개시 상태에서 링크 계층에 의해 전송되며, 광고 상태에서 링크 계층에 의해 수신된다.
데이터 채널 PDU (Data Channel PDU )
데이터 채널 PDU는 16 비트 헤더, 다양한 크기의 페이로드를 가지고, 메시지 무결점 체크(Message Integrity Check:MIC) 필드를 포함할 수 있다.
앞에서 살펴본, BLE 기술에서의 절차, 상태, 패킷 포맷 등은 본 명세서에서 제안하는 방법들을 수행하기 위해 적용될 수 있다.
도 5는 블루투스 저전력 에너지의 GATT(Generic Attribute Profile)의 구조의 일 예를 나타낸 도이다.
상기 도 5를 참조하면 블루투스 저전력 에너지의 프로파일 데이터(Profile Data) 교환을 위한 구조를 살펴볼 수 있다.
구체적으로, GATT(Generic Attribute Profile)는 블루투스 LE 장치간의 서비스(Service), 특성(Characteristic)을 이용해서 데이터를 주고 받는 방법을 정의한 것이다.
일반적으로, 페리페럴(Peripheral) 장치(예를 들면, 센서 장치)가 GATT 서버(Server)역할을 하며, 서비스(Service), 특성(Characteristic)에 대한 정의를 가지고 있다.
데이터를 읽거나 쓰기 위해서 GATT 클라이언트는 GATT 서버로 데이터 요청을 보내게 되며, 모든 동작(Transaction)은 GATT client에서 시작되어 GATT 서버로부터 응답을 받게 된다.
블루투스 LE에서 사용하는 GATT 기반 동작구조는 프로파일(Profile), 서비스(Service), 특성(Characteristic)에 기초하며, 상기 도 5와 같은 수직 구조를 이룰 수 있다.
상기 프로파일(Profile) 하나 또는 그 이상의 서비스들로 구성되어 있으며, 상기 서비스는 하나 이상의 특성 또는 다른 서비스들로 구성되어 있을 수 있다.
상기 서비스(Service)는 데이터를 논리적인 단위로 나누는 역할을 하며 하나 이상의 특성(Characteristic) 또는 다른 서비스들을 포함하고 있을 수 있다. 각 서비스는 UUID(Universal Unique Identifier)라 불리는 16bit 또는 128bit의 구분자를 가지고 있다.
상기 특성(Characteristic)은 GATT 기반 동작 구조에서 가장 하위 단위이다. 상기 특성은 단 하나의 데이터를 포함하며, 상기 서비스와 유사하게 16 bit 또는 128 bit의 UUID를 가지고 있다.
상기 특성은 여러 가지 정보들의 값으로 정의되고, 각각의 정보를 담기 위해서 속성(Attribute) 하나씩을 필요로 한다. 상기 특성 여러 개의 연속된 속성을 사용할 수 있다.
상기 속성(Attribute)는 네 개의 구성 요소로 이루어지며, 아래와 같은 의미를 가진다.
- handle: 속성의 주소
- Type: 속성의 유형
- Value: 속성의 값
- Permission: 속성에 대한 접근 권한
본 발명에서는 상기 블루투스 LE의 GATT기반 동작 구조를 이용하여 센서가 인간의 활동을 측정하여 저장하고, 클라이언트가 상기 센서로부터 저장된 정보를 불러오는 방법을 제안한다.
도 6은 디바이스간 블루투스 LE(Low Energy)를 이용하여 커넥션을 형성하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
상기 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 디바이스(300)와 제 2 디바이스(400)간 블루투스 LE 연결을 위해서 상기 제 1 디바이스(300)는 상기 제 2 디바이스에게 광고 메시지(Advertising Message)를 전송한다(S6010).
상기 광고 메시지는 앞에서 살펴본 바와 같이, 블루투스 LE를 활용해서 자신의 정보를 다른 디바이스에게 제공하기 위해 사용되며, 디바이스가 제공하는 서비스 정보, 사용자 정보 등 다양한 정보가 포함될 수 있다.
상기 제 2 디바이스(400)는 상기 제 1 디바이스(300)가 전송한 상기 광고 메시지에 포함된 정보를 확인 후, 사익 제 1 디바이스(300)에게 블루투스 LE 연결을 요청하기 위한 연결 요청 메시지(Connection request message)를 전송하고(S6020), 상기 제 1 디바이스(300)와 상기 제 2 디바이스(400)는 블루투스 LE(Low Energy) 커넥션을 형성하게 된다(S6030).
이와 같은 방법은, 상기 제 1 디바이스(300) 및/또는 상기 제 2 디바이스(400)에 UI(User Interface)가 존재하지 않는다면, 상기 제 1 디바이스(300)와 상기 제 2 디바이스(400)가 연결을 할 수 없거나, 연결이 어려울 수 있으며, PIN 번호 확인 및 연결 설정 제어가 불가능하다는 단점이 존재한다.
따라서, 본 발명에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 디바이스들의 연결을 제어할 수 있는 UI가 존재하는 제 3 디바이스를 연결을 위한 제어 디바이스로 이용하여 상기 제 1 디바이스(300)와 상기 제 2 디바이스(400)간 연결을 수행하는 방법을 제안한다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 제어 디바이스를 통해서 다른 디바이스간 커넥션 형성을 제어하는 방법을 간략히 나타낸 도이다.
상기 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 디바이스(300)와 제 2 디바이스(400)간 커넥션(Connection)을 형성하기 위해, 제 3 디바이스(500)가 필요하며, 상기 제 3 디바이스(500)가 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)를 제어하기 위해서 새로운 제어 프로토콜이 필요하다.
이하, 상기 제 1 디바이스(300)와 상기 제 2 디바이스(400)간 커넥션 형성을 제어하는 디바이스를 나타내는 제어 디바이스를 상기 제 3 디바이스(500)라고 한다.
상기 제 3 디바이스(500)는 실제 서비스 또는 프로파일을 이용하지 않고 다른 디바이스(예를 들면, 블루투스 디바이스)들의 연결 상태를 제어한다.
이때, 상기 제 3 디바이스(500)는 다른 디바이스들의 연결 상태를 제어하기 위해서는 상기 다른 디바이스들의 정보(예를 들면, 인터페이스 정보, 서비스 정보 등)를 알고 있어야 한다.
도 8은 본 발명의 적용될 수 있는 블루투스 LE(Low Energ) 기술을 통해서 디바이스를 제어하기 위한 GATT(Generic Attribute Profile)의 특성(Characteristic)들의 일 예를 나타낸 도이다.
상기 도 8에 포함된 GATT Data Base에 포함되어있는 특성(Characteristic)에 대한 설명은 아래와 같다.
- Device State: 제어되는 디바이스의 링크 레이어 스테이트(Link Layer State)에 해당하는 Scanning, Standby, Advertising, Initiating, Connection State를 의미하며, 하나의 상태(State) 지정 및 여러 상태(States)를 지정할 수 있다. 기입(Write)를 통해 해당 상태 기능 수행 요청이 가능하며, 판독(read)를 통해 제어되는 디바이스의 현 상태를 파악할 수 있다. 지시(Indication)을 통해 제어되는 디바이스의 상태 변화를 파악할 수 있다.
- Advertising Duration: 디바이스의 Advertising State 동작과 관련된 시간 정보로 디바이스가 다른 상태일 경우에는 해당 값은 의미 없음(Advertising Interval 개념을 포함할 수 있음)
- Scanning Duration: 디바이스의 Scanning State 동작과 관련된 시간 정보로 디바이스가 다른 상태일 경우에는 해당 값은 의미 없음(Scanning Interval 및/또는 Scanning window 개념을 포함할 수 있음)
- Standby Duration: 디바이스의 Standby State 동작과 관련된 시간 정보로 디바이스가 다른 상태일 경우에는 해당 값은 의미 없음
- Initiating Duration: 디바이스의 Initiating State 동작과 관련된 시간 정보로 디바이스가 다른 상태일 경우에는 해당 값은 의미 없음
- Connection Duration: 디바이스의 Initiating State 동작과 관련된 시간 정보로 디바이스가 다른 상태일 경우에는 해당 값은 의미 없음(Connection event Interval, slave latency supervisionTimeout, connection event Transmit Window(size, offset) 개념을 포함할 수 있음)
- Advertising Type: 제어되는 디바이스에게 Advertising 동작을 요청하는 경우, 구체적인 Advertising 동작 방법을 정의(앞에서 살펴본 Advertising Message의 PDU 타입을 설정할 수 있음)
- Scanning Type: 제어되는 디바이스에게 Scanning 동작을 요청하는 경우, 구체적인 Scanning 동작 방법을 정의
- Device State Control Point: 디바이스의 동작 상태를 제어하기 위한 특성(Characteristic)
- Whitelist: 제어되는 디바이스가 연결할 수 있는 디바이스들의 정보로써, 필요한 경우 여러 기기들과 연결을 할 수 있도록 확장 가능
- Whitelist Control Point: 제어되는 디바이스가 관리하는 Whitelist의 관리를 제어하기 위한 기능
- Advertising Filter Policy: Advertiser의 링크 레이어(Link Layer)에서 Whitelist의 이용 방법 정의
- Scanning Filter Policy: Scanner의 링크 레이어(Link Layer)에서 Whitelist의 이용 방법 정의
- Initiator Filter Policy: Initiator의 링크 레이어(Link Layer)에서 Whitelist의 이용 방법 정의
- Connected Service Type: 디바이스가 지원하는 통신 기술 방식(예를 들면, Wi-Fi, Ethernet, Bluetooth BR/EDR, Bluetooth LE 등) 및 서비스 유형(어플리케이션 포함)
도 9 내지 도 18는 본 발명이 적용될 수 있는 각각의 특성(Characteristic)의 일 예를 나타낸 도이다.
상기 도 9는 상기 도 8에 도시된 특성(Characteristic)의 Device State의 일 예를 나타낸 것으로, Device State의 유형은 상기 도 10의 (a)와 같이 현재 디바이스의 상태를 나타내는 Current Device States와 동작 가능한 디바이스의 상태를 나타내는 Operated Device States로 나뉠 수 있으며, 상기 도 9의 (b)에 도시된 Mode를 통해 구별될 수 있다. 예를 들면, 상기 Mode가 ‘0’의 값을 가지면 Current Device State를 나타내고, ‘1’의 값을 가지면 Operated Device States를 나타낼 수 있다.
이때, 상기 mode가 Current Device State를 나타내는 경우에는 현재 디바이스의 상태를 나타내는 1개의 상태 정보만 제공할 수 있고, 상기 mode가 Operated Device States를 나타내는 경우에는 현재 디바이스가 동작할 수 있는 여러 상태 정보를 제공할 수 있다.
예를 들면, 상기 Mode가 Current Device State를 나타내는 경우에는, 상기 도 9의 (b)에 도시된 디바이스 상태를 나타내는 비트들(bits) 중 하나의 비트만 사용가능 하고(상태를 나타내는 특정 비트의 값이 ‘1’로 될 수 있다), Operated Device States를 나타내는 경우에는 여러 비트들을 사용할 수 있다(다수의 비트 값이 ‘1’로 될 수 있다).
상기 도 10는 상기 도 8에 도시된 특성(Characteristic)중 Duration과 관련된 특성을 도시한 것으로 Duration과 관련된 특성은 상기 도 10의 (a)와 같이 Scanning Duration, Standby Duration, Advertising Duration, Initiating Duration, Connecting Duration 등이 있을 수 있다.
상기 도 10의 (a)에 도시된 각 특성은 상기 도 10의 (b)와 같은 포맷을 가질 수 있다. 상기 도 10의 (b)에서 “Mode” 필드는 최대 값인지 최소 값인지 여부를 나타내는 것으로써, 예를 들면 상기 “Mode” 필드가 ‘01’ 값을 가지면 최대 값을, ‘10’ 값을 가지면 최소 값을 나타낼 수 있다.
“Time values” 필드는 Duration의 실제 값을 나타내는 필드이다. 만약 상기 Duration이 64bit인 경우에는 처음 32 bit는 최대 값을 나머지 32 bit는 최소 값을 나타낼 수 있으며, 이 경우 “mode” 필드는 포함되지 않을 수 있다.
상기 도 11 및 상기 도 12는 Advertising 및 Scanning과 관련된 특성들, 즉, Adavertising 및 Scanning의 파라미터(Parameter)들로 상기 도 10에서 설명한 Advertising Duration 및 Scanning Duration도 Advertising 및 Scanning의 파라미터(Parameter)들 중 하나이다.
상기 도 11 및 상기 도 12에 도시된 Advertising 및 Scanning과 관련된 특성들은 상기 도 8에 도시되지는 않았지만 본 발명에서 사용될 수 있는 특성들로, 각각의 특성들은 상기 도 10의 (b)와 같은 포맷을 가질 수 있다.
상기 도 13은 Advertising 또는 Scanning 과정에서 사용되는 채널과 관련된 특성이다. 상기 도 13에 도시된 바와 같이 Channel Info. 특성의 7th bit 및 6th bit는 상기 특성의 정보가 Advertising에서 사용되는지, Scanning에서 사용되는지를 나타낸다. 예를 들면, 상기 7th bit 값이 ‘1’ 이고 6th bit 값이 ‘0’인 경우 상기 Channel Info의 채널 정보는 Advertising에서 사용될 수 있다.
5th bit, 4th bit 및 3rd bit는 2nd bit, 1st bit 및 0th bit에 나타낸 채널들이 어떤 순서로 사용되는지 여부를 나타낸다. 예를 들면, 5th bit 값이 ‘1’이고 4th 및 3rd bit 값이 ‘0’인 경우 2nd bit, 1st bit 및 0th bit에 나타낸 채널들은 임의의 순서대로 사용되게 된다.
상기 도 14는 Connection과 관련된 특성들을 나타내는 Connection Parameter들로, 상기 도 14에 도시된 특성은 Connection Duration을 제외하고는 상기 도 8에 도시되지는 않았지만 본 발명에서 사용될 수 있다.
상기 도 14의 ‘Connection Interval’, ‘Connection Window’, 및 ‘Connection Duration’은 상기 도 10의 (b)와 같은 포맷을 가질 수 있다. 상기 도 10의 (b)에서 “Mode” 필드는 최대 값인지 최소 값인지 여부를 나타내는 것으로써, 예를 들면 상기 “Mode” 필드가 ‘01’ 값을 가지면 최대 값을, ‘10’ 값을 가지면 최소 값을 나타낼 수 있다.
“Time values” 필드는 Duration의 실제 값을 나타내는 필드이다. 만약 상기 Duration이 64bit 인 경우에는 처음 32 bit는 최대 값을 나머지 32 bit는 최소 값을 나타낼 수 있으며, 이 경우 “mode” 필드는 포함되지 않을 수 있다.
상기 도 15의 (a)는 상기 도 8의 ‘Advertising Type’의 구체적인 포맷을 나타내고, 상기 도 15의 (b)는 상기 도 8의 ‘Scanning Type’의 구체적인 포맷을 나타낸다.
제어 디바이스는 상기 도 15의 (a)를 통해 제어되는 디바이스가 Advertising 동작을 하는 경우 전송하는 Advertising Message의 Type을 설정할 수 있고, 상기 도 15의 (b)를 통해 제어되는 디바이스가 Scanning 동작을 하는 경우, Passive Scanning 을 할지 Active Scanning을 할지 여부를 설정할 수 있다.
상기 도 16은 상기 도 8에 도시된 특성(Characteristic)의 ‘Device Status Control Point’의 일 예를 나타내는 것으로써, 제어 디바이스는 상기 ‘Device Status Control Point’ 특성을 통하여 디바이스에게 특정 동작을 지시하여 디바이스를 제어할 수 있다.
상기 도 16에 도시된 ‘Device Status Control Point’특성의 각 동작은 아래와 같이 정의될 수 있다.
- Execute: Device States 에 정의된 state 들을 기기에서 제공 (복수의 states 기능 제공 가능)
- Advertising Start: Advertising 동작을 안하고 있으면 해당 동작 시작
(즉시 해당 기능 시작 and/or 만약 Device States 에서 해당 state 이 비활성화면 활성화 가능)
- Advertising Stop: Advertising 동작을 하고 있으면 해당 동작 종료
(즉시 해당 기능 중단 and/or 만약 Device States 에서 해당 state 이 활성화되어 있다면 비 활성화 가능)
- Scanning Start: Scanning 동작을 안하고 있으면 해당 동작 시작
(즉시 해당 기능 시작 and/or 만약 Device States 에서 해당 state 이 비활성화면 활성화 가능)
- Scanning Stop: Advertising 동작을 하고 있으면 해당 동작 종료
(즉시 해당 기능 중단 and/or 만약 Device States 에서 해당 state 이 활성화되어 있다면 비 활성화 가능)
- Initiating Request: Peer Device와 Connection을 설정
- Initiating Stop: Peer Device와 Connection을 종료
- Refresh Bonding: Bonding 정보를 새로이 갱신 (or 아예 bonding 정보를 삭제할 수 있음.)
- Refresh Security: 두 기기간 security 절차(authentication, authorization, encryption) 재 수행 및 정보(security 절차별 key 값) 갱신
상기 도 17은 상기 도 8에 도시된 특성(Characteristic)의 ‘Whitelist Control Point’의 일 예를 나타내는 것으로써, 상기 특성을 통해서 제어 디바이스는 제어되는 디바이스의 Whitelist를 변경할 수 있다.
또한, 제어 디바이스는 상기 ‘Whitelist Control Point’를 통해서 상기 ‘Whitelist’에 특정 디바이스를 추가, 삭제하거나, 상기 Whitelist의 정보를 다른 디바이스에게 전달하거나 제어 디바이스로 가져올 수 있다.
상기 Whitelist는 연결 가능한 디바이스들의 정보를 나타내는 것으로써, 제어되는 디바이스는 상기 Whitelist에 포함되어 있는 디바이스와 연결을 수행할 수 있다.
상기 도 17에 도시된 ‘Whitelist Control Point’특성의 각 동작은 아래와 같이 정의될 수 있다.
- Clear Whitelist: Whitelist 상의 모든 디바이스 정보를 삭제
- Add in Whitelist: 특정 디바이스의 정보를 Whitelist에 추가
- Delete in Whitelist: 특정 디바이스의 정보를 Whitelist에서 삭제
- Send White Whitelist: 자신이 가진 Whitelist 정보를 전달
- Receive Whitelist: 상대 디바이스의 Whitelist 정보를 가져옴
상기 도 18은 도 8에 도시된 특성(Characteristic)의 ‘Advertising Filter Policy’, ‘Scanning Filter Policy’ 및 ‘Initiating Filter Policy’의 일 예를 나타내는 것으로써, 상기 특정을 통해서 제어 디바이스가 제어되는 디바이스의 Advertising, Scanning 및 Initiating 동작에 Whitelist가 사용될 지 여부를 설정할 수 있다.
‘Advertising Filter Policy’의 경우, Connectable directed advertising인 경우 사용되지 않을 수 있다.
상기 도 18에 도시된 바와 같이, 제어 디바이스는 제어되는 디바이스가 각 특정 동작을 수행하는 경우 Whitelist를 적용하여 상기 특정 동작을 수행할지 여부를 설정할 수 있다. 예를 들면, 제어 디바이스가 상기 특성의 3rd bit 값을 ‘1’로 설정한 경우, 상기 제어되는 디바이스는 Initiating을 위한 Advertising 동작을 수행할 때 상기 Whitelist를 적용하여, 상기 Whitelist에 포함되어 있는 디바이스에게만 Advertising message를 전송할 수 있다.
도 19는 본 발명이 적용될 수 있는 제어 디바이스를 통해서 다른 디바이스의 연결을 제어하는 방법의 일 예를 간략히 나타낸 흐름도이다.
상기 도 19를 참조하면, 제어 디바이스가 제어되는 디바이스의 특성 값을 설정하여 제어되는 디바이스가 특정 디바이스와 연결을 수행하도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어 디바이스인 제 3 디바이스는 제어되는 디바이스인 제 1 디바이스로부터 광고 메시지(Advertising Message)를 수신한다(S19010). 이때, 상기 광고 메시지는 광고 PDU(Pack Data Unit), 광고 패킷, 광고, 광고 프레임, 광고 물리 채널 PDU 등으로 표현될 수 있다.
상기 광고 메시지는 상기 제 1 디바이스가 지원하는 서비스 정보, 상기 제 1 디바이스와 관련된 정보 및 상기 제 1 디바이스의 역할(role) 정보를 포함할 수 있다.
상기 광고 메시지를 통해서 상기 제 1 디바이스의 정보를 획득한 상기 제 3 디바이스는 상기 제 1 디바이스로 연결 요청 메시지를 전송하여 블루투스 LE연결을 수행하게 된다(S19020).
상기 제 1 디바이스와 블루투스 LE를 통해서 연결된 상기 제 3 디바이스는 상기 제 1 디바이스가 다른 디바이스와 연결할 수 있도록 상기 제 1 디바이스의 특성(Characteristic)값을 설정할 수 있다(S19030).
이때, 상기 특정 값은 상기 도 8 내지 도 18에서 살펴본 특성 값들 일 수 있다.
이후, 상기 제 3 디바이스는 설정된 특성 값을 기초로 상기 제 1 디바이스에게 다른 디바이스와 연결을 수행하라는 지시를 할 수 있으며(S19040), 상기 제 1 디바이스는 설정된 특성 값을 기초로 다른 디바이스와 연결을 수행하게 된다.
이때, 상기 제 1 디바이스는 블루투스 LE 뿐만 아니라 다른 네트워크 통신 기술(예를 들면, WI-FI, NFC, WI-Fi Direct, Bluetooth BR/EDR)을 통해 연결을 수행할 수 있다.
이와 같은 방법을 통해서 상기 제 3 디바이스는 상기 제 1 디바이스가 UI가 없더라도 다른 디바이스와 연결을 할 수 있도록 제어할 수 있다.
도 20는 본 발명의 실시예에 따른 제어 디바이스를 통해서 다른 디바이스의 연결을 제어하는 방법의 또 다른 일 예를 나타낸다.
상기 도 20을 참조하면, 제어 디바이스인 제 3 디바이스는 제어 되는 디바이스인 제 1 디바이스의 상태와 관련된 특성을 설정하여 상기 제 1 디바이스가 제 2 디바이스와 연결을 수행하도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 제 3 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스로부터 광고 메시지를 수신할 수 있다(S20010).
이때, 상기 광고 메시지는 광고 PDU(Pack Data Unit), 광고 패킷, 광고, 광고 프레임, 광고 물리 채널 PDU 등으로 표현될 수 있다.
상기 광고 메시지는 상기 제 1 디바이스가 지원하는 서비스 정보, 상기 제 1 디바이스와 관련된 정보 및 상기 제 1 디바이스의 역할(role) 정보를 포함할 수 있다.
만약, 상기 제 1 디바이스(300)가 연결 제어와 관련된 서비스를 지원하는 경우, 상기 제 1 디바이스(300)는 상기 광고메시지에 상기 연결 제어와 관련된 서비스 정보를 포함하여 전송할 수 있다.
상기 광고 메시지로부터 획득한 상기 제 1 디바이스(300)의 정보를 기초로 상기 제 3 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300)와 블루투스 LE를 통한 연결을 위해 연결 요청 메시지를 상기 제 1 디바이스(300)로 전송한다(S20020).
상기 연결 요청 메시지를 통해 상기 제 1 디바이스(300)와 연결된 상기 제 3 디바이스(300)는 상기 제 1 디바이스(300) 상태를 설정하기 위해 상기 제 1 디바이스(300)로 상기 도 8 및 상기 도 9에서 살펴본 특성 ‘Device State’의 기입(Write)을 요청한다(S20030).
상기 ’Device State’는 상기 도 10에서 살펴본 바와 같이, Device의 현재 동작하고 있는 상태 또는 동작 가능한 상태를 나타내주는 특성이다.
이하, 상기 제 3 디바이스(500)가 상기 단계(S20030)을 통해서 ‘Device State’ 특성의 0th bit 및 2nd bit를 ‘1’로 기입(write)을 요청한 경우, 즉, 상기 제 1 디바이스(300)가 Scanning과 Advertising 동작이 가능하도록 설정한 경우를 예로 들어 설명하도록 한다.
이후, 상기 제 3 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300)의 Scanning 동작 시간을 설정하기 위해 상기 제 1 디바이스(300)로 ‘Scanning Duration’의 기입(write)을 요청한다(S20040).
상기 ‘Scanning Duration’은 상기 도 8 및, 도 10 및 도 12에서 살펴본 바와 같이 상기 제 1 디바이스(300)가 설정된 시간 동안 Scanning 동작을 하도록 설정할 수 있다.
이와 같은 방법을 통해서 Scanning Duration뿐만 아니라 Scanning Interval, Scan Window 및 Scanning 횟수 등을 설정할 수 있다.
이후, 상기 제 3 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300)의 Advertising 동작 시간을 설정하기 위해 상기 제 1 디바이스(300)로 ‘Advertising Duration’의 기입(write)을 요청한다(S20050).
상기 ‘Advertising Duration’은 상기 도 8 및, 도 10 및 도 11에서 살펴본 바와 같이 상기 제 1 디바이스(300)가 설정된 시간 동안 Advertising 동작을 하도록 설정할 수 있다.
이와 같은 방법을 통해서 Advertising Duration뿐만 아니라 Advertising Interval, Advertising Window 및 Advertising 횟수 등을 설정할 수 있다.
상기 제 1 디바이스(300)의 연결과 관련된 특성을 설정한 상기 제 3 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300)가 상기 제 2 디바이스(400)와 연결을 수행할 것을 지시하기 위해, 특성 ‘Device State Control Point’의 ‘0x06’에 기입(write)을 요청한다(S20060).
이후, 상기 제 1 디바이스(300)는 상기 제 3 디바이스(500)에 의해 설정된 바에 따라 Scanning 및 Advertising 동작을 수행하여 상기 제 2 디바이스(400)와 연결을 수행하게 된다.
도 21는 본 발명의 실시예에 따른 제어 디바이스를 통해서 다른 디바이스의 연결을 제어하는 방법의 또 다른 일 예를 나타낸다.
상기 도 21을 참조하면, 제어 디바이스인 제 3 디바이스는 제어 되는 디바이스인 제 1 디바이스의 Advertising 동작과 관련된 특성을 설정하여 상기 제 1 디바이스가 Advertising 동작을 수행하도록 제어할 수 있다.
먼저, 상기 도 21의 단계(S21010) 및 단계(S21020)은 상기 도 20의 단계(S20010) 및 단계(S20020)과 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.
상기 제 1 디바이스(300)와 연결된 제 3 디바이스(500)는 상기 도 8 및 상기 도 11에서 살펴본 GATT의 특성 중 Advertising Parameter를 설정 하기 위해서 상기 제 1 디바이스(300)에게 기입 요청을 전송할 수 있다.
예를 들면, 상기 제 3 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300)의 광고 메시지 전송 간격 및 횟수를 설정하기 위해서 상기 제 1 디바이스(300)로 ‘Advertising Interval’ 및 ‘Advertising Event’ 특성의 기입을 요청할 수 있다(S21030).
이후, 상기 제 3 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300)의 광고 메시지 타입 및 광고 동작을 수행할 채널을 설정하기 위해서, 상기 제 1 디바이스(300)에게 ‘Advertising Type’ 및 ‘Advertising Channel’ 특성의 기입(write)을 요청할 수 있다(S21040, S21050).
이를 통해, 상기 제 1 디바이스(300)의 광고 메시지 타입, 전송 간격, 전송 횟수 및 광고 메시지를 전송할 채널을 설정한 상기 제 3 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300)가 Advertising 동작을 수행하도록 지시할 수 있다. 즉, 상기 제 3 디바이스(500)는 ‘Device State Control Point’ 특성의 ‘0x02’에 기입(write)을 요청한다(S21060).
상기 제 3 디바이스(500)로부터 Advertising 동작을 수행하라는 특성의 기입 요청을 받은 상기 제 1 디바이스(300)는 상기 'Device State Control Point' 특성의 '0x02'에 Advertising 동작을 수행하도록 기입(write)하고, 상기 제 2 디바이스(400)로 광고 메시지를 전송한다(S21070).
이와 같은 방법을 통해서 상기 제 3 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300)가 Advertising 동작을 수행하도록 제어할 수 있다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 제어 디바이스를 통해서 다른 디바이스의 연결을 제어하는 방법의 또 다른 일 예를 나타낸다.
상기 도 22을 참조하면, 제어 디바이스인 제 3 디바이스는 제어 되는 디바이스인 제 2 디바이스의 Scanning과 관련된 특성을 설정하여 상기 제 2 디바이스가 Scanning 동작을 수행하도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 제 3 디바이스(500)는 상기 제 2 디바이스(400)로부터 광고 메시지를 수신할 수 있다(S22010).
이때, 상기 광고 메시지는 광고 PDU(Pack Data Unit), 광고 패킷, 광고, 광고 프레임, 광고 물리 채널 PDU 등으로 표현될 수 있다.
상기 광고 메시지는 상기 제 1 디바이스가 지원하는 서비스 정보, 상기 제 1 디바이스와 관련된 정보 및 상기 제 1 디바이스의 역할(role) 정보를 포함할 수 있다.
만약, 상기 제 2 디바이스(400)가 연결 제어와 관련된 서비스를 지원하는 경우, 상기 제 2 디바이스(400)는 상기 광고메시지에 상기 연결 제어와 관련된 서비스 정보를 포함하여 전송할 수 있다.
상기 광고 메시지로부터 획득한 상기 제 2 디바이스(400)의 정보를 기초로 상기 제 3 디바이스(500)는 상기 제 2 디바이스(400)와 블루투스 LE를 통한 연결을 위해 연결 요청 메시지를 상기 제 2 디바이스(400)로 전송한다(S22020).
상기 제 2 디바이스(400)와 연결된 제 3 디바이스(500)는 상기 도 8, 도 12 및 도 15에서 살펴본 GATT의 특성 중 Scanning Parameter를 설정 하기 위해서 상기 제 2 디바이스(400)에게 기입 요청을 전송할 수 있다.
예를 들면, 상기 제 3 디바이스(500)는 상기 제 2 디바이스(400)의 Scanning 동작의 수행 간격 및 횟수를 설정하기 위해서 상기 제 2 디바이스(400)로 ‘Scanning Interval’ 및 ‘Scanning Event’ 특성의 기입을 요청할 수 있다(S22030).
이후, 상기 제 3 디바이스(500)는 상기 제 2 디바이스(300)의 Scanning 동작의 타입 및 Scanning 동작을 수행할 채널을 설정하기 위해서, 상기 제 2 디바이스(400)에게 ‘Scanning Type’ 및 ‘Scanning Channel’ 특성의 기입(write)을 요청할 수 있다(S22040, S22050).
이를 통해, 상기 제 2 디바이스(400)의 Scanning 동작의 타입, 동작 간격, 동작 횟수 및 Scanning 동작을 수행할 채널을 설정한 상기 제 3 디바이스(500)는 상기 제 2 디바이스(400)가 Scanning 동작을 수행하도록 지시할 수 있다. 즉, 상기 제 3 디바이스(500)는 ‘Device State Control Point’ 특성의 ‘0x03’에 기입(write)을 요청한다(S22060).
이후, 상기 제 2 디바이스(400)는 상기 제 3 디바이스(500)의 설정에 따라 스캐닝 동작을 수행하게 된다, 예를 들면, Scanning Interval 중 Scanning Window 시간만큼 Scanning을 수행하고 나머지 시간은 Scanning을 수행하지 않을 수 있다.
이후, 상기 제 2 디바이스(400)의 스캐닝 동작을 중단시키는 경우, 상기 제 3 디바이스(500)는 ‘Device State Control Point’ 특성의 ‘0x04’에 기입(write)을 요청하여 상기 제 2 디바이스(400)의 Scanning 동작의 중단을 요청할 수 있다(S22070).
도 23는 본 발명의 실시예에 따른 제어 디바이스를 통해서 다른 디바이스의 연결을 제어하는 방법의 또 다른 일 예를 나타낸다.
상기 도 23을 참조하면, 제어 디바이스인 제 3 디바이스는 제어 되는 디바이스인 제 1 디바이스의 Connection과 관련된 특성을 설정하여 상기 제 1 디바이스가 제 2 디바이스와 Connection을 수행하도록 제어할 수 있다.
먼저 상기 도 23의 단계(S23010) 및 단계(S23020)은 상기 도 20의 단계(S20010) 및 단계(S20020)과 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.
상기 제 1 디바이스(300)와 연결된 제 3 디바이스(500)는 상기 도 8, 도 14에서 살펴본 Connection Parameter들을 설정 하기 위해서 상기 제 1 디바이스(400)에게 기입 요청을 전송할 수 있다(S23030).
예를 들면, 상기 도 14에서 살펴본 Connection Parameter들 중에 ‘Peer Device’, ‘Connection Interval’ 및 ‘Connection Event’ 특성의 기입을 요청할 수 있다.
이후, 상기 제 3 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300)에게 ‘Peer Device’에 설정되어 있는 디바이스(이하, 제 2 디바이스)와 Initiating 동작을 수행할 것을 지시하기 위해서 상기 제 1 디바이스(300)로 ‘Device State Control Point’ 특성의 ‘0x06’에 기입(write)을 요청한다(S23040).
이후, 상기 제 1 디바이스(300)는 상기 제 3 디바이스(500)의 Connection Parameter들의 설정에 따라 Initiating 동작을 수행하여 상기 제 2 디바이스(400)와 연결되게 된다(S23050)
도 24은 본 발명의 제어 디바이스를 통해서 다른 디바이스의 연결을 제어하는 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
상기 도 24를 참조하면, 제어 디바이스인 제 3 디바이스는 제어 되는 디바이스인 제 1 디바이스 및 제 2 디바이스의 Advertising 및 Scanning Type을 설정하여 상기 제 1 디바이스와 상기 제 2 디바이스가 연결될 수 있도록 제어할 수 있다.
먼저, 상기 도 24의 단계(S24010)은 상기 도 20의 단계(S20010)과, 단계(S24020) 및 단계(S24030)은 상기 도 22의 단계(S22010) 및 단계(S22020)과 동일하므로 설명을 생략 하도록 한다.
이후, 상기 단계(S24010)을 통해서 상기 제 1 디바이스(300)의 정보 획득한 상기 제 3 디바이스(500)는, 상기 제 1 디바이스(300)와 블루투스 LE를 통한 연결을 위해 연결 요청 메시지를 상기 제 1 디바이스(300)로 전송한다(S24040).
상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)와 블루투스 LE를 통해서 연결된 상기 제 3 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300)의 Advertising 동작의 Type을 설정하기 위해 상기 도 15에서 살펴본 ‘Advertising Type’ 특성의 기입(write)을 상기 제 1 디바이스(300)에게 요청한다(S24050).
본 실시예에서 상기 ‘Advertising Type’ 특성 외에 상기 도 11의 Advertising Parameter들도 사용될 수 있으며, 별도의 설정 절차가 없는 경우 default 값을 가지고 동작할 수 있다.
이후, 상기 제 3 디바이스(500)는 상기 제 2 디바이스(400)의 Scanning 동작의 Type을 설정하기 위해 상기 도 15에서 살펴본 ‘Scanning Type’ 특성의 기입(write)을 상기 제 2 디바이스(400)에게 요청한다(S24060). 상기 도 15에서 설명한 바와 같이 ‘Scanning Type’ 특성을 통해서 상기 제 2 디바이스(400)가 Passive Scanning 동작을 수행할지, Active Scanning 동작을 수행할 지 설정할 수 있다.
또한, 본 실시예에서 상기 ‘Scanning Type’ 특성 외에 상기 도 12의 Scanning Parameter들도 사용될 수 있으며, 별도의 설정 절차가 없는 경우 default 값을 가지고 동작할 수 있다.
또한, 설정된 ‘Scanning Type’ 및 상기 도 8에서 살펴본 ‘Whitelist’ 또는 ‘Peer Device’ 의 정보를 통해서 다양한 연결 설정 동작, 예를 들면, Auto, General, Selective, Direction Connection 동작을 수행할 수 있다.
이후, 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)는 상기 제 3 디바이스(500)에 의해 설정된 바에 따라 Advertising 및 Scanning 동작을 수행하게 된다.
예를 들면, 상기 제 1 디바이스(300)는 제 3 디바이스(500)에 의해 설정된 Type에 따라 Advertising Message를 상기 제 2 디바이스(400)에게 전송하고(S24070), 상기 제 2 디바이스(400)는 상기 제 3 디바이스(500)에 의해 ‘Active Scanning’으로 동작하는 경우, 상기 제 1 디바이스(300)에게 연결 요청 메시지를 전송하게 된다(S24080).
도 25은 본 발명의 제어 디바이스를 통해서 다른 디바이스의 연결을 제어하는 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
상기 도 25를 참조하면, 제어 디바이스인 제 3 디바이스는 제어되는 디바이스인 제 1 디바이스의 연결 가능한 디바이스 리스트를 설정하여 상기 제 1 디바이스의 연결을 제어할 수 있다.
먼저, 상기 도 25의 단계(S25010) 및 단계(S25020)은 상기 도 20의 단계(S20010) 및 단계(S20020)과 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.
상기 제 1 디바이스(300)와 연결된 제 3 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300)가 연결 가능한 디바이스의 정보를 전송 받기 위해서, 상기 제 1 디바이스(300)에게 ‘Whitelist’ 특성의 판독(read) 요청을 한다(S25030).
상기 ‘Whitelist’는 상기 제 1 디바이스(300)가 연결 가능한 디바이스들의 정보를 포함하고 있으며, 상기 제 1 디바이스(300)는 상기 ‘Whitelist’에 포함(또는 등록)된 하나 또는 그 이상의 디바이스들과 앞에서 살펴본 Advertising, Scanning 또는 Initiating 동작을 수행할 수 있다.
상기 제 3 디바이스(500)로부터 상기 ‘Whitelist’ 특성의 판독 요청을 받은 상기 제 1 디바이스(300)는 상기 ‘Whitelist’에 포함(또는 등록)된 하나 또는 그 이상의 디바이스들의 정보를 상기 제 3 디바이스(500)에게 전송한다(S25040). 이때, 상기 ‘Whitelist’에 포함(또는 등록)된 하나 또는 그 이상의 디바이스들의 정보는 Read Response Message 또는 L2CAP Channel을 통해서 전송될 수 있다.
상기 제 1 디바이스(300)의 ‘Whitelist’ 정보를 획득한 상기 제 3 디바이스(500)는 상기 ‘Whitelist’에 상기 제 2 디바이스(400)가 포함(또는 등록)되어 있지 않는 경우, 상기 제 2 디바이스(400)의 정보를 상기 ‘Whitelist’에 포함(또는 등록)시키기 위해 상기 제 1 디바이스(300)에게 상기 도 8 및 상기 도 17에서 살펴본 ‘Whitelist Control Point’ 특성의 기입을 요청한다(S25050).
즉, 상기 제 3 디바이스(500)는 상기 ‘Whitelist Control Point’ 특성의 ‘0x02’에 기입을 요청하여 상기 제 2 디바이스의 정보를 상기 ‘Whitelist’에 포함시킬 수 있다.
이후, 상기 제 3 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300)와 상기 제 2 디바이스(400)가 자동적으로 연결을 수행할 수 있도록 상기 도 8및 상기 도 18에서 살펴본 ‘Filter Policy’ 특성의 ‘3rd bit’의 기입을 요청한다(S25060).
상기 ‘Filter Policy’ 특성의 ‘3rd bit’는 상기 제 1 디바이스(300)가 Initiating 동작을 수행하는 경우, 상기 ‘Whitelist’에 포함된 하나 또는 그 이상의 디바이스로부터 전송되는 광고 메시지만 수신할 수 있다.
이후, 상기 제 2 디바이스(400)로부터 광고 메시지가 전송되는 경우(S25070), 상기 제 1 디바이스(300)는 상기 제 2 디바이스(400)의 정보가 Whitelist에 포함되어 있으므로, 이를 수신하여 상기 제 2 디바이스(400)로 연결 요청 메시지를 전송하여 Initiating 동작을 수행할 수 있다(S25080).
본 발명의 또 다른 실시예로, 상기 ‘Whitelist’의 반대 개념인 ‘Blacklist’를 통해서 연결을 제어할 수 있다.
즉, 상기 제 3 디바이스(500)는 하나 또는 그 이상의 연결 불가 디바이스의 정보를 포함하는 ‘Blacklist’ 특성에 특정 디바이스의 정보를 추가 또는 삭제하여 상기 제 1 디바이스(300) 및/또는 상기 제 2 디바이스(400)의 연결을 제어할 수 있다.
예를 들면, 상기 제 1 디바이스(300) 및/또는 상기 제 2 디바이스(400)의 ‘Blacklist’ 특성에 특정 디바이스의 정보를 포함(또는 등록) 시켜 상기 특정 디바이스와 연결을 수행하지 못하도록 할 수 있다.
도 26은 본 발명의 제어 디바이스를 통해서 디바이스의 연결을 제어하는 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
상기 도 26을 참조하면 제어 디바이스인 제 3 디바이스는 제어되는 디바이스인 제 1 디바이스가 Advertising 동작을 수행하는 시간을 설정할 수 있으며, 상기 제 1 디바이스는 설정된 시간 동안 Advertising 동작을 수행하여 제 3 디바이스와 연결될 수 있다.
먼저, 상기 도 26의 단계(S26010) 및 단계(S26020)은 상기 도 20의 단계(S20010) 및 단계(S20020)과 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.
이후, 상기 제 3 디바이스는 상기 제 1 디바이스가 Advertising 동작을 수행하는 시간을 설정하기 위해 상기 도 8및 상기 도 10에서 살펴본 ‘Advertising Duration’ 특성의 기입을 요청할 수 있다(S26030).
이때, 상기 제 3 디바이스(500)는 상기 ‘Advertising Duration’을 특정 시간 동안, 예를 들면, AM 3:00 부터 AM 3:10 동안 수행되도록 설정할 수 있다.
상기 제 3 디바이스(500)에 의해서 ‘Advertising Duration’의 기입 요청을 받은 상기 제 1 디바이스(300)는 요청 받은 ‘Advertising Duration’ 값으로 ‘Advertising Duration’을 설정하고, 설정된 구간에서 광고 메시지를 전송하여 Advertising 동작을 수행할 수 있다(S26040).
즉, 상기 제 3 디바이스(500)와 상기 제 1 디바이스(300)간 일정 시간 동안 데이터 송수신이 없어 블루투스 LE의 연결이 종료된 경우, 상기 제 1 디바이스(300)는 상기 제 3 디바이스(500)에 의해서 설정된 Adverting Duration 기간 동안 상기 제 3 디바이스(500)로 광고 메시지를 전송할 수 있다.
이때, 상기 제 1 디바이스(300)는 설정된 ‘Advertising Duration’ 동안 다른 디바이스들로부터 전송되는 연결 요청 메시지를 수신할 수 있지만, 그 외의 구간에서는 다른 디바이스들로부터 전송되는 연결 요청 메시지를 수신할 수 없고 슬립 모드(Sleep Mode)로 동작할 수 있다.
상기 ‘Advertising Duration’ 동안 상기 제 1 디바이스(300)로부터 광고 메시지를 수신한 상기 제 3 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300)와 블루투스 LE를 통한 연결을 위해 상기 제 1 디바이스(300)로 연결 요청 메시지를 전송하여 상기 제 1 디바이스(300)와 연결을 수행한다(S26050).
이와 같은 방법을 통해서 상기 제 3 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300)의 Advertising Duration을 설정하여, 추후 상기 제 1 디바이스(300)와의 연결이 종료되더라도 다시 블루투스 LE를 통해서 연결될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예로, 상기 제 1 디바이스(300)가 상기 Advertising Duration 동안 상기 제 3 디바이스(500)가 아닌 다른 디바이스로 광고 메시지를 전송하도록 설정하여 상기 다른 디바이스와 블루투스 LE를 통한 연결을 수행하도록 설정할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
본 명세서는 블루투스 데이터 송수신에 관한 것으로서, 특히 블루투스 LE(Low Energy) 기술을 이용하여 디바이스간 페어링 및 연결을 제어할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.

Claims (18)

  1. 블루투스 LE(Low Energy)를 이용하여 제 1 디바이스 와 제 2 디바이스의 연결(Connection)을 제어하기 위한 방법에 있어서, 제 3 디바이스에서 수행되는 방법은,
    상기 제 1 디바이스로부터 상기 제 1 디바이스를 제어하기 위한 서비스와 관련된 정보를 포함하는 광고 메시지(Advertising message)를 수신하는 단계;
    상기 광고 메시지에 기초하여 상기 제 1 디바이스와 연결(Connection)을 수행하는 단계;
    상기 연결된 상기 제 1 디바이스로 상기 제 1 디바이스가 연결 가능한 디바이스의 리스트를 나타내는 화이트리스트(Whitelist)에 포함되어 있는 하나 또는 그 이상의 디바이스 정보를 요청하는 단계;
    상기 제 1 디바이스로부터 상기 하나 또는 그 이상의 디바이스 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 하나 또는 그 이상의 디바이스 정보에 상기 제 2 디바이스를 나타내는 제 2 디바이스 정보가 포함되어 있는 경우, 상기 제 1 디바이스로 상기 제 2 디바이스와의 연결을 지시하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광고 메시지는, 상기 제 1 디바이스가 상기 제 2 디바이스와 연결을 수행할 때의 역할을 나타내는 역할 정보를 더 포함하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 이상의 디바이스 정보에 상기 제 2 디바이스 정보가 포함되어 있지 않은 경우, 상기 화이트리스트(Whitelist)에 상기 제 2 디바이스 정보의 추가를 요청하는 단계를 더 포함하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 디바이스에게 상기 제 2 디바이스로 광고 메시지, 상기 제 2 디바이스의 추가 정보를 요청하기 위한 스캔 요청 메시지 또는 상기 제 2 디바이스와 연결을 위한 연결 요청 메시지의 전송을 지시하는 단계를 더 포함하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 디바이스가 상기 제 2 디바이스로 전송하는 광고 메시지의 타입을 설정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 디바이스가 상기 제 2 디바이스로 전송하는 광고 메시지의 파라미터를 설정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 파라미터는, 상기 광고 메시지가 전송되는 시간, 전송되는 간격(interval) 또는 전송되는 채널 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 디바이스가 상기 제 2 디바이스의 추가 정보를 요청하기 위해서 상기 제 2 디바이스로 전송하는 스캔 요청 메시지의 파라미터를 설정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 파라미터는, 상기 스캔 요청 메시지가 전송되는 구간(duration), 전송되는 간격(interval), 전송되는 채널 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  10. 블루투스 LE(Low Energy)를 이용하여 제 1 디바이스 와 제 2 디바이스의 연결(Connection)을 제어하기 위한 제 3 디바이스에서, 상기 제 3 디바이스는,
    외부와 무선 또는 유선으로 통신하기 위한 통신부; 및
    상기 통신부와 기능적으로 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는,
    상기 제 1 디바이스로부터 상기 제 1 디바이스를 제어하기 위한 서비스와 관련된 정보를 포함하는 광고 메시지(Advertising message)를 수신하고,
    상기 광고 메시지에 기초하여 상기 제 1 디바이스와 연결(Connection)을 수행하며,
    상기 연결된 상기 제 1 디바이스로 상기 제 1 디바이스가 연결 가능한 디바이스의 리스트를 나타내는 화이트리스트(Whitelist)에 포함되어 있는 하나 또는 그 이상의 디바이스 정보를 요청하고,
    상기 제 1 디바이스로부터 상기 하나 또는 그 이상의 디바이스 정보를 수신하며,
    상기 하나 또는 그 이상의 디바이스 정보에 상기 제 2 디바이스를 나타내는 제 2 디바이스 정보가 포함되어 있는 경우, 상기 제 1 디바이스로 상기 제 2 디바이스와의 연결을 지시하도록 제어하는 디바이스.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 광고 메시지는, 상기 제 1 디바이스가 상기 제 2 디바이스와 연결을 수행할 때의 역할을 나타내는 역할 정보를 더 포함하는 디바이스.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 하나 또는 그 이상의 디바이스 정보에 상기 제 2 디바이스 정보가 포함되어 있지 않은 경우, 상기 화이트리스트(Whitelist)에 상기 제 2 디바이스 정보의 추가를 요청하도록 제어하는 디바이스.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 제 1 디바이스에게 상기 제 2 디바이스로 광고 메시지, 상기 제 2 디바이스의 추가 정보를 요청하기 위한 스캔 요청 메시지 또는 상기 제 2 디바이스와 연결을 위한 연결 요청 메시지의 전송을 지시하도록 제어하는 디바이스.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 제 1 디바이스가 상기 제 2 디바이스로 전송하는 광고 메시지의 타입을 설정하도록 제어하는 디바이스.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 제 1 디바이스가 상기 제 2 디바이스로 전송하는 광고 메시지의 파라미터를 설정하도록 제어하는 디바이스.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 파라미터는, 상기 광고 메시지가 전송되는 시간, 전송되는 간격(interval) 또는 전송되는 채널 중 적어도 하나를 포함하는 디바이스.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 제 1 디바이스가 상기 제 2 디바이스의 추가 정보를 요청하기 위해서 상기 제 2 디바이스로 전송하는 스캔 요청 메시지의 파라미터를 설정하도록 제어하는 디바이스.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 파라미터는, 상기 스캔 요청 메시지가 전송되는 구간(duration), 전송되는 간격(interval), 전송되는 채널 중 적어도 하나를 포함하는 디바이스.
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