WO2016117926A1 - 무선 통신 시스템에서 디스커버리를 수행하기 위한 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 디스커버리를 수행하기 위한 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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WO2016117926A1
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임진권
최진구
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엘지전자(주)
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Definitions

  • the present disclosure relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method of performing discovery using Bluetooth.
  • Bluetooth is one of the representative short-range wireless technologies that exchange information by connecting various devices (smartphones, PCs, earphones, headphones, etc.).
  • Bluetooth standard technology is divided into BR / EDR (Basic Rate / Enhanced Data Rate) and LE (Low Energy).
  • Bluetooth Low Energy (hereinafter referred to as “BLE”) is a technology released since Bluetooth Specification V4.0, and is designed to achieve higher energy efficiency than Bluetooth.
  • IoT Internet of Things
  • an object of the present invention is to provide a method for searching only devices existing within a certain range by using a direction detecting sensor such as a geomagnetic sensor.
  • the present disclosure provides a method for performing discovery in a wireless communication system, the method performed by a first device, comprising: turning on a direction based discovery mode; Obtaining first direction information related to a user from a second device, wherein the first direction information is information indicating a user's heading direction or a user's viewing direction; Exchanging second direction information associated with a location of one or more peripheral devices with a third device; And performing discovery on a peripheral device existing in a specific direction among the peripheral devices based on the first direction information and the second direction information.
  • the obtaining of the first direction information may include transmitting a direction request message for requesting the first direction information to the second device; And receiving a direction response message in response to the direction request message from the second device.
  • the exchanging of the second direction information may include transmitting a location information request message for requesting the second direction information to the third device; And receiving a location information response message in response to the location information request message from the third device.
  • the discovery method may include requesting, by the third device, reference direction information, which is a reference for determining a direction in which the peripheral devices are located; And receiving the reference direction information from the third device.
  • the first direction information and the second direction information may include at least one of a direction parameter or a direction angle parameter.
  • the acquiring of the first direction information may include receiving the first direction information from the second device at predetermined time intervals.
  • the second device may be a geomagnetic sensor for measuring the first direction information or a device including the geomagnetic sensor.
  • the direction parameter is characterized in that any one of the north, south, east, west, northeast, northwest, southeast or southwest.
  • the direction angle parameter is characterized in that it has a value between 0 degrees and 360 degrees.
  • the peripheral devices are LED (Light Emitting Diode) light bulbs, and the LED light bulbs are characterized by forming a Bluetooth Low Energy (BLE) mesh group.
  • LED Light Emitting Diode
  • BLE Bluetooth Low Energy
  • the discovery method further comprises the step of performing a BLE connection with the LED bulb in the viewing direction of the user, the BLE connected LED bulb is information for displaying a specific direction with other bulbs in the same BLE Mesh group It is characterized in that the interchange with each other.
  • the present disclosure provides a first device for performing discovery in a wireless communication system, comprising: a communication unit for communicating wirelessly or by wire with an external device; And a processor operatively connected to the communication unit, wherein the processor turns on a direction-based discovery mode; Obtain first direction information related to a user from a second device, wherein the first direction information is information indicating a user's heading direction or a user's viewing direction; Exchange second direction information associated with a location of one or more peripheral devices with a third device; And performing discovery on a peripheral device existing in a specific direction among the peripheral devices based on the first direction information and the second direction information.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a wireless communication system using Bluetooth low power energy technology to which the method proposed in the present specification may be applied.
  • FIG. 2 shows an example of an internal block diagram of a server device and a client device that can implement the methods proposed herein.
  • FIG. 3 shows an example of a Bluetooth low power energy topology.
  • 4 and 5 illustrate examples of a Bluetooth communication architecture to which the methods proposed herein may be applied.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a GATT profile structure of Bluetooth low power energy.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a connection procedure method in a Bluetooth low power energy technology.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a method for providing an object transfer service in a Bluetooth low energy energy technology.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of a connection procedure method in a Bluetooth BR / EDR technology.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a method of searching for a device.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a system schematic diagram to which the method proposed in the specification can be applied.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a device searching method in consideration of the advancing direction proposed in the present specification.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a scanning method proposed in the present specification.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a direction-based device search method when there is no BLE connection between devices proposed in the present specification.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating another example of a direction-based device searching method when no BLE connection is established between devices proposed in the present specification.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a direction-based device search method when a BLE connection is established between devices proposed in the present specification.
  • 17 is a diagram illustrating an example of a packet format proposed in the present specification.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a method of exchanging location information of peripheral devices proposed in the present specification.
  • 19 to 21 illustrate examples of various situations in which the direction-based device search method proposed herein is applied.
  • module and “unit” for components used in the following description are merely given in consideration of ease of preparation of the present specification, and the “module” and “unit” may be used interchangeably with each other.
  • the device (device) described herein is a device capable of wireless communication, a mobile phone, including a smart phone, a tablet PC, a desktop computer, a notebook, a smart TV, a television including an IPTV, and the like.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a wireless communication system using the Bluetooth low power energy technology proposed in the present specification.
  • the wireless communication system 100 includes at least one server device 110 and at least one client device 120.
  • the server device and the client device perform Bluetooth communication by 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 server device 110 may operate as a client device in a relationship with another device, and the client device may operate as a server device in a relationship with another device. 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 110 may include a data service device, a master device, a master, a server, a conductor, a host device, an audio source device,
  • the client device may be a slave device, a slave device, a slave device, a client, a member, a sink device, an audio sink device, or a second device. It may be represented as a device.
  • 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 refers to a device that receives data from a client and directly communicates with the client device, thereby providing data to the client device through a response when receiving a data request from the client device.
  • the server device also sends a notification message and an indication message to the client device to provide data information to the client device.
  • the server device transmits an indication message to the client device
  • the server device receives a confirmation message corresponding to the indication 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, indication, 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 the client devices by using bonding information.
  • the client device 120 refers to an apparatus 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 the memory or write new data to the memory in the 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 BLE device (or device) may be operable to support various Bluetooth-related protocols, profiles, processing, and the like.
  • FIG. 2 shows an example of an internal block diagram of a server device and a client device that can implement the methods proposed herein.
  • the server device may be connected with at least one client device.
  • each device may further include other components (modules, blocks, and parts), and some of the components of FIG. 2 may be omitted.
  • the server device includes 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 an output 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).
  • 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 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 each component 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 an advertiser and device O is an 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.
  • 4 and 5 illustrate examples of a Bluetooth communication architecture to which the methods proposed herein may be applied.
  • FIG. 4 illustrates an example of the architecture of Bluetooth Basic Rate (BR) / Enhanced Data Rate (EDR)
  • FIG. 5 illustrates an example of the architecture of Bluetooth Low Energy (LE).
  • BR Bluetooth Basic Rate
  • EDR Enhanced Data Rate
  • LE Bluetooth Low Energy
  • the Bluetooth BR / EDR architecture includes a controller stack (Controller stACK, 410), a host controller interface (420), and a host stack (Host stACK, 430).
  • the controller stack refers to a radio transceiver module receiving a 2.4 GHz Bluetooth signal and hardware for transmitting or receiving a Bluetooth packet, and include a BR / EDR radio layer 411 and a BR / EDR baseband layer 412. ), And may include a BR / EDR Link Manager layer 413.
  • the BR / EDR radio layer 411 is a layer that transmits and receives a 2.4 GHz radio signal.
  • the BR / EDR radio layer 411 may transmit data by hopping 79 RF channels.
  • the BR / EDR baseband layer 412 plays a role of transmitting a digital signal, selects a channel sequence hopping 1600 times per second, and transmits a 625us length time slot for each channel.
  • the link manager layer 413 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 can perform the following functions.
  • the host controller interface layer 420 provides an interface between the host module 430 and the controller module 410 to allow the host to provide commands and data to the controller, and the controller to provide events and data to the host. .
  • the host stack (or host module 430) includes L2CAP (437), Service Discovery Protocol (433), BR / EDR Protocol (432), BR / EDR Profiles (431), Attribute Protocol (436), and Generic Access Profile. (GAP, 434) and Generic Attribute Profile (GATT, 435).
  • the Logical Link Control and Adaptation Protocol (L2CAP) 437 provides one bidirectional channel for transmitting data to a specific protocol or profile.
  • the L2CAP multiplexes various protocols, profiles, etc. provided by the upper 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 SDP (Service Discovery Protocol) 433 refers to a protocol for searching for a service (Profile and Protocol) supported by a Bluetooth device.
  • the BR / EDR Protocol and Profiles 432 and 431 define a profile using Bluet BR / EDR and an application protocol for transmitting and receiving these data.
  • the Attribute Protocol 436 has a Server-Client structure and defines a rule for accessing data of a counterpart device. There are six types of messages (Request message, Response message, Command message, Notification message, Indication message) as shown below.
  • the Generic Attribute Profile (GATT, 435) defines the type of attribute.
  • the Generic Access Profile defines a method for providing device discovery, connection, and providing information to a user, and provides privacy.
  • the BLE structure includes a controller stack operable to handle timing critical radio interface and a host stack operable to process high level data.
  • the controller stACK may be referred to as a controller.
  • the controller stACK will be referred to as a controller stACK to avoid confusion with a processor which is a device internal component mentioned in FIG. 2.
  • the controller stack may be implemented using a communication module that may include a Bluetooth radio and a processor module that may include a processing device such as, for example, 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 host stack includes GAP (Generic Access Profile, 510), GATT based Profiles (520), GATT (Generic Attribute Profile, 530), ATT (Attribute Protocol, 540), SM (Security Manage, 550), L2CAP (Logical Link Control and Adaptation Protocol, 560).
  • GAP Generic Access Profile
  • GATT Generic Attribute Profile
  • ATT Generic Attribute Protocol
  • SR Attribute Protocol
  • SM Segtribute Protocol
  • L2CAP Logical Link Control and Adaptation Protocol, 560
  • the host stack 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.
  • the Logical Link Control and Adaptation Protocol (L2CAP) 560 provides one bidirectional channel for transmitting data to a specific protocol or profile.
  • L2CAP may be operable to multiplex data among higher layer protocols, segment and reassemble packages, and manage multicast data transmission.
  • BLE uses three fixed channels (one for the signaling CH, one for the Security Manager, and one for the Attribute protocol).
  • BR / EDR Base Rate / Enhanced Data Rate
  • the SM (Security Manager, 550) is a protocol for authenticating devices and providing key distribution.
  • ATT Attribute Protocol, 540
  • ATT Application Protocol
  • 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, and refers to 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 an acknowledgment message for the Indication message to the server device.
  • GAP Generic Access Profile
  • GAP is mainly used in the device discovery, connection creation and security procedures, and defines the way to provide information to the user, and defines the type of the attribute as follows.
  • GATT-based Profiles are profiles that depend on GATT and are mainly applied to BLE devices.
  • GATT-based Profiles may be Battery, Time, FindMe, Proximity, Time, Object Delivery Service, and the like. Details of GATT-based Profiles are as follows.
  • GATT may be operable as a protocol describing how ATT is used in the configuration of services.
  • the GATT may be operable to specify how ATT attributes are grouped together into services, and may be operable to describe features associated with the services.
  • GATT and ATT 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 controller stack includes a physical layer 590, a link layer 580, and a host controller interface 570.
  • the physical layer (wireless transmit / receive module 590) transmits and receives a 2.4 GHz radio signal and uses Gaussian Frequency Shift Keying (GFSK) modulation and a frequency hopping method consisting of 40 RF channels.
  • GFSK Gaussian Frequency Shift Keying
  • Link layer 580 sends or receives Bluetooth packets.
  • the link layer creates a connection between devices after performing advertising and scanning functions using three advertising channels, and provides a function of sending and receiving data packets of up to 42 bytes through 37 data channels.
  • HCI Host Controller Interface
  • 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 other devices around it is called a discovering device and listens for devices that advertise scannable advertising events.
  • 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.
  • Advertising state (Advertising State)
  • the link layer LL enters the advertisement state by the instruction of the host (stack). If the link layer is in the advertising state, the link layer sends advertisement PDUs (Packet Data Units) in the advertising events.
  • advertisement PDUs 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 instructed 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.
  • the Master is a device that periodically scans the Connectable Advertising Signal and makes a connection request to an appropriate device in order to establish a connection with another device (slave, peripheral).
  • the master device sets timing and drives periodic data exchange.
  • timing may be a hopping rule that two devices decide to send and receive data on the same channel every time.
  • a slave (peripheral) device is a device that periodically transmits a connectable advertising signal to establish a connection with another device (master).
  • the master device that receives this sends a connection request, it accepts it to establish a connection.
  • the slave device After the slave device establishes a connection with the master device, it periodically exchanges data while hopping channels together at the timing specified by the master device.
  • 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.
  • 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 channel PDU types are called advertising PDUs and are used in specific events.
  • ADV_IND Connectable Non-Oriented Ads Event
  • ADV_DIRECT_IND Connectable Directional Advertising Event
  • ADV_NONCONN_IND Non-Connectable Non-Oriented Ads Event
  • ADV_SCAN_IND Scannable Non-Oriented Ads 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.
  • PDUs Data Channel PDUs
  • 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. 6 is a diagram illustrating an example of a GATT profile structure of Bluetooth low power energy.
  • 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. 6.
  • the profile is composed of one or more services, and the service may be composed 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 a 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.
  • the property may use several consecutive attributes.
  • the attribute consists of four components and has the following meaning.
  • Type the type of the attribute
  • connection procedure in a Bluetooth LE a connection procedure in a Bluetooth LE, and as an example thereof, a method of providing an object transmission service in a Bluetooth LE will be described.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a connection procedure method in a Bluetooth low power energy technology.
  • the server transmits an advertisement message to the client through the three advertising channels (S710).
  • the server may be called an advertiser before the connection, and may be called a master after the connection.
  • sensors such as a temperature sensor.
  • the client may be called a scanner before the connection, and may be called a slave after the connection.
  • An example of the client is a smartphone.
  • Bluetooth communicates over a total of 40 channels over the 2.4 GHz band.
  • Three of the 40 channels are advertising channels, and are used for exchanging packets to form a connection including various advertising packets.
  • the remaining 37 channels are used for data packet exchange after connection as data channel.
  • the client may transmit a scan request to the server to obtain additional data (eg, a server device name) from the server.
  • additional data eg, a server device name
  • the server transmits a scan response including the remaining data in response to the scan request to the client.
  • Scan Request and Scan Response are one kind of advertisement packet, and the advertisement packet may include only User Data of 31 bytes or less.
  • the data size is larger than 31 bytes, but there is a large data overhead for sending data through connection, the data is divided into two times using Scan Request / Scan Response.
  • the client transmits a connection request for establishing a Bluetooth connection with the server to the server (S720).
  • connection of the link layer LL is established between the server and the client.
  • the security establishment procedure may be interpreted as Secure Simple Pairing or may be performed including the same.
  • the security establishment procedure may be performed through Phase 1 to Phase 3.
  • a pairing procedure (Phase 1) is performed between the server and the client (S730).
  • the client transmits a pairing request to the server, and the server transmits a pairing response to the client.
  • phase 2 legacy pairing or secure connections are performed between the server and the client (S740).
  • SSP Phase 3 a key distribution procedure is performed between the server and the client (S750).
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a method for providing an object transfer service in a Bluetooth low energy energy technology.
  • Object Delivery Service or Object Transfer Service refers to a service supported by BLE for transmitting / receiving an object or data such as bulk data in Bluetooth communication.
  • an advertisement process and a scanning process corresponding to steps S810 to S830 are performed.
  • a server device transmits an advertisement message to a client device to inform the server device related information including an object transfer service (S810).
  • the advertisement message may be expressed as an advertisement packet data unit (PDU), an advertisement packet, an advertisement, an advertisement frame, an advertisement physical channel PDU, or the like.
  • PDU advertisement packet data unit
  • advertisement packet an advertisement packet
  • advertisement frame an advertisement frame
  • advertisement physical channel PDU an advertisement physical channel
  • the advertisement message may include service information (including a service name) provided by the server device, a name of the server device, manufacturer data, and the like.
  • the advertisement message may be transmitted to the client device in a broadcast manner or a unicast manner.
  • the client device transmits a scan request message to the server device in order to know more detailed information about the server device (S820).
  • the scan request message may be expressed as a scanning PDU, a scan request PDU, a scan request, a scan request frame, a scan request packet, and the like.
  • the server device transmits a scan response message to the client device in response to the scan request message received from the client device (S830).
  • the scan response message includes server device related information requested by the client device.
  • the server device related information may be an object or data that can be transmitted from a server device in connection with providing an object transfer service.
  • the server device and the client device perform an Initiating Connection process and a Data Exchange process corresponding to steps S840 to S870.
  • the client device transmits a connect request message to the server device to establish a Bluetooth communication with the server device (S840).
  • connection request message may be expressed as a connection request PDU, an initialization PDU, a connection request frame, a connection request, and the like.
  • a Bluetooth connection is established between the server device and the client device, and then the server device and the client device exchange data.
  • data may be transmitted and received through a data channel PDU.
  • the client device transmits an object data request to the server device through a data channel PDU (S850).
  • the data channel PDU may be represented by a data request message, a data request frame, or the like.
  • the server device transmits the object data requested by the client device to the client device through a data channel PDU (S860).
  • the data channel PDU is used to provide data or request data information to a counterpart device in a manner defined by an attribute protocol.
  • the server device transmits data change indication information through a data channel PDU to the client device in order to notify the change of data or an object (S870). .
  • the client device requests changed object information to the server device to find changed data or changed object (S880).
  • the server device transmits the changed object information from the server device to the client device in response to the changed object information request (S890).
  • the client device searches for the changed object through comparative analysis with the received changed object information and the object information currently owned by the client device.
  • the client device repeatedly performs steps S880 and S890 until it finds the changed object or data.
  • the host device or the client device may disconnect the connection state.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of a connection procedure method in a Bluetooth BR / EDR technology.
  • connection procedure in the Bluetooth BR / EDR may include the following steps.
  • connection procedure may also be expressed as a pairing procedure.
  • the Bluetooth pairing procedure is divided into a standby state and a connected state only.
  • the device When the Bluetooth pairing is completed, the device is in the connected state, and the connected device is operated in the standby state.
  • the Bluetooth devices may be connected to a specific device through a connection procedure, and then perform a reconnection procedure to reconnect.
  • the reconnection procedure can be performed through the same procedure as the connection procedure.
  • the master device basically enters the standby state when the power is input.
  • the master device can be in the Inquiry State to discover the devices (slaves) that can be connected to the peripheral, and the slave device is the ID that the peripheral device (master) transmits in the Inquiry state.
  • Inquiry scan state may be in order to receive a packet.
  • the master device which is in the query state, transmits an inquiry message using an ID packet once or at predetermined time intervals in order to find a device that can be connected nearby.
  • the ID packet may be a General Inquiry Access Code (GIAC) or a Dedicated Inqury Access Code (DIAC).
  • GIAC General Inquiry Access Code
  • DIAC Dedicated Inqury Access Code
  • the slave device After receiving the GIAC or DIAC, which is an ID packet transmitted by the master device, the slave device transmits a frequency hopping sequence (FHS) to perform Bluetooth pairing with the master device.
  • FHS frequency hopping sequence
  • an Extended Inquiry Response (hereinafter referred to as an EIR) may be transmitted to the master device.
  • a peripherally connectable Bluetooth device is found through the query procedure, a paging procedure (S912) is performed.
  • the paging procedure refers to a step of performing an actual connection by synchronizing a hopping sequence with an address and clock information when a peripherally connectable Bluetooth device is found through the inquiring procedure.
  • the paging procedure includes the steps of (1) sending a page to the slave device by the master device, (2) sending a slave page response to the slave device, and (3) master page to the slave device. It may be divided into a step of transmitting a response.
  • the master device and the slave device perform a security establishment step (S914), and then perform an L2CAP connection and a service discovery step (S915).
  • the master device and the slave device exchange I (Input) / O (Output) capability with each other (S913).
  • the security establishment step may include or be interpreted to mean the Secure Simple Pairing procedure to be described later.
  • the L2CAP (Logical Link Control and Adaption Protocol) is a packet-based protocol similar to the UDP protocol. It has a packet size of maximum 672 bytes, but can be changed up to 65,535 bytes when communication starts.
  • the master device may transmit data received from the user to the slave device (S916).
  • the master device and the slave device which perform the connection procedure do not exchange data with each other for a predetermined time, the master device and the slave device switch to the sleep state to prevent energy consumption, and the connection state is terminated.
  • the master device and the slave device perform a reconnection procedure to transmit / receive data again.
  • the reconnection procedure may be performed through the same steps as the salpin connection procedure.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a method of searching for a device.
  • the user device when the user device detects that the BLE is ON by a user input or by a predetermined condition, the user device searches for all nearby devices.
  • the searchable area of the user device may be divided into (1) an area 1010 that the user wants to search for and (2) an area 1020 that the user does not want to search.
  • the area that the user wants to search for may be represented as an area within a user's field of view.
  • the direction-based device search refers to a device search based on a user's heading direction or a user's viewing direction.
  • the method proposed in this specification is largely (1) system model for direction-based device discovery, (2) information exchange procedure (Procedure), parameters (Parameters), mode to determine the user's direction of progress (or the direction of the user's view) (Mode), a method of defining a message, and (3) procedures, parameters, modes, and messages for exchanging information for obtaining the position and direction of peripheral devices. Can be divided into ways to define.
  • the user device can search only the devices in the user's field of view. Will be.
  • the user device may acquire information about the direction in which the user proceeds or the direction of the user's field of view through the geomagnetic sensor.
  • the geomagnetic sensor is included in a specific object possessed by a user, and an example of the specific object may be shoes, clothes, a watch, and the like.
  • the locator refers to a device that provides location information of devices located near a user (or user device) and reference direction information for knowing the location information to the user device.
  • the object including the locator and the (geomagnetic) sensor may be implemented as one device or each device may be applied to the methods proposed herein.
  • the (geomagnetic) sensor and the locator may provide the user information in advance to the user device at a predetermined time interval.
  • the moving direction of the user may be represented by the first direction and the direction of the peripheral device by the second direction.
  • This method is a procedure for the user equipment to obtain first direction information (progress direction of the user or view direction of the user) through a geo-magnetic sensor.
  • the geomagnetic sensor or the object including the geomagnetic sensor informs the user device or the locator whether the user's direction of travel or the user's viewing direction is north or southwest.
  • the user device and the geomagnetic sensor (or an object including the geomagnetic sensor) transmit and receive a request message and a response message related to the direction of travel.
  • the geomagnetic sensor or the object including the geomagnetic sensor may be represented by a direction providing device.
  • the direction providing device informs the user's progress direction to the user device in advance (before the user device requests progress direction information) at a predetermined time interval or the user's progress direction directly to the locator. Information may be provided.
  • the progress direction request message and response message may include a direction angle parameter and a direction parameter.
  • the direction angle parameter indicates a direction angle value from 0 degree to 360 degrees.
  • direction parameter indicates a direction value such as east, west, south, north, northwest, northeast, southeast, southwest.
  • a mode parameter is a parameter set in a user device for direction-based device search and may be expressed in a discovery based direction mode.
  • the user device may receive information related to the location and direction of the peripheral devices by switching to the corresponding mode or turning on the corresponding mode.
  • the method relates to a procedure for indicating a reference direction, which is a reference for a direction related to the location of devices located around user devices through a locator using a location based service.
  • a peripheral device when a peripheral device is informed where it is located, it is related to a procedure of indicating whether the reference direction is north or northwest.
  • messages (request messages, response messages) transmitted and received to exchange reference direction information may include a direction angle parameter and a direction parameter.
  • the direction angle parameter is a value representing a direction angle from 0 degree to 360 degrees.
  • the direction parameter is a value representing a direction such as east, west, south, north, northwest, northeast, southeast, southwest.
  • the mode parameter is a parameter set in the user device to exchange information related to the location and the direction of the peripheral devices, and may be expressed in a discovery based direction mode.
  • the user device may receive information related to the location and direction of the peripheral devices by turning on the corresponding mode.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a system schematic diagram to which the method proposed in the specification can be applied.
  • the system 1100 proposed herein may include a user device (first device, 1110), a direction providing device (second device, 1120), and a locator (third device, 1130). .
  • the direction providing device includes a geomagnetic sensor and may mean a specific object carried by a user.
  • the devices constituting the system are connected to each other through a network interface such as Bluetooth.
  • the network interface is a mechanism for efficiently discovering a specific device and may represent a device for performing low power wireless communication such as Bluetooth Low Energy (BLE).
  • BLE Bluetooth Low Energy
  • the user device may search only devices located within a specific range, that is, devices in a direction that the user is viewing.
  • the locator When the user device searches for a peripheral device using Bluetooth, the locator provides the user device with direction and location information about devices located in the user's field of view.
  • the locator may provide reference direction information, which is a reference for direction and location information of the devices, to the user device.
  • the direction providing device is a device that informs a user's progress direction or a user's view direction to a user device, and includes a geomagnetic sensor, and shoes, clothes, and the like.
  • the user device is a device used by the user, and receives a location and direction information of the peripheral devices from the locator, and refers to a subject searching for the peripheral device.
  • the user device may be represented as a Consumer.
  • the Locator provides the user device with the location and direction information of the peripheral device to be searched by the user device.
  • the locator provides the location and direction information of the peripheral devices to the user device in consideration of the location of the user device.
  • the user device obtains information on the viewing direction or the progress direction of the user through the geomagnetic sensor.
  • the viewing direction of the user or the moving direction of the user may mean a reference direction for searching for a specific device.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a direction-based device search method proposed in the present specification.
  • the user device searches only devices located in the direction of the device (devices 1, 2, 3) in consideration of the corresponding travel direction. You can see that.
  • the user device may obtain the information on the progress direction through an object of the user.
  • the object possessed by the user includes a geomagnetic sensor.
  • Category Description Mode Device is set to perform a specific action Procedure Set of procedures that the device must perform to perform a specific function Message Operation to transfer parameters between devices Parameter Data value that the message delivers to the other party or setting value of device
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a scanning method proposed in the present specification.
  • a mode, a procedure, a message, a parameter, and the like necessary for performing scanning may be defined as shown in FIG. 13.
  • device 1 and device 2 determine a scan role for which device to perform scanning.
  • the device 2 may perform scanning by switching to or setting a scan acceptable mode in which scan can be performed.
  • the device 2 When the device 2 receives a scanning request message from the device 1, the device 2 performs a scanning.
  • the device 2 may transmit a scanning result to the device 1.
  • Table 3 below is defined to exchange directions, location information, etc. between a locator, a direction providing device, and a user device in relation to the direction-based device search method proposed in this specification, and to discover only devices in a user's viewing direction. Indicates Mode, Procedure, Message, and Parameter.
  • Name Category Description Discovery based Direction mode Mode Mode allows search procedure according to direction Non-Discovery based Direction mode Mode Mode that does not allow search procedures based on direction Notify User ’s direction information Procedure
  • Share Location information Procedure The procedure that informs the user's location as a reference and the location of the devices based on the location Direction of Magnetic Sensor Request Message Message requesting the location of the front of the object containing the sensor (ex. The front nose of the shoe) by the geomagnetic sensor Direction of Magnetic Sensor Response Message Compass Informer receives the request message and delivers the direction value.
  • Locator Information Request Message A Message requesting a value indicating the device's location based on the user's location information.
  • Locator Information Response Message Response to a Message where a Locator requests a value indicating the location of the device Reference Direction Request Message Message requesting the direction of reference when Locator informs users of the location of devices Reference Direction Response Message Response to Message requesting reference direction
  • Direction angle Parameter The angle required to determine the direction shown by the geomagnetic sensor (ex. 0 ° to 360 °)
  • Direction Parameter Direction shown on the geomagnetic sensor (ex. N, S, W, E, NS, NW, SE, SW)
  • the method for searching for a device based on a progress direction indicates a method for searching for peripheral devices in consideration of a user's progress direction or a user's view direction (or reference direction).
  • the reference direction indicates a direction that is a reference to indicate the direction of peripheral devices, and the user's progress direction or the user's view direction may be the reference direction.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a direction-based device search method when there is no BLE connection between devices proposed in the present specification.
  • the direction providing device refers to a device that serves to provide a user traveling direction or a user viewing direction to the user device.
  • the direction providing device includes a geomagnetic sensor and may be expressed as a Compass Informer.
  • the direction providing device may mean an object carried by the user.
  • the direction providing device may be shoes, clothes, a watch, or the like.
  • the user device may be represented as a controlled device, and as a subject for searching for devices within a specific range, a smartphone or the like may correspond thereto.
  • FIG. 14 illustrates that a user device receives user progress direction (or reference direction or first direction) information from a direction providing device, and receives map information including direction information (second direction information) where peripheral devices are located from a locator. An example is shown.
  • the direction providing device and the locator provide the direction information related to the progress direction of the user and the location information of the peripheral devices to the user device at predetermined time intervals (S1410 and S1420).
  • the heading direction information of the user indicates information regarding a heading direction of the user or the user device or a viewing direction of the user.
  • Direction information related to the location of the peripheral devices is information about a direction in which each peripheral device is located from a reference direction, and may include a direction and an angle.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating another example of a direction-based device searching method when no BLE connection is established between devices proposed in the present specification.
  • a direction providing device directly transmits user traveling direction (or reference direction) information to a locator, and the locator transmits direction information of the peripheral device to the user device based on the received user traveling direction information.
  • a compass providing unit directly transmits direction information regarding a user's heading direction or a user's field of view to a locator (S1510).
  • the direction providing device comprises a geomagnetic sensor.
  • the locator calculates location information of the peripheral devices based on the progress direction information of the user received from the direction providing device (S1520).
  • the location information of the peripheral devices indicates the direction and the direction angle of the peripheral devices with respect to the reference direction.
  • the Locator transmits the location information of each peripheral device to the user device (S1530).
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a direction-based device search method when a BLE connection is established between devices proposed in the present specification.
  • the user device switches to the direction-based discovery mode to perform discovery using the direction information (S1610).
  • Switching to the direction based discovery mode may be interpreted in the same manner as setting the direction based discovery mode to ON.
  • the direction providing device and the user device exchange information about the user traveling direction or the user viewing direction with each other (S1620).
  • the (going) direction information described herein may be interpreted as indicating information about a user's heading direction or a user's viewing direction.
  • the user device transmits a direction request message for requesting the progress direction information to the direction providing device (S1621).
  • the direction request message may be expressed as a Direction of Magnetic Sensor Request.
  • the direction request message may include a direction value and an angle value for the user's direction of travel.
  • the direction providing device transmits a direction response message to the user device in response to the direction request message (S1622).
  • the direction request message and the direction response message may be in the form of a packet as shown in FIG. 17.
  • the direction request message and the direction response message may include a direction parameter and an angle parameter.
  • the direction response message may be expressed as a Direction of Magnetic Sensor Response.
  • the direction response message may include a direction value and an angle value such as NE 250 °.
  • the packet form of FIG. 17 may include a direction parameter 1710 and an angle parameter 1720 related to the direction of travel of the user, as shown.
  • the packet of FIG. 17 may refer to a salping data packet.
  • the direction parameter is a direction value determined by the Geo-magnetic Sensor, and the north (N), south (S), west (W), east (E), northwest (NW), and northeast (NE) ), There may be eight directions of southwest (SW) and southeast (SE).
  • direction field value may be allocated in bytes.
  • the angle parameter is an angle value for the direction determined by the geo-magnetic sensor, and an angle value of 0 ° to 360 ° may exist.
  • the angle parameter may be represented by a direction angle parameter.
  • the Direction Angle field may be allocated in bytes.
  • the user device and the locator exchange location information on peripheral devices (S1630).
  • the location information may include directions and angle values of peripheral devices.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a method of exchanging location information of peripheral devices proposed in the present specification.
  • steps S1810 and S1820 are the same as steps S1710 and S1720 of FIG. 17, a detailed description thereof will be omitted, and a description will be given mainly on the contents of exchanging location information of peripheral devices having a difference.
  • the user device may be a reference for determining the location (or direction) of the peripheral devices.
  • the user device requests location and direction information about the peripheral devices to the locator.
  • the position and direction information about the peripheral devices means a direction value and an angle value of each peripheral device.
  • the locator acquires the direction and location information of the peripheral devices in consideration of the reference direction of the user device, and transmits the corresponding information to the user device (S1830).
  • the user device can search only devices in the user's progress direction or the user's view direction.
  • the user device transmits a location information request (Locator Information Request) message for requesting the direction and location information for the peripheral devices to the locator (S1831).
  • a location information request Location Information Request
  • the location information request message may be a message for requesting a direction in which peripheral devices are located based on a locator.
  • the locator transmits a location information response message to the user device in response to the location information request message (S1832).
  • the peripheral devices have different directions and angles.
  • the user device may receive a plurality of packet formats from the locator or include direction and angle values of a plurality of peripheral devices in one packet format.
  • the user device transmits a reference direction request message for requesting a reference direction, which is a reference for the location or direction of the peripheral devices, to the locator (S1833).
  • the locator transmits a reference direction response message to the user device in response to the reference direction request message (S1834).
  • the user device requests reference location information to the locator to determine whether the location of the peripheral devices is northwest or southeast, and receives a response from the locator.
  • the direction field included in the packet format indicates a direction value determined through a geo-magnetic sensor, and the north (N), south (S), west (W), and east (E) fields are represented. There may be eight direction values, that is, northwest NW, northeast NE, southwest SW, and southeast SE.
  • the size of the direction field may be allocated to 2 bytes.
  • the angle field is a direction angle value determined by a geo-magnetic sensor, and an angle value of 0 ° to 360 ° may exist.
  • the size of the Direction Angle field may be allocated in bytes.
  • the first embodiment illustrates a method of searching only peripheral devices located in the front direction of the user (or user device).
  • FIG. 19 illustrates an example of a direction-based device search method proposed in the present specification.
  • the user device receives information about the direction of the user's heading or the direction of the user's field of view (which direction the user is looking at, 1910) from the direction providing device including the geomagnetic sensor.
  • the locator then provides the user device with a reference direction (or the user's direction of travel or the viewing direction of the user) and informs the location and direction information of devices located around the user device (Northwest, Southeast, etc.).
  • the locator represents a case of receiving the reference direction information from the direction providing device.
  • the user device may discover only the peripheral devices in the field of view of the user device by combining the location / direction information and the reference direction information of the peripheral device received from the locator.
  • the second embodiment shows another example of a method for searching only peripheral devices in the front direction of the user.
  • the user device searches only the exhibition items in the front direction of the user, and searches for the searched items and Bluetooth.
  • An example of the method of exchanging data using the above is shown.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating an example of a situation using a method proposed by the specification in a museum.
  • a user wears shoes equipped with a (geomagnetic) sensor, carries a user device (smartphone), and enters a museum.
  • the user device receives travel direction information from a shoe including a geomagnetic sensor.
  • the heading direction information indicates the heading direction of the user or the heading direction of the user, and may be reference direction information for determining the position and the direction of the peripheral devices.
  • the traveling direction information includes a direction value such as east, west, south, north and the like and an angle value between 0 degrees and 360 degrees.
  • the Locator provides the location and direction of the exhibit (peripheral device) in the museum to the user device, and provides the salping reference direction information to the user device.
  • the exhibition object may be Bluetooth communication with the user device and the locator, it may be preferable that the locator is installed on the ceiling of a specific space, such as the ceiling of the museum.
  • the user device only discovers devices located in the user's direction in consideration of the viewing direction of the user acquired through the geomagnetic sensor and the direction information of the location of the exhibition item obtained from the locator. Perform
  • the user device performs BLE communication with the discovered display object (peripheral device) to exchange data with the display object.
  • the user when the user has a BLE headset additionally in addition to the user device, the user may perform data exchange with the exhibited item through the BLE headset.
  • the third embodiment shows an example of a situation using the method proposed in the BLE Mesh network.
  • the third embodiment illustrates a method for combining a direction-based device search method with a BLE mesh network to more easily find an empty parking space, an exit, etc. in a large underground parking lot.
  • 21 is a diagram illustrating an example of a situation using a method proposed by the present invention in a Bluetooth mesh network.
  • the bulbs in the large underground parking lot are BLE Mesh Group A, BLE Mesh Group B, etc., and constitute a BLE Mesh network.
  • the user device performs a BLE search operation to find an empty parking space.
  • the user device searches for light bulbs in front of the user device (user's field of view) through the locator installed in the direction providing device (user's car) and the ceiling of the large underground parking lot, and performs BLE connection with the searched light bulbs.
  • the light bulb G1 exchanges information with the other light bulbs belonging to its BLE Mesh Group A, thereby allowing the user device to exchange information. Information to guide them to an empty parking space.
  • the lights of bulbs not in the user's view or bulbs in BLE Mesh Groups that are not in the user's field of view are automatically turned off.
  • the bulbs in the direction of the user's view are turned on, and when the user passes by, the bulbs in the place where the user passes by may be automatically turned off.
  • Orientation-based device discovery method is not limited to the configuration and method of the embodiments described as described above, the embodiments are all or part of each of the embodiments is optional so that various modifications can be made It may be configured in combination.
  • the direction-based device search method of the present specification may be implemented as processor-readable code in a processor-readable recording medium provided in a network device.
  • the processor-readable recording medium includes all kinds of recording devices that store data that can be read by the processor. Examples of the processor-readable recording medium include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, and the like, and may also be implemented in the form of a carrier wave such as transmission over the Internet. .
  • the processor-readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the processor-readable code is stored and executed in a distributed fashion.
  • the present specification is to use a direction-based device search method using Bluetooth.

Abstract

본 명세서는 무선 통신 시스템에서 디스커버리(discovery)를 수행하는 방법에 있어서, 제 1 디바이스에 의해 수행되는 방법은, 방향 기반의 디스커버리 모드를 온(On)하는 단계; 사용자와 관련된 제 1 방향 정보를 제 2 디바이스로부터 획득하는 단계, 상기 제 1 방향 정보는 사용자의 진행 방향 또는 사용자의 시야 방향을 나타내는 정보이며; 하나 또는 그 이상의 주변 디바이스들의 위치와 관련된 제 2 방향 정보를 제 3 디바이스와 교환하는 단계; 및 상기 제 1 방향 정보 및 상기 제 2 방향 정보에 기초하여 상기 주변 디바이스들 중 특정 방향에 존재하는 주변 디바이스에 대해서 디스커버리(discovery)를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 통신 시스템에서 디스커버리를 수행하기 위한 방법 및 이를 위한 장치
본 명세서는 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 블루투스를 이용하여 디스커버리를 수행하는 방법에 관한 것이다.
블루투스는 다양한 기기(스마트폰, PC, 이어폰, 헤드폰 등)을 서로 연결하여 정보를 주고 받는 대표적인 근거리 무선 기술 중에 하나이다.
또한, 대부분의 스마트폰, PC, 노트북 등에 적용되어 있는 기술로 많은 사람들이 쉽게 사용을 하고 있으며, 쉬운 페어링 절차는 안정적으로 기기 간 연결성을 제공하고 있다. 최근에 개발된 LE 기술은 적은 전력을 소모하면서 수백 KB의 정보를 안정적으로 제공할 수 있다.
Bluetooth 표준 기술은 BR/EDR (Basic Rate / Enhanced Data Rate)과 LE (Low Energy)로 Core Specification이 구분된다.
이중 Bluetooth Low Energy (이하 ‘BLE’)는 Bluetooth Specification V4.0 이후부터 발표된 기술로써 기존 Bluetooth 대비 높은 에너지 효율을 목표로 고안되었다.
사물 인터넷(Internet of Things:IoT) 시대가 되면서 사용자가 가지고 있는 기기들과, 사용자 주변에 있는 기기들이 무수히 많아지고 있다.
따라서, 무선 통신 기술을 사용하여 기기들과 연결, Discovery를 수행하는 경우, 주변에 있는 무수히 많은 기기들이 검색되는 상황이다.
사용자는 자신의 앞에 있는 기기만을 검색하고 싶어도 Discovery를 수행하는 경우, 주의의 모든 디바이스들 즉, 자신의 뒤쪽 또는 옆쪽에 있는 기기들까지도 모두 검색되어, 사용자 기기의 불필요한 밧데리 소모와 기기 연결에 있어 지연을 초래할 수 있게 된다.
본 명세서는 Discovery 절차를 수행하는 경우, 지자기 센서와 같은 방향 탐지 센서를 이용하여 일정 범위 내에 존재하는 기기들만 검색하기 위한 방법을 제공함에 목적이 있다.
특히, 본 명세서는 기기들 간의 간편 연결이 가능한 BLE 기술을 이용하여 일정 범위 내(사용자 시야 방향)의 주변 기기들만 검색하기 위한 방법을 제공함에 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 명세서는 무선 통신 시스템에서 디스커버리(discovery)를 수행하는 방법에 있어서, 제 1 디바이스에 의해 수행되는 방법은, 방향 기반의 디스커버리 모드를 온(On)하는 단계; 사용자와 관련된 제 1 방향 정보를 제 2 디바이스로부터 획득하는 단계, 상기 제 1 방향 정보는 사용자의 진행 방향 또는 사용자의 시야 방향을 나타내는 정보이며; 하나 또는 그 이상의 주변 디바이스들의 위치와 관련된 제 2 방향 정보를 제 3 디바이스와 교환하는 단계; 및 상기 제 1 방향 정보 및 상기 제 2 방향 정보에 기초하여 상기 주변 디바이스들 중 특정 방향에 존재하는 주변 디바이스에 대해서 디스커버리(discovery)를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 제 1 방향 정보를 획득하는 단계는, 상기 제 2 디바이스로 상기 제 1 방향 정보를 요청하기 위한 방향 요청 메시지(direction request message)를 전송하는 단계; 및 상기 제 2 디바이스로부터 상기 방향 요청 메시지에 대한 응답으로 방향 응답 메시지(direction response message)를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 제 2 방향 정보를 교환하는 단계는, 상기 제 3 디바이스로 상기 제 2 방향 정보를 요청하기 위한 위치 정보 요청 메시지(location information request message)를 전송하는 단계; 및 상기 제 3 디바이스로부터 상기 위치 정보 요청 메시지에 대한 응답으로 위치 정보 응답 메시지(location information response message)를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 디스커버리 방법은 상기 주변 디바이스들이 위치하는 방향을 결정하는 기준이 되는 기준 방향 정보를 상기 제 3 디바이스로 요청하는 단계; 및 상기 제 3 디바이스로부터 상기 기준 방향 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 제 1 방향 정보 및 상기 제 2 방향 정보는 방향 파라미터(direction parameter) 또는 방향 각도 파라미터(direction angle parameter) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 제 1 방향 정보를 획득하는 단계는, 상기 제 1 방향 정보를 일정 시간 간격마다 상기 제 2 디바이스로부터 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 제 2 디바이스는 상기 제 1 방향 정보를 측정하기 위한 지자기 센서이거나 또는 상기 지자기 센서를 포함하는 디바이스인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 방향 파라미터는 북쪽, 남쪽, 동쪽, 서쪽, 북동쪽, 북서쪽, 남동쪽 또는 남서쪽 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 방향 각도 파라미터는 0도에서 360도 사이의 값을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 주변 디바이스들은 LED(Light Emitting Diode) 전구들이며, 상기 LED 전구들은 BLE(Bluetooth Low Energy) 메쉬 그룹(Mesh Group)을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 디스커버리 방법은 사용자의 시야 방향에 있는 LED 전구와 BLE 연결을 수행하는 단계를 더 포함하되, 상기 BLE 연결된 LED 전구는 동일한 BLE Mesh 그룹 내 다른 전구들과 특정 방향을 표시하기 위한 정보를 서로 교환하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서는 무선 통신 시스템에서 디스커버리(discovery)를 수행하기 위한 제 1 디바이스에 있어서, 외부와 무선 또는 유선으로 통신하기 위한 통신부; 및 상기 통신부와 기능적으로 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는, 방향 기반의 디스커버리 모드를 온(On)하며; 사용자와 관련된 제 1 방향 정보를 제 2 디바이스로부터 획득하며, 상기 제 1 방향 정보는 사용자의 진행 방향 또는 사용자의 시야 방향을 나타내는 정보이며; 하나 또는 그 이상의 주변 디바이스들의 위치와 관련된 제 2 방향 정보를 제 3 디바이스와 교환하며; 및 상기 제 1 방향 정보 및 상기 제 2 방향 정보에 기초하여 상기 주변 디바이스들 중 특정 방향에 존재하는 주변 디바이스에 대해서 디스커버리(discovery)를 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 명세서는 사용자 진행 방향 정보 및 주변 기기들의 방향 정보를 이용함으로써, 특정 범위 즉, 사용자의 시야 방향에 있는 기기들만 검색할 수 있어 사용자 편의성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 블루투스 저전력 에너지 기술을 이용하는 무선 통신 시스템의 일 예를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 명세서에서 제안하는 방법들을 구현할 수 있는 서버 디바이스 및 클라이언트 디바이스의 내부 블록도의 일 예를 나타낸다.
도 3은 블루투스 저전력 에너지 토폴로지(Topology)의 일 예를 나타낸다.
도 4 및 도 5는 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 블루투스 통신 아키텍처(Architecture)의 일 예를 나타낸 도이다.
도 6은 블루투스 저전력 에너지의 GATT Profile 구조의 일 예를 나타낸 도이다.
도 7은 블루투스 저전력 에너지 기술에서 연결 절차 방법의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 8은 블루투스 저전력 에너지 기술에서 객체 전송 서비스(Object Transfer Service)를 제공하는 방법의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 9는 블루투스 BR/EDR 기술에서 연결 절차 방법의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 10은 기기를 검색하는 방법의 일례를 나타낸 도이다.
도 11은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 시스템 개략도의 일례를 나타낸 도이다.
도 12는 본 명세서에서 제안하는 진행 방향을 고려한 기기 검색 방법의 일례를 나타낸 도이다.
도 13은 본 명세서에서 제안하는 스캐닝 수행 방법의 일례를 나타낸 도이다.
도 14는 본 명세서에서 제안하는 기기들 간 BLE 연결이 되지 않은 경우 방향 기반 기기 검색 방법의 일례를 나타낸 도이다.
도 15는 본 명세서에서 제안하는 기기들 간 BLE 연결이 되지 않은 경우 방향 기반 기기 검색 방법의 또 다른 일례를 나타낸 도이다.
도 16은 본 명세서에서 제안하는 기기들 간 BLE 연결이 되어 있는 경우 방향 기반 기기 검색 방법의 일례를 나타낸 도이다.
도 17은 본 명세서에서 제안하는 패킷 포맷의 일례를 나타낸 도이다.
도 18은 본 명세서에서 제안하는 주변 기기들의 위치 정보를 교환하는 방법의 일례를 나타낸 도이다.
도 19 내지 도 21은 본 명세서에서 제안하는 방향 기반 기기 검색 방법이 적용되는 다양한 상황의 일례들을 나타낸 도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함을 고려하여 부여되는 것으로서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
한편, 본 명세서에서 기술되는 디바이스(device)는 무선 통신이 가능한 디바이스로서, 스마트 폰을 포함한 휴대폰, 태블릿 PC, 데스크탑 컴퓨터, 노트북, 스마트 TV, IPTV 등을 포함한 텔레비전 등이 가능하다.
또한, 이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다.
또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다.
따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.

도 1은 본 명세서에서 제안하는 블루투스 저전력 에너지 기술을 이용하는 무선 통신 시스템의 일 예를 나타낸 개략도이다.
무선 통신 시스템(100)은 적어도 하나의 서버 디바이스(Server Device,110) 및 적어도 하나의 클라이언트 디바이스(Client Device,120)를 포함한다.
서버 디바이스와 클라이언트 디바이스는 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 스타 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 디바이스(110)는 다른 디바이스와의 관계에서 클라이언트 디바이스로 동작할 수 있고, 상기 클라이언트 디바이스는 다른 디바이스와의 관계에서 서버 디바이스로 동작할 수 있다. 즉, BLE 통신 시스템에서 어느 하나의 디바이스는 서버 디바이스 또는 클라이언트 디바이스로 동작하는 것이 가능하며, 필요한 경우, 서버 디바이스 및 클라이언트 디바이스로 동시에 동작하는 것도 가능하다.
상기 서버 디바이스(110)는 데이터 서비스 디바이스(Data Service Device), 마스터(Master) 디바이스, 마스터(Master), 서버, 컨덕터(Conductor), 호스트 디바이스(Host Device), 오디오 소스 디바이스(Audio Source Device), 제 1 디바이스 등으로 표현될 수 있으며, 상기 클라이언트 디바이스는 슬레이브(Slave) 디바이스, 슬레이브(Slave), 클라이언트, 멤버(Member), 싱크 디바이스(Sink Device), 오디오 싱크 디바이스(Audio Sink Device), 제 2 디바이스 등으로 표현될 수 있다.
서버 디바이스와 클라이언트 디바이스는 상기 무선 통신 시스템의 주요 구성요소에 해당하며, 상기 무선 통신 시스템은 서버 디바이스 및 클라이언트 디바이스 이외에도 다른 구성요소를 포함할 수 있다.
상기 서버 디바이스는 클라이언트로부터 데이터를 제공 받고, 클라이언트 디바이스와 직접 통신을 수행함으로써, 클라이언트 디바이스로부터 데이터 요청을 수신하는 경우, 응답을 통해 클라이언트 디바이스로 데이터를 제공하는 디바이스를 말한다.
또한, 상기 서버 디바이스는 클라이언트 디바이스로 데이터 정보를 제공하기 위해 클라이언트 디바이스에게 알림(Notification) 메시지, 지시(Indication) 메시지를 보낸다. 또한, 상기 서버 디바이스는 상기 클라이언트 디바이스로 지시 메시지를 전송하는 경우, 상기 클라이언트로부터 상기 지시 메시지에 대응하는 확인(Confirm) 메시지를 수신한다.
또한, 상기 서버 디바이스는 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 디바이스는 상기 클라이언트 디바이스와 메시지를 송수신하는 과정에서 메모리(memory unit)로부터 데이터를 읽어 오거나 새로운 데이터를 해당 메모리에 쓸 수 있다.
또한, 하나의 서버 디바이스는 다수의 클라이언트 디바이스들과 연결될 수 있으며, 본딩(Bonding) 정보를 활용하여 클라이언트 디바이스들과 쉽게 재 연결(또는 접속)이 가능하다.
상기 클라이언트 디바이스(120)는 서버 디바이스에게 데이터 정보 및 데이터 전송을 요청하는 장치를 말한다.
클라이언트 디바이스는 상기 서버 디바이스로부터 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 디바이스도 마찬가지로 상기 서버 디바이스와 메시지들을 송수신하는 과정에서 출력부를 통해서 사용자에게 정보를 제공하거나 입력부를 통해서 사용자로부터의 입력을 수신할 수 있다.
또한, 상기 클라이언트 디바이스는 상기 서버 디바이스와 메시지를 송수신하는 과정에서 메모리로부터 데이터를 읽어 오거나 새로운 데이터를 해당 메모리에 쓸 수 있다.
상기 서버 디바이스 및 클라이언트 디바이스의 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.
BLE 디바이스(또는 기기)는 다양한 블루투스-관련 프로토콜, 프로파일, 처리 등을 지원하도록 동작 가능할 수 있다.

도 2는 본 명세서에서 제안하는 방법들을 구현할 수 있는 서버 디바이스 및 클라이언트 디바이스의 내부 블록도의 일 예를 나타낸다.
서버 디바이스는 적어도 하나의 클라이언트 디바이스와 연결될 수 있다.
또한, 필요에 따라 각 디바이스의 내부 블록도는 다른 구성 요소(모듈, 블록, 부)를 더 포함할 수도 있고, 도 2의 구성 요소 중 일부가 생략될 수도 있다.
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 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.
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.
도 3에 도시된 바와 같이, 5개의 다른 디바이스 그룹들이 존재한다.
디바이스 D는 광고자(advertiser)이고, 디바이스 A는 개시자(initiator)이다.(그룹 D)
디바이스 E는 스캐너(scanner)이며, 디바이스 C는 광고자이다.(그룹 C)
디바이스 H는 광고자이며, 디바이스 I 및 J는 스캐너들이다.(그룹 H)
디바이스 K 또한 광고자이며, 디바이스 N은 개시자이다.(그룹 K)
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 4 및 도 5는 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 블루투스 통신 아키텍처(Architecture)의 일 예를 나타낸 도이다.
구체적으로, 도 4는 블루투스 BR(Basic Rate)/EDR(Enhanced Data Rate)의 아키텍처의 일 예를 나타내며, 도 5는 블루투스 LE(Low Energy)의 아키텍처의 일 예를 나타낸다.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 블루투스 BR/EDR 아키텍처는 컨트롤러 스택(Controller stACK,410), HCI(Host Controller Interface,420) 및 호스트 스택(Host stACK,430)을 포함한다.
상기 컨트롤러 스택(또는 컨트롤러 모듈, 410)은 2.4GHz의 블루투스 신호를 받는 무선 송수신 모듈과 블루투스 패킷을 전송하거나 수신하기 위한 하드웨어를 말하며, BR/EDR Radio 계층(411), BR/EDR Baseband 계층(412), BR/EDR Link Manager 계층(413)을 포함할 수 있다.
상기 BR/EDR Radio 계층(411)은 2.4 GHz 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(412)은 Digital Signal을 전송하는 역할을 담당하며, 초당 1600번 hopping 하는 채널 시퀀스를 선택하며, 각 채널 별 625us 길이의 time slot을 전송한다.
상기 Link Manager 계층(413)은 LMP(Link Manager Protocol)을 활용하여 Bluetooth Connection의 전반적인 동작(link setup, control, security)을 제어한다.
상기 Link Manager 계층은 아래와 같은 기능을 수행할 수 있다.
- ACL/SCO logical transport 및 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 Host Controller Interface 계층(420)은 Host 모듈(430)과 Controller 모듈(410) 사이의 인터페이스 제공하여 Host 가 command와 Data를 Controller에게 제공하게 하며, Controller가 event와 Data를 Host에게 제공할 수 있도록 해준다.
상기 호스트 스택(또는 호스트 모듈,430)은 L2CAP(437), SDP(Service Discovery Protocol,433), BR/EDR Protocol(432), BR/EDR Profiles(431), Attribute Protocol(436), Generic Access Profile(GAP,434), Generic Attribute Profile(GATT,435)을 포함한다.
상기 Logical Link Control and Adaptation Protocol(L2CAP,437)은 특정 protocol 또는 profile 에게 데이터를 전송하기 위한 하나의 양방향 채널을 제공한다.
상기 L2CAP은 블루투스 상위에서 제공하는 다양한 protocol, profile 등을 multiplexing한다.
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 SDP(Service Discovery Protocol,433)는 블루투스 디바이스에서 지원하는 서비스(Profile 및 Protocol)을 찾기 위한 프로토콜을 말한다.
상기 BR/EDR Protocol 및 Profiles(432,431)은 블루트스 BR/EDR를 이용하는 서비스 (profile)의 정의 및 이들 데이터를 주고 받기 위한 application 프로토콜을 정의한다.
상기 Attribute Protocol(436)은 Server-Client 구조로, 상대 디바이스의 data를 접근하기 위한 규칙을 정의한다. 아래와 같이 6가지 메시지(Request message, Response message, Command message, Notification message, Indication message) 유형이 있다.
- Request message from client to server with Response message from server to client
- Command message from client to server without Response message
- Notification message from server to client without Confirm message
- Indication message from server to client with Confirm message from client to server
상기 Generic Attribute Profile(GATT,435)은 attribute의 type을 정의한다.
상기 Generic Access Profile(GAP,434)은 디바이스 발견, 연결, 사용자에게 정보를 제공하는 방안을 정의하며, privacy를 제공한다.
도 5에 도시된 바와 같이, BLE 구조는 타이밍이 중요한 무선장치 인터페이스를 처리하도록 동작가능한 컨트롤러 스택(Controller stACK)과 고레벨(high level) 데이터를 처리하도록 동작가능한 호스트 스택(Host stACK)을 포함한다.
상기 Controller stACK은 Controller로 호칭될 수도 있으나, 앞서 도 2에서 언급한 디바이스 내부 구성요소인 프로세서와의 혼동을 피하기 위해 이하에서는 Controller stACK으로 표현하기로 한다.
먼저, 컨트롤러 스택은 블루투스 무선장치를 포함할 수 있는 통신 모듈과, 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.
호스트 스택은 GAP(Generic Access Profile,510), GATT based Profiles(520), GATT(Generic Attribute Profile,530), ATT(Attribute Protocol,540), SM(Security Manage,550), L2CAP(Logical Link Control and Adaptation Protocol,560)을 포함한다. 다만, 호스트 스택은 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,560)은 특정 프로토콜 또는 프로파일에게 데이터를 전송하기 위한 하나의 양방향 채널을 제공한다.
L2CAP은 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.
BLE 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,550)은 디바이스를 인증하며, 키 분배(key distribution)를 제공하기 위한 프로토콜이다.
ATT(Attribute Protocol,540)는 서버-클라이언트(Server-Client) 구조로 상대 디바이스의 데이터를 접근하기 위한 규칙을 정의한다. ATT에는 6가지의 메시지 유형(Request, Response, Command, Notification, Indication, Confirmation)이 있다.
즉, 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 메시지를 서버 디바이스로 전송한다.
GAP(Generic Access Profile)는 BLE 기술을 위해 새롭게 구현된 계층으로, BLE 디바이스들 간의 통신을 위한 역할 선택, 멀티 프로파일 작동이 어떻게 일어나는지를 제어하는데 사용된다.
또한, GAP는 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

GATT-based Profiles은 GATT에 의존성을 가지는 profile 들로 주로 BLE 디바이스에 적용된다. GATT-based Profiles은 Battery, Time, FindMe, Proximity, Time, Object Delivery Service 등일 수 있다. GATT-based Profiles의 구체적인 내용은 하기와 같다.
Battery : 배터리 정보 교환 방법
Time : 시간 정보 교환 방법
FindMe : 거리에 따른 알람 서비스 제공
Proximity : 배터리 정보 교환 방법
Time : 시간 정보 교환 방법
GATT는 서비스들의 구성 시에 ATT가 어떻게 이용되는지를 설명하는 프로토콜로서 동작가능할 수 있다. 예를 들어, GATT는 ATT 속성들이 어떻게 서비스들로 함께 그룹화되는지를 규정하도록 동작가능할 수 있고, 서비스들과 연계된 특징들을 설명하도록 동작가능할 수 있다.
따라서, GATT 및 ATT는 디바이스의 상태와 서비스들을 설명하고, 특징들이 서로 어떻게 관련되며 이들이 어떻게 이용되는지를 설명하기 위하여, 특징들을 사용할 수 있다.
컨트롤러(Controller) 스택은 물리 계층(Physical Layer,590), 링크 계층(Link Layer,580) 및 호스트 컨트롤러 인터페이스(Host Controller Interface,570)를 포함한다.
물리 계층(무선 송수신 모듈,590)은 2.4 GHz 무선 신호를 송수신하는 계층으로 GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) modulation과 40 개의 RF 채널로 구성된 frequency hopping 기법을 사용한다.
링크 계층(580)은 블루투스 패킷을 전송하거나 수신한다.
또한, 링크 계층은 3개의 Advertising 채널을 이용하여 Advertising, Scanning 기능을 수행한 후에 디바이스 간 연결을 생성하고, 37개 Data 채널을 통해 최대 42bytes 의 데이터 패킷을 주고 받는 기능을 제공한다.
HCI(Host Controller Interface)는 Host 스택과 Controller 스택 사이의 인터페이스를 제공하여, Host 스택에서 command와 Data를 Controller 스택으로 제공하게 하며, Controller 스택에서 event와 Data를 Host 스택으로 제공하게 해준다.

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 위해 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 스캔인터벌 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 스캔윈도우 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.
마스터(Master, Central)는 다른 디바이스(슬레이브, Peripheral)와 Connection을 맺기 위해, Connectable Advertising Signal을 주기적으로 스캔하다가, 적절한 디바이스에 연결을 요청하는 디바이스이다.
또한, 마스터 디바이스는 슬레이브 디바이스와 연결이 되고 나면, timing을 설정하고 주기적인 데이터 교환을 주도한다.
여기서 timing이란, 두 디바이스가 매번 같은 Channel에서 데이터를 주고 받기 위해 정하는 hopping 규칙일 수 있다.
슬레이브(Slave, Peripheral) 디바이스는 다른 디바이스(Master)와 Connection을 맺기 위해, Connectable Advertising Signal을 주기적으로 전송하는 디바이스이다.
따라서, 이를 수신한 마스터 디바이스가 Connection Request를 보내면, 이를 수락하여 Connection을 맺는다.
슬레이브 디바이스가 마스터 디바이스와 Connection을 맺고 나면 마스터 디바이스가 지정한 timing에 맞추어 Channel을 같이 hopping 하면서 주기적으로 데이터를 교환한다.

이하에서, 블루투스 인터페이스에서 정의되는 패킷에 대해 간략히 살펴보기로 한다. BLE 디바이스들은 하기에서 정의되는 패킷들을 사용한다.
패킷 포맷 ( P ACK et 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
아래 광고 채널 PDU 타입들은 광고 PDU로 불리고 구체적인 이벤트에서 사용된다.
ADV_IND: 연결 가능한 비지향성 광고 이벤트
ADV_DIRECT_IND: 연결 가능한 지향성 광고 이벤트
ADV_NONCONN_IND: 연결 가능하지 않은 비지향성 광고 이벤트
ADV_SCAN_IND: 스캔 가능한 비지향성 광고 이벤트
상기 PDU들은 광고 상태에서 링크 계층(Link Layer)에서 전송되고, 스캐닝 상태 또는 개시 상태(Initiating State)에서 링크 계층에 의해 수신된다.
Scanning PDUs
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.
Initiating PDUs
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 6은 블루투스 저전력 에너지의 GATT Profile 구조의 일 예를 나타낸 도이다.
상기 도 6을 참조하면 블루투스 저전력 에너지의 프로파일 데이터(Profile Data) 교환을 위한 구조를 살펴볼 수 있다.
구체적으로, GATT(Generic Attribute Profile)는 블루투스 LE 장치 간의 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 동작 구조는 프로파일(Profile), 서비스(Service), 특성(Characteristic)에 기초하며, 상기 도 6과 같은 수직 구조를 이룰 수 있다.
상기 프로파일(Profile)은 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 16 bit 또는 128 bit의 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 특성은 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

이하에서, 블루투스 LE에서 connection procedure(연결 절차)에 대해 간략히 살펴보고, 이의 일례로서, 블루투스 LE에서 객체 전송 서비스를 제공하는 방법을 살펴보기로 한다.
도 7은 블루투스 저전력 에너지 기술에서 연결 절차 방법의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
서버는 클라이언트로 3개의 광고 채널을 통해 광고 메시지를 전송한다(S710).
상기 서버는 Connection 전에는 광고자(Advertiser)로 호칭될 수 있고, Connection 이후에는 Master로 호칭될 수 있다. 상기 서버의 일례로, 센서들(온도 센서 등)이 있을 수 있다.
또한, 상기 클라이언트는 Connection 전에는 스캐너(Scanner)로 호칭될 수 있고, Connection 이후에는 Slave로 호칭될 수 있다. 상기 클라이언트의 일례로, 스마트폰을 들 수 있다.
살핀 것처럼, 블루투스는 2.4GHz 밴드를 통해 총 40개의 채널로 나누어 통신을 한다. 40개 채널 중 3개의 채널은 광고 채널로써, 각종 광고 패킷(Advertising Packet)을 비롯하여 Connection을 맺기 위해 주고 받는 Packet들의 교환에 이용된다.
나머지 37개의 채널들은 데이터 채널로 Connection 이후의 Data Packet 교환에 이용된다.
상기 클라이언트는 상기 광고 메시지를 수신한 후, 상기 서버로부터 추가적인 데이터(예: 서버 디바이스 이름 등)을 획득하기 위해 상기 서버로 Scan Request를 전송할 수 있다.
그러면, 상기 서버는 상기 클라이언트로 Scan Request에 대한 응답으로 나머지 데이터를 포함하여 Scan Response를 전송한다.
여기서, Scan Request와 Scan Response는 광고 패킷의 한 종류로서, 광고 패킷은 31 bytes 이하의 User Data만을 포함할 수 있다.
따라서, data의 크기가 31 bytes보다는 크지만, Connection까지 맺어서 data를 보내기에는 오버헤드가 큰 데이터가 있을 경우, Scan Request/Scan Response를 이용하여 두 번에 걸쳐서 data를 나눠 보낸다.
다음, 상기 클라이언트는 상기 서버와 블루투스 연결 설정을 위한 연결 요청(Connection Request)를 상기 서버로 전송한다(S720).
이를 통해, 상기 서버와 클라이언트 간에 Link Layer(LL)의 연결이 확립(establish)된다.
이후, 상기 서버와 상기 클라이언트는 보안 설립 절차를 수행한다.
상기 보안 설립 절차는 Secure Simple Pairing으로 해석되거나 이를 포함하여 수행될 수 있다.
즉, 상기 보안 설립 절차는 Phase 1 단계 내지 Phase 3 단계를 거쳐 수행될 수 있다.
구체적으로, 서버와 클라이언트 간에 페어링 절차(Phase 1)를 수행한다(S730).
상기 페어링 절차는 클라이언트가 서버로 페어링 요청(Pairing Request)을 전송하고, 서버가 클라이언트로 페어링 응답(Pairing Response)을 전송한다.
다음, Phase 2로서, 서버와 클라이언트 간에 레거시 페어링(Legacy Pairing) 또는 Secure Connections를 수행한다(S740).
다음, SSP Phase 3으로서, 서버와 클라이언트 간에 키 분배(Key Distribution) 절차를 수행한다(S750).
이를 통해, 서버와 클라이언트 간에 보안 연결이 확립되고, 암호화된 데이터를 송수신할 수 있게 된다.

도 8은 블루투스 저전력 에너지 기술에서 객체 전송 서비스(Object Transfer Service)를 제공하는 방법의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
객체 전송 서비스(Object Delivery Service or Object Transfer Service)는 블루투스 통신에서 벌크 데이터(bulk data)와 같은 객체 또는 데이터를 송/수신하기 위해 BLE에서 지원하는 서비스를 말한다.
서버 디바이스와 클라이언트 디바이스 간에 블루투스 연결 설정을 위해 S810~S830 단계에 해당하는 광고 과정 및 스캐닝 과정이 진행된다.
먼저, 서버 디바이스는 객체 전송 서비스를 포함하여 상기 서버 디바이스 관련 정보를 알리기 위해 클라이언트 디바이스로 광고 메시지를 전송한다(S810).
상기 광고 메시지는 광고 PDU(PACKet Data Unit), 광고 패킷, 광고, 광고 프래임, 광고 물리 채널 PDU 등으로 표현될 수 있다.
상기 광고 메시지는 서버 디바이스에서 제공하는 서비스 정보(서비스 이름 포함), 서버 디바이스의 이름, 제조자 데이터 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 광고 메시지는 브로드캐스트 방식 또는 유니캐스트(unicast) 방식으로 상기 클라이언트 디바이스로 전송될 수 있다.
이후, 상기 클라이언트 디바이스는 서버 디바이스 관련 보다 자세한 정보를 알기 위해 스캔 요청(Scan Request) 메시지를 상기 서버 디바이스로 전송한다(S820).
상기 스캔 요청 메시지는 스캐닝(Scanning) PDU, 스캔 요청 PDU, 스캔 요청, 스캔 요청 프래임, 스캔 요청 패킷 등으로 표현될 수 있다.
이후, 상기 서버 디바이스는 상기 상기 클라이언트 디바이스로부터 수신된 스캔 요청 메시지에 대한 응답으로 스캔 응답(Scan Response) 메시지를 상기 클라이언트 디바이스로 전송한다(S830).
상기 스캔 응답 메시지에는 상기 클라이언트 디바이스에서 요청한 서버 디바이스 관련 정보가 포함된다. 여기서, 상기 서버 디바이스 관련 정보는 객체 전송 서비스 제공과 관련하여 서버 디바이스에서 전송할 수 있는 객체 또는 데이터 등일 수 있다.
광고 과정 및 스캐닝 과정이 종료하는 경우, 상기 서버 디바이스와 상기 클라이언트 디바이스는 S840~S870 단계에 해당하는 연결 개시(Initiating Connection) 과정, 데이터 교환(Data Exchange) 과정을 수행한다.
구체적으로, 상기 클라이언트 디바이스는 상기 서버 디바이스와 블루투스 통신 연결을 위해 상기 서버 디바이스로 연결 요청(Connect Request) 메시지를 전송한다(S840).
상기 연결 요청 메시지는 연결 요청 PDU, 개시(Initiation) PDU, 연결 요청 프래임, 연결 요청 등으로 표현될 수 있다.
S840 단계를 통해, 상기 서버 디바이스와 상기 클라이언트 디바이스 간에 블루투스 연결이 확립되며, 이후 상기 서버 디바이스와 상기 클라이언트 디바이스는 데이터를 교환하게 된다. 상기 데이터 교환 과정에서 데이터는 데이터 채널 PDU를 통해 송수신될 수 있다.
상기 클라이언트 디바이스는 데이터 채널(Data Channel) PDU를 통해 객체 데이터 요청을 상기 서버 디바이스로 전송한다(S850). 상기 데이터 채널 PDU는 데이터 요청 메시지, 데이터 요청 프래임 등으로 표현될 수 있다.
이후, 상기 서버 디바이스는 상기 클라이언트 디바이스에서 요청한 객체 데이터를 데이터 채널 PDU를 통해 상기 클라이언트 디바이스로 전송한다(S860).
여기서, 상기 데이터 채널 PDU는 Attribute protocol에서 정의한 방식으로 상대 디바이스에게 데이터를 제공하거나 데이터 정보를 요청하기 위해 사용된다.
이후, 상기 서버 디바이스에서 데이터의 변경이 발생하는 경우, 상기 서버 디바이스는 데이터 또는 객체의 변경을 알리기 위해 상기 클라이언트 디바이스로 데이터 채널 PDU를 통해 데이터 변경 지시(Data Changed Indication) 정보를 전송한다(S870).
이후, 상기 클라이언트 디바이스는 변경된 데이터 또는 변경된 객체를 찾기 위해 상기 서버 디바이스로 변경된 객체 정보를 요청한다(S880).
이후, 상기 서버 디바이스는 상기 변경된 객체 정보 요청에 대한 응답으로 상기 클라이언트 디바이스로 상기 서버 디바이스에서 변경된 객체 정보를 전송한다(S890).
이후, 상기 클라이언트 디바이스는 상기 수신된 변경된 객체 정보와 현재 상기 클라이언트 디바이스가 가지고 있는 객체 정보와 비교 분석을 통해 변경된 객체를 찾는다.
다만, 상기 클라이언트 디바이스는 변경된 객체 또는 데이터를 찾을 때까지 S880 및 S890 단계를 반복적으로 수행한다.
이후, 상기 호스트 디바이스와 상기 클라이언트 디바이스 간에 연결 상태가 유지될 필요가 없는 경우, 상기 호스트 디바이스 또는 상기 클라이언트 디바이스는 해당 연결 상태를 종료(Disconnect)시킬 수 있다.

도 9는 블루투스 BR/EDR 기술에서 연결 절차 방법의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 블루투스 BR/EDR에서의 연결 절차(connection procedure)는 아래와 같은 단계들로 구성될 수 있다.
상기 연결 절차는 페어링 절차(pairing procedure)로도 표현될 수 있다.
블루투스 페어링 절차(pairing procedure)는 대기 상태(Standby State)와 연결 상태(Connected State)로만 구분된다.
블루투스 페어링이 완료된 디바이스는 상기 연결 상태(Connected State)가 되고, 접속이 종료된 장치는 대기 상태(Standby State)로 동작한다.
또한, 블루투스 디바이스들은 특정 디바이스와 연결 절차를 통해 연결 되었다가, 이후 재 연결하기 위해 재 연결 절차를 수행할 수 있다.
재 연결 절차는 연결 절차와 동일한 절차를 통해 수행될 수 있다.
구체적으로, 마스터 디바이스는 전원이 입력되면 기본적으로 대기 상태에 진입한다.
이후, 블루투스를 연결하기 위해 주변 디바이스들을 발견하기 위한 인쿼리(Inquiry) 절차(S911)를 수행한다.
즉, 마스터 디바이스는 주변의 연결할 수 있는 디바이스(슬레이브)를 발견(Discovery)하기 위해서 인쿼리 상태(Inquiry State)가 될 수 있으며, 슬레이브 디바이스는 주변의 디바이스(마스터)가 인쿼리 상태에서 전송하는 ID 패킷을 수신하기 위해서 인쿼리 스캔 상태(Inquiry scan State)가 될 수 있다.
상기 인쿼리 상태가 된 마스터 디바이스는 주변의 연결할 수 있는 디바이스를 발견하기 위해, 일회 또는 소정 시간 간격마다 ID 패킷을 이용한 인쿼리 메시지를 전송한다.
상기 ID 패킷은 GIAC(General Inquiry Access Code) 또는 DIAC(Dedicated Inqury Access Code)일 수 있다.
슬레이브 디바이스는 마스터 디바이스가 전송한 ID 패킷인 GIAC 또는 DIAC를 수신한 후, 상기 마스터 디바이스와 블루투스 페어링을 하기 위해서, 주파수 호핑 시퀸스(Frequency Hoppinf Sequence, FHS)를 전송한다.
또한, 필요에 의해서, 전송할 데이터가 존재하는 경우 확장된 인쿼리 응답(Extended Inquiry Response, 이하 EIR이라고 한다.)를 마스터 디바이스로 전송할 수 있다.
상기 인쿼리 절차를 통해서 주변의 연결 가능한 블루투스 디바이스를 찾아내면, 페이징 절차(S912)를 수행한다.
상기 페이징 절차(S912)는 상기 인쿼리 절차를 통해서 주변의 연결 가능한 블루투스 디바이스를 찾아내면, 어드레스와 클럭 정보 등으로 호핑 시퀸스를 동기화하여 실제 커넥션을 수행하는 단계를 말한다.
구체적으로, 상기 페이징 절차는 (1) 마스터 디바이스가 슬레이브 디바이스로 Page를 전송하는 단계, (2) 슬레이브 디바이스가 마스터 디바이스로 Slave Page Response를 전송하는 단계, (3) 마스터 디바이스가 슬레이브 디바이스로 Master Page Response를 전송하는 단계로 구분될 수 있다.
상기 인쿼리 절차와 상기 페이징 절차가 완료되면, 마스터 디바이스와 슬레이브 디바이스는 보안 설립(Security Establishment) 단계(S914)를 수행하고, 이후 L2CAP 연결 및 서비스 디스커버리(Service Discovery) 단계(S915)를 수행한다.
상기 보안 설립 단계를 수행하기 전에, 마스터 디바이스와 슬레이브 디바이스는 I(Input)/O(Output) 능력을 서로 교환한다(S913).
이는 I/O capability request와 I/O capability response를 통해 수행될 수 있다.
또한, 상기 보안 설립 단계는 후술할 Secure Simple Pairing 절차를 포함하거나 같은 의미로 해석될 수도 있다.
상기 L2CAP(Logical Link Control and Adaption Protocol)은 패킷 방식의 프로토콜로서 UDP 프로토콜과 비슷한 특징을 가지고 있다. 기본 최대 672 byte의 패킷 사이즈를 가지지만 통신이 시작되면 최대 65,535 byte까지 변경이 가능하다.
상기 L2CAP연결 및 서비스 디스커버리 단계를 수행한 후, 마스터 디바이스는 사용자로부터 입력받은 데이터를 슬레이브 디바이스로 전송할 수 있다(S916).
이와 같은 연결 절차를 수행한 마스터 디바이스와 슬레이브 디바이스는 일정 시간 동안 서로 간의 데이터 교환이 없게 되면, 에너지 소모를 방지하기 위하여 슬립(Sleep) 상태로 전환되며, 연결 상태는 종료하게 된다.
이후, 마스터 디바이스와 슬레이브 디바이스가 다시 데이터를 송/수신하기 위해서는 재 연결 절차를 수행한다.
재 연결 절차는 앞서 살핀 연결 절차와 동일한 단계를 통해 수행될 수 있다.

이하, 블루투스를 이용하여 기기(또는 디바이스)를 검색하는 기존 방법에 대해 간략히 살펴보고, 본 명세서에서 제안하는 방향 기반 기기 검색 방법에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 10은 기기를 검색하는 방법의 일례를 나타낸 도이다.
도 10을 참조하면, 사용자 기기가 사용자 입력에 의해 또는 일정 조건에 의해 BLE가 온(ON)되었음을 감지하는 경우, 상기 사용자 기기는 주변의 모든 기기들에 대해 검색을 수행한다.
하지만, 도 10과 같이, 사용자 기기가 자신의 주변에 존재하는 모든 기기들에 대해 검색을 수행하는 것은 밧데리 소모, 검색에 대한 시간 소요 등의 측면에서 불필요할 수 있다.
오히려, 사용자 기기가 검색이 되기를 원하는 특정 기기들(사용자 기기 주변의 특정 영역에 위치하는 기기들)에 대해서만 검색을 수행하도록 하는 경우, 사용자 편의성 증대 등 보다 유용한 효과가 발생할 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 사용자 기기의 검색 가능 영역은 (1) 사용자가 검색을 원하는 영역(1010)과 (2) 사용자가 검색을 원하지 않는 영역(1020)으로 구분할 수 있다.
상기 사용자가 (기기) 검색을 원하는 영역은 사용자 시야 범위 내에 있는 영역으로 표현될 수 있다.

이하에서, 본 명세서에서 제안하는 방향(direction) 기반 기기 검색을 수행하기 위한 방법에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.
방향 기반 기기 검색이란 사용자의 진행 방향 또는 사용자의 시야 방향 등을 고려하여 기기를 검색하는 것을 말한다.
본 명세서에서 제안하는 방법은 크게 (1) 방향 기반 기기 검색을 위한 시스템 모델, (2) 사용자의 진행 방향(또는 사용자 시야 방향)을 파악하기 위한 정보 교환 절차(Procedure), 파라미터(Parameters), 모드(Mode), 메시지(Message)를 정의하는 방법 및 (3) 주변 기기들의 위치 및 방향을 획득하기 위한 정보를 교환하는 절차(Procedure), 파라미터(Parameters), 모드(Mode), 메시지(Message)를 정의하는 방법으로 나눌 수 있다.
먼저, 방향 기반 기기 검색을 위한 시스템 구조(또는 시스템 모델)에 대해 살펴본다.
기기들 간 BLE로 연결되어 있는 경우, 사용자의 진행 방향, 주변 기기들의 위치 및 방향을 계산함으로써, 사용자 기기가 디스커버리(Discovery)를 수행하는 경우, 사용자 기기는 사용자의 시야에 있는 기기들만 검색할 수 있게 된다.
구체적으로, 사용자 기기는 지자기 센서를 통해 사용자가 진행하는 방향이나 또는 사용자의 시야 방향에 대한 정보를 획득할 수 있다.
상기 지자기 센서는 사용자가 지니는 특정 물체에 포함되며, 상기 특정 물체의 일례는 신발, 옷, 시계 등일 수 있다.
로케이터(Locator)는 사용자(또는 사용자 기기) 주변에 위치하는 기기들의 위치 정보와 해당 위치 정보를 알 수 있는 기준 방향 정보를 사용자 기기로 제공하는 역할을 하는 기기를 말한다.
상기 Locator 및 (지자기) 센서를 포함하는 물체는 하나의 기기로 구현되거나 또는 각각 별개의 기기로 구현되어 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있다.
또한, 기기들 간 BLE 연결이 되어 있지 않은 경우에도 (지자기) 센서 및 Locator는 일정한 시간 간격으로 방향 정보(사용자 진행 방향, 주변 기기들의 방향 정보)를 사전에 사용자 기기로 제공할 수 있다.
이를 통해, 사용자 기기는 Discovery 절차를 수행할 경우, 사용자(또는 사용자 기기)의 시야에 있는 기기들만 검색할 수 있게 된다.

다음으로, 사용자의 진행 방향에 대한 정보를 교환하기 위해 새롭게 정의될 수 있는 Procedure, Parameters, Mode, Message에 대해 살펴보기로 한다.
후술할 주변기기의 방향 정보와 구별하기 위해, 사용자의 진행 방향은 제 1 방향, 주변 기기의 방향은 제 2 방향으로 표현될 수도 있다.
이 방법은 사용자 기기가 지자기 센서(Geo-Magnetic Sensor)를 통해 제 1 방향 정보(사용자의 진행 방향 또는 사용자의 시야 방향 정보)를 획득하기 위한 절차이다.
예를 들어, 지자기 센서 또는 지자기 센서를 포함하는 물체는 사용자 기기로 사용자 진행 방향 또는 사용자의 시야 방향이 북쪽인지 또는 남서쪽인지 등을 사용자 기기 또는 locator로 알려준다.
이를 위해, 사용자 기기와 지자기 센서(또는 지자기 센서를 포함하는 물체)는 진행 방향 관련 요청 메시지 및 응답 메시지를 서로 송수신한다.
상기 지자기 센서 또는 상기 지자기 센서를 포함하는 물체는 방향 제공 디바이스로 표현될 수 있다.
또한, 기기들 간 BLE 연결 전에, 상기 방향 제공 디바이스는 일정 시간 간격으로 (사용자 기기가 진행 방향 정보를 요청하기 전에) 미리 사용자 기기로 사용자의 진행 방향 등을 알려 주거나 또는 Locator로 직접 사용자의 진행 방향과 관련된 정보를 제공할 수 있다.
상기 진행 방향 관련 요청 메시지 및 응답 메시지는 방향 각도(Direction Angle) 파라미터와 방향(Direction) 파라미터를 포함할 수 있다.
상기 방향 각도(Direction Angle) 파라미터는 0도에서 360도까지의 방향 각도 값을 나타낸다.
또한, 상기 방향(Direction) 파라미터는 동, 서, 남, 북, 북서, 북동, 남동, 남서 등과 같은 방향 값을 나타낸다.
또한, 모드(Mode) 파라미터는 방향 기반 기기 검색을 위해 사용자 기기에서 설정되는 파라미터로, 방향 기반 디스커버리(Discovery based Direction) 모드로 표현될 수 있다.
사용자 기기는 해당 모드로 전환 또는 해당 모드를 온(ON)함으로써, 주변 기기들의 위치 및 방향과 관련된 정보를 수신 받을 수 있다.

다음으로, 기준 방향 정보를 교환하는 Procedure, Parameters, Mode, Message를 정의하는 방법에 대해 살펴본다.
이 방법은 위치 기반 서비스를 이용하는 Locator를 통해 사용자 기기들 주변에 위치하는 기기들의 위치와 관련된 방향의 기준이 되는 기준 방향을 알려주는 절차에 관한 것이다.
즉, 주변 기기들이 어느 위치에 있다고 알려줄 때, 그 기준이 되는 방향이 북쪽인지 또는 북서쪽인지를 알려주는 절차와 관련된다.
마찬가지로, 기준 방향 정보를 교환하기 위해 송수신되는 메시지(요청 메시지, 응답 메시지)는 방향 각도(Direction Angle) 파라미터와 방향(Direction) 파라미터를 포함할 수 있다.
상기 방향 각도(Direction Angle) 파라미터는 0도에서 360도까지의 방향 각도를 나타내는 값이다.
또한, 상기 방향(Direction) 파라미터는 동, 서, 남, 북, 북서, 북동, 남동, 남서 등과 같은 방향을 나타내는 값이다.
또한, 모드(Mode) 파라미터는 주변 기기들의 위치 및 방향과 관련된 정보를 교환하기 위해 사용자 기기에서 설정되는 파라미터로, 방향 기반 디스커버리(Discovery based Direction) 모드로 표현될 수 있다.
사용자 기기는 해당 모드를 온(ON)함으로써, 주변 기기들의 위치 및 방향과 관련된 정보를 수신 받을 수 있다.

도 11은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 시스템 개략도의 일례를 나타낸 도이다.
도 11을 참조하면, 본 명세서에서 제안하는 시스템(1100)은 사용자 기기(제 1 디바이스,1110), 방향 제공 디바이스(제 2 디바이스,1120), Locator(제 3 디바이스,1130)를 포함할 수 있다.
상기 방향 제공 디바이스는 지자기 센서를 포함하며, 사용자가 지니는 특정 물체를 의미할 수 있다.
상기 시스템을 구성하는 기기들은 블루투스 등과 같은 네트워크 인터페이스(network interface)를 통해 서로 연결된다.
상기 네트워크 인터페이스(Network interface)는 특정 기기를 효율적으로 디스커버리하기 위한 메커니즘으로, BLE(Bluetooth Low Energy)와 같은 저 전력 무선 통신 수행을 위한 장치를 나타낼 수 있다.
상기 네트워크 인터페이스를 통해 사용자 기기는 특정 범위 내에 위치하는 기기들 즉, 사용자가 보고 있는 방향의 기기들만 검색할 수 있다.
로케이터(Locator)는 사용자 기기가 Bluetooth를 이용하여 주변 기기를 검색할 때, 사용자 시야 방향에 위치하는 기기들에 대한 방향 및 위치 정보를 사용자 기기로 제공한다.
또한, 상기 locator는 상기 기기들에 대한 방향 및 위치 정보의 기준이 되는 기준 방향 정보를 상기 사용자 기기로 제공할 수도 있다.
상기 방향 제공 디바이스는 사용자 기기로 사용자의 진행 방향 또는 사용자의 시야 방향을 알려주는 역할을 하는 디바이스로, 지자기 센서를 포함하며, 신발, 옷 등이 이에 해당될 수 있다.
사용자 기기는 사용자가 사용하는 기기로서, 상기 locator로부터 주변 기기들의 위치 및 방향 정보를 받고, 주변 기기를 검색하는 주체를 말한다.
상기 사용자 기기는 Consumer로 표현될 수도 있다.
상기 Locator는 사용자 기기가 검색할 주변 기기의 위치 및 방향 정보를 상기 사용자 기기로 제공한다.
즉, 상기 locator는 사용자 기기가 어떤 위치에 있는지 고려하여 주변 기기들의 위치 및 방향 정보를 사용자 기기로 제공한다.
또한, 사용자 기기는 지자기 센서를 통해 사용자가 보고 있는 시야 방향 또는 사용자의 진행 방향에 대한 정보를 획득한다.
상기 사용자가 보고 있는 시야 방향 또는 사용자의 진행 방향은 특정 기기를 검색하기 위한 기준 방향을 의미할 수 있다.

도 12는 본 명세서에서 제안하는 방향 기반 기기 검색 방법의 일례를 나타낸 도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 사용자 또는 사용자 기기가 우측 방향(1200)으로 진행하는 경우, 사용자 기기는 해당 진행 방향을 고려하여 상기 진행 방향 쪽에 위치하는 기기들만(디바이스 1, 2, 3) 검색하는 것을 볼 수 있다.
여기서, 사용자 기기는 상기 진행 방향에 대한 정보를 사용자가 지니는 물체를 통해 획득할 수 있다.
상기 사용자가 지니는 물체는 지자기 센서를 포함한다.
본 명세서에서 제안하는 진행 방향에 따른 기기 검색 방법을 수행하기 위해 모드(Mode), 절차(Procedure), 메시지(Message), 파라미터(Parameter)의 정의는 아래 표 2와 같다.
Category Description
Mode Device가 특정 동작을 수행하도록 setting 되어 있는 상태
Procedure 특정 기능을 수행하기 위해 기기가 수행해야 하는 일련의 절차
Message 기기 간 Parameter를 전달하기 위한 동작
Parameter Message가 상대방에게 전달하는 data 값이나 기기의 setting 값

도 13은 본 명세서에서 제안하는 스캐닝 수행 방법의 일례를 나타낸 도이다.
스캐닝(scanning) 수행에 필요한 모드(mode), 절차(procedure), 메시지(message), 파라미터(parameter) 등이 도 13과 같이 정의될 수 있다.
도 13을 참조하면, 디바이스 1과 디바이스 2는 어느 디바이스가 스캐닝(Scanning)을 수행할지에 대한 스캔 역할(Scan Role)을 정한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 디바이스 2는 스캔을 수행할 수 있는 스캔 허용 모드(scan acceptable mode)로 전환 또는 설정하여 스캐닝을 수행할 수 있다.
디바이스 2는 디바이스 1로부터 스캐닝 요청(scanning request) 메시지를 수신하는 경우, 디바이스 2는 스캐닝(scanning)을 수행한다.
이후, 상기 디바이스 2는 스캐닝 수행 결과를 상기 디바이스 1로 전송할 수 있다.
아래 표 3은 본 명세서에서 제안하는 방향 기반 기기 검색 방법과 관련하여 Locator, 방향 제공 디바이스, 사용자 기기 간에 방향, 위치 정보 등을 서로 교환하고, 사용자의 시야 방향에 있는 기기들만을 discovery하기 위해 정의되는 모드(Mode), 절차(Procedure), 메시지(Message), 파라미터(Parameter)를 나타낸다.
Name Category Description
Discovery based Direction mode Mode 방향에 따른 검색 procedure를 허락하는 mode
Non-Discovery based Direction mode Mode 방향에 따른 검색 procedure를 허락하지 않는 mode
Notify User’s direction information Procedure Procedure 사용자의 어떤 물체에 지자기 센서를 탑재하여 사용자가 바라보고 있는 방향을 알려주는 절차
Share Location information Procedure Procedure 기준이 되는 사용자의 위치와 그걸 기반으로 한 기기들의 위치 정보를 알려주는 절차
Direction of Magnetic Sensor Request Message 지자기 센서에 의해 센서가 들어있는 물체의 앞쪽 (ex. 신발의 앞 코 방향)이 위치한 방향의 위치를 요청하는 Message
Direction of Magnetic Sensor Response Message Compass Informer는 요청 message를 받고 방향 값을 전달하는 Message
Locator Information Request Message 사용자의 위치 정보를 기반으로 Locator가 기기의 위치를 나타내는 값을 요청하는 Message
Locator Information Response Message Locator가 기기의 위치를 나타내는 값을 요청하는 Message에 대한 Response
Reference Direction Request Message 사용자에게 Locator가 기기들의 위치를 알려줄 때, 기준이 되는 방향을 요청하는 Message
Reference Direction Response Message 기준 방향을 요청하는 Message에 대한 Response
Direction Angle Parameter 지자기 센서에 나타난 방향을 파악하기 위해 필요한 각도 (ex. 0° ~ 360°)
Direction Parameter 지자기 센서에 나타난 방향 (ex. N, S, W, E, NS, NW, SE, SW)

다음으로, (1) 기기들 간 BLE 연결이 되지 않은 경우, (2) 기기들 간 BLE 연결이 되어 있는 경우로 구분하여 진행 방향 기반 기기 검색 방법에 대해 살펴보기로 한다.
상기 진행 방향 기반 기기 검색 방법은 사용자 진행 방향 또는 사용자 시야 방향(또는 기준 방향)을 고려한 주변 기기들의 검색 방법을 나타낸다.
상기 기준 방향은 주변 기기들의 방향을 나타내기 위해 기준이 되는 방향을 나타내는 것으로, 사용자의 진행 방향 또는 사용자의 시야 방향이 기준 방향이 될 수 있다.
먼저, 기기들 간 BLE 연결이 되어 있지 않은 경우, 사용자 진행 방향 또는 사용자 시야 방향을 제공하는 방법에 대해 살펴보기로 한다.
도 14는 본 명세서에서 제안하는 기기들 간 BLE 연결이 되지 않은 경우 방향 기반 기기 검색 방법의 일례를 나타낸 도이다.
방향 제공 디바이스는 사용자 기기로 사용자 진행 방향 또는 사용자 시야 방향을 제공하는 역할을 하는 기기를 말한다.
상기 방향 제공 디바이스는 지자기 센서를 포함하며, Compass Informer로 표현될 수 있다.
또한, 상기 방향 제공 디바이스는 사용자가 지니는 물체를 의미할 수 있으며, 그 일례로, 신발, 옷, 시계 등일 수 있다.
사용자 기기는 제어 디바이스(controlled device)로 표현될 수 있으며, 특정 범위 내의 기기들을 검색하는 주체로서, 스마트폰 등이 이에 해당될 수 있다.
도 14는 사용자 기기가 방향 제공 디바이스로부터 사용자 진행 방향(또는 기준 방향 또는 제 1 방향) 정보를 수신하고, locator로부터 주변 기기들이 위치하는 방향 정보(제 2 방향 정보)를 포함하는 Map 정보를 수신하는 일례를 나타낸다.
방향 제공 디바이스와 locator는 사용자 기기와 각각 BLE 연결이 되어 있지 않다고 가정한다.
상기 방향 제공 디바이스 및 Locator는 상기 사용자 기기로 일정 시간 간격으로 각각 사용자의 진행 방향 정보 및 주변 기기들의 위치와 관련된 방향 정보를 제공한다(S1410,S1420).
상기 사용자의 진행 방향 정보는 사용자 또는 사용자 기기의 진행 방향 또는 사용자의 시야 방향에 관한 정보를 나타낸다.
상기 주변 기기들의 위치와 관련된 방향 정보는 기준 방향으로부터 각 주변 기기가 위치하는 방향에 대한 정보로서, 방향과 각도를 포함할 수 있다.

도 15는 본 명세서에서 제안하는 기기들 간 BLE 연결이 되지 않은 경우 방향 기반 기기 검색 방법의 또 다른 일례를 나타낸 도이다.
도 15는 방향 제공 디바이스가 사용자 진행 방향(또는 기준 방향) 정보를 locator로 직접 전송하고, locator는 상기 수신된 사용자 진행 방향 정보에 기초하여 주변 기기의 방향 정보를 사용자 기기로 전송하는 방법을 나타낸다.
도 14와 마찬가지로, 방향 제공 디바이스 및 locator는 사용자 기기와 각각 BLE 연결이 되어 있지 않다고 가정한다.
도 15를 참조하면, 방향 제공 디바이스(Compass Informer)는 Locator로 사용자의 진행 방향 또는 사용자의 시야 방향에 관한 방향 정보를 직접 전송한다(S1510).
상기 방향 제공 디바이스는 지자기 센서를 포함한다.
이후, 상기 Locator는 상기 방향 제공 디바이스로부터 수신한 사용자의 진행 방향 정보를 기준으로, 주변 기기들의 위치 정보를 계산한다(S1520).
주변 기기들의 위치 정보는 기준 방향에 대한 주변 기기들의 방향 및 방향 각도를 나타낸다.
이후, 상기 Locator는 각 주변 기기의 위치 정보를 상기 사용자 기기로 전송한다(S1530).

다음으로, 기기들 간 BLE 연결이 되어 있는 경우, 사용자(또는 사용자 기기)의 진행 방향 정보를 제공하는 방법에 대해 살펴보기로 한다.
도 16은 본 명세서에서 제안하는 기기들 간 BLE 연결이 되어 있는 경우 방향 기반 기기 검색 방법의 일례를 나타낸 도이다.
도 16을 참조하면, 방향 제공 디바이스, 사용자 기기 및 locator는 BLE로 서로 연결되어 있다고 가정한다.
BLE 연결 절차는 앞서 살핀 내용을 참조하기로 한다.
먼저, 사용자 기기는 방향 정보를 이용하여 디스커버리를 수행하기 위해 방향 기반 디스커버리 모드로 전환한다(S1610).
상기 방향 기반 디스커버리 모드로의 전환은 방향 기반 디스커버리 모드를 온(ON)으로 설정하는 것과 동일하게 해석될 수 있다.
이후, 상기 방향 제공 디바이스와 사용자 기기는 사용자 진행 방향 또는 사용자 시야 방향에 대한 정보를 서로 교환한다(S1620).
본 명세서에서 기술되는 (진행) 방향 정보는 사용자의 진행 방향 또는 사용자의 시야 방향에 관한 정보를 나타내는 것으로 해석될 수 있다.
즉, 사용자 기기는 방향 제공 디바이스로 진행 방향 정보를 요청하기 위한 방향 요청 메시지를 전송한다(S1621).
상기 방향 요청 메시지는 Direction of Magnetic Sensor Request로 표현될 수 있다.
상기 방향 요청 메시지는 사용자의 진행 방향에 대한 방향 값과 각도 값을 포함할 수 있다.
상기 방향 제공 디바이스는 상기 방향 요청 메시지에 대한 응답으로, 방향 응답 메시지를 상기 사용자 기기로 전송한다(S1622).
상기 방향 요청 메시지 및 방향 응답 메시지는 도 17에 도시된 바와 같은 패킷 형태일 수 있다.
상기 방향 요청 메시지 및 방향 응답 메시지는 방향 파라미터 및 각도 파라미터를 포함할 수 있다.
상기 방향 응답 메시지는 Direction of Magnetic Sensor Response로 표현될 수 있다.
예를 들어, 상기 방향 응답 메시지는 NE 250°와 같은 방향 값 및 각도 값을 포함할 수 있다.
도 17의 패킷 형태는 살핀 것처럼, 사용자의 진행 방향과 관련된 방향 파라미터(1710) 및 각도 파라미터(1720)를 포함할 수 있다.
도 17의 패킷은 앞서 살핀 데이터 패킷을 의미할 수 있다.
방향(Direction) 파라미터(또는 필드)는 Geo-magnetic Sensor를 통해 정해지는 방향 값으로, 북(N), 남(S), 서(W), 동(E), 북서(NW), 북동(NE), 남서(SW), 남동(SE)의 8개의 방향 값이 존재할 수 있다.
또한, 상기 Direction 필드 값은 bytes로 할당될 수 있다.
다음, 각도(Angle) 파라미터(또는 필드)는 Geo-magnetic Sensor를 통해 정해지는 방향에 대한 각도 값으로, 0° ~ 360°의 각도 값이 존재할 수 있다.
상기 각도 파라미터는 방향 각도(direction angle) 파라미터로 표현될 수도 있다.
마찬가지로, Direction Angle 필드는 bytes로 할당될 수 있다.
이후, 상기 사용자 기기와 Locator는 주변 기기들에 대한 위치 정보를 교환한다(S1630).
상기 위치 정보는 주변 기기들의 방향 및 각도 값을 포함할 수 있다.
해당 절차에 대해서는 도 18를 참조하여 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 18은 본 명세서에서 제안하는 주변 기기들의 위치 정보를 교환하는 방법의 일례를 나타낸 도이다.
S1810 및 S1820 단계는 도 17의 S1710 및 S1720 단계와 동일하므로 구체적인 설명은 생략하고, 차이가 나는 주변 기기의 위치 정보를 교환하는 내용 위주로 살펴보기로 한다.
사용자 기기는 주변 기기들의 위치(또는 방향)을 결정하기 위한 기준이 될 수 있다.
이 경우, 사용자 기기는 locator로 주변 기기들에 대한 위치 및 방향 정보를 요청한다.
여기서, 주변 기기들에 대한 위치 및 방향 정보는 각 주변 기기의 방향 값과 각도 값을 의미한다.
또한, 상기 locator는 사용자 기기의 기준 방향을 고려하여 주변 기기들의 방향 및 위치 정보를 획득하여, 해당 정보를 사용자 기기로 전송한다(S1830).
이를 통해, 사용자 기기는 사용자 진행 방향 또는 사용자 시야 방향의 기기들만 검색할 수 있게 된다.
좀 더 구체적으로 해당 절차를 살펴보면, 사용자 기기는 locator로 주변 기기들에 대한 방향 및 위치 정보를 요청하기 위한 위치 정보 요청(Locator Information Request) 메시지를 전송한다(S1831).
상기 위치 정보 요청 메시지는 locator를 중심으로 주변 기기들이 위치해 있는 방향을 요청하기 위한 메시지일 수 있다.
이후, 상기 locator는 상기 사용자 기기로 위치 정보 요청 메시지에 대한 응답으로 위치 정보 응답(Locator Information Response) 메시지를 전송한다(S1832).
여기서, 주변 기기들은 서로 다른 Direction과 Angle을 가진다.
따라서, 상기 사용자 기기는 상기 locator로부터 다수의 Packet 포맷을 수신 받거나 또는 하나의 패킷 포맷 내에 다수의 주변 기기들의 direction 및 angle 값들을 포함할 수 있다.
이후, 상기 사용자 기기는 locator로 주변 기기들의 위치 또는 방향의 기준이 되는 기준 방향(Reference Direction)을 요청하기 위한 기준 방향 요청(reference direction request) 메시지를 전송한다(S1833).
이후, 상기 locator는 상기 사용자 기기로 상기 기준 방향 요청(reference direction request) 메시지에 대한 응답으로, 기준 방향 응답(reference direction response) 메시지를 전송한다(S1834).
사용자 기기는 주변 기기들의 위치가 북서쪽인지 또는 남동쪽인지를 알기 위한 기준 방향 정보를 locator로 요청하고, 상기 locator로부터 이에 대한 응답을 수신한다.
살핀 것처럼, 패킷 포맷에 포함되는 방향(Direction) 필드는 지자기 센서(Geo-magnetic Sensor)를 통해 정해지는 방향 값을 나타내며, 북(N), 남(S), 서(W), 동(E), 북서(NW), 북동(NE), 남서(SW), 남동(SE)의 8개의 방향 값이 존재할 수 있다.
상기 Direction 필드의 크기는 2 bytes로 할당될 수 있다.
상기 각도(Angle) 필드는 지자기 센서(Geo-magnetic Sensor)를 통해 정해지는 방향 각도 값으로, 0° 내지 360°의 각도 값이 존재할 수 있다.
상기 Direction Angle 필드의 크기는 bytes로 할당될 수 있다.

다음으로, 앞에서 살핀 본 명세서에서 제안하는 사용자의 진행 방향을 고려하여 주변 기기를 검색하는 방법들이 적용될 수 있는 상황들에 대해 관련 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 살펴본다.
< 제 1 실시 예 >
제 1 실시 예는 사용자(또는 사용자 기기) 정면 방향에 위치하는 주변 기기들만 검색하는 방법을 나타낸다.
도 19는 본 명세서에서 제안하는 방향 기반 기기 검색 방법의 일례를 나타낸 도이다.
도 19를 참조하면, 사용자 또는 사용자 기기 주변에는 사용자 기기와 블루투스(예:BLE)로 연결할 수 있는 다양한 기기들(TV, watch, 스마트폰, 프로젝터, 프린터)이 존재하는 것을 볼 수 있다.
도 19와 같이, 다양한 주변 기기들이 사용자 주변에 위치하는 경우, 사용자가 검색을 원하는 특정 영역 내의 주변 기기들만 검색할 수 있는 방법에 대해 살펴본다.
먼저, 사용자 기기는 사용자의 진행 방향 또는 사용자의 시야 방향(사용자가 어느 방향을 보고 있는지, 1910)에 대한 정보를 지자기 센서를 포함하는 방향 제공 디바이스로부터 수신한다.
이후, Locator는 사용자 기기로 기준 방향(또는 사용자의 진행 방향 또는 사용자의 시야 방향)을 제공하고, 상기 사용자 기기 주변에 위치하는 기기들의 위치 및 방향 정보를 알려준다(북서, 남동, 등등).
여기서, locator는 상기 기준 방향 정보를 방향 제공 디바이스로부터 수신하는 경우를 나타낸다.
이후, 상기 사용자 기기는 locator로부터 수신된 주변 기기의 위치/방향 정보 및 기준 방향 정보들을 조합하여 사용자 기기의 시야에 있는 주변 기기들만 디스커버리(Discovery) 할 수 있게 된다.

< 제 2 실시 예 >
제 2 실시 예는 사용자 정면 방향의 주변 기기들만 검색하기 위한 방법의 또 다른 일례를 나타내는 것으로, 사용자가 박물관으로 진입 시, 사용자 기기는 사용자 앞쪽 방향의 전시물품만을 검색하고, 검색된 전시물품과 블루투스를 이용하여 데이터를 교환하는 방법의 일례를 나타낸다.
도 20은 박물관에서 본 명세서에서 제안하는 방법을 활용하는 상황의 일례를 나타낸 도이다.
도 20을 참조하면, 사용자는 (지자기) 센서를 구비하는 신발을 착용하고, 사용자 기기(스마트폰)을 휴대하고 박물관에 입장한다고 가정한다.
먼저, 사용자 기기는 지자기 센서를 포함하는 신발로부터 진행 방향 정보를 수신한다.
여기서, 진행 방향 정보는 사용자의 진행 방향을 나타내거나 또는 사용자의 시야 방향을 나타내는 것으로, 주변 기기들의 위치 및 방향을 결정하기 위한 기준 방향 정보일 수 있다.
또한, 상기 진행 방향 정보는 동, 서, 남, 북 등과 같은 방향 값과 0도 내지 360 사이의 각도 값을 포함한다.
이후, Locator는 박물관 내 전시물품(주변기기)의 위치 및 방향을 사용자 기기로 제공하고, 앞서 살핀 기준 방향 정보를 사용자 기기로 제공한다.
여기서, 전시물품은 사용자 기기 및 locator와 블루투스 통신이 가능하며, 상기 locator는 박물관 천장 등 특정 공간의 천장에 설치되는 것이 바람직할 수 있다.
이후, 사용자 기기는 전시물품이 감지되는 경우, 지자기 센서를 통해 획득된 사용자의 시야 방향과, locator로부터 획득된 전시물품이 위치하는 방향 정보를 고려하여 사용자의 진행 방향에 위치하는 기기들에 대해서만 Discovery를 수행한다.
이후, 상기 사용자 기기는 Discovery된 전시물품(주변기기)와 BLE 통신을 수행하여 상기 전시물품과 데이터를 서로 교환한다.
여기서, 사용자는 사용자 기기 외에 추가적으로 BLE 헤드셋을 지니고 있는 경우, 전시물품과의 데이터 교환을 BLE 헤드셋을 통해 수행할 수도 있다.

< 제 3 실시 예 >
제 3 실시 예는 BLE Mesh 네트워크에서 본 명세서에서 제안하는 방법을 활용하는 상황의 일례를 나타낸다.
즉, 제 3 실시 예는 방향 기반 기기 검색 방법과 BLE Mesh 네트워크를 결합하여 대형 지하 주차장에서 사용자가 빈 주차 공간, 출구 등을 보다 쉽게 찾도록 하기 위한 방법을 나타낸다.
도 21은 블루투스 메시 네트워크에서 본 명세서에서 제안하는 방법을 활용하는 상황의 일례를 나타낸 도이다.
도 21에 도시된 바와 같이, 대형 지하 주차장 내 전구들은 BLE Mesh Group A, BLE Mesh Group B 등으로, BLE Mesh network를 구성하고 있다고 가정한다.
사용자가 차를 타고 주차를 하기 위해 대형 지하 주차장으로 내려오는 상황을 가정한다.
사용자 기기는 빈 주차 공간을 찾기 위해 BLE 검색 동작을 수행한다.
즉, 사용자 기기는 방향 제공 디바이스(사용자의 자동차)와 대형 지하 주차장 천장에 설치된 Locator를 통해 사용자 기기 앞(사용자 시야)에 있는 전구들을 검색하며, 상기 검색된 전구들과 BLE 연결을 수행한다.
사용자 기기와 상기 사용자 기기의 시야 방향에 있는 전구(ex:G1)가 BLE 연결이 된 경우, 상기 전구(G1)는 자신의 BLE Mesh Group A에 속한 나머지 전구들과 정보를 서로 교환함으로써, 사용자 기기에게 빈 주차 공간으로 안내하기 위한 정보를 제공한다.
여기서, 사용자 시야에 없는 전구들 또는 사용자 시야에 없는 BLE Mesh Group들 내 전구들의 불은 자동으로 꺼지게 된다.
따라서, 제 3 실시 예를 통해 사용자 시야 방향의 전구들은 불이 켜지며, 사용자가 지나가게 되면 사용자가 지나간 자리에 있는 전구들의 불은 자동으로 꺼지는 효과를 얻을 수 있다.

나아가, 설명의 편의를 위하여 각 도면을 나누어 설명하였으나, 각 도면에 서술되어 있는 실시 예들을 병합하여 새로운 실시 예를 구현하도록 설계하는 것도 가능하다. 그리고, 당업자의 필요에 따라, 이전에 설명된 실시 예들을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체를 설계하는 것도 본 발명의 권리범위에 속한다.
본 명세서에 따른 방향 기반 기기 검색 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시 예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
한편, 본 명세서의 방향 기반 기기 검색 방법은 네트워크 디바이스에 구비된 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한, 인터넷을 통한 전송 등과 같은 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 명세서의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 명세서는 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
그리고, 당해 명세서에서는 물건 발명과 방법 발명이 모두 설명되고 있으며, 필요에 따라 양 발명의 설명은 보충적으로 적용될 수가 있다.
본 명세서는 블루투스를 활용하여 방향 기반 기기 검색 방법을 이용하는데 있다.

Claims (12)

  1. 무선 통신 시스템에서 디스커버리(discovery)를 수행하는 방법에 있어서, 제 1 디바이스에 의해 수행되는 방법은,
    방향 기반의 디스커버리 모드를 온(On)하는 단계;
    사용자와 관련된 제 1 방향 정보를 제 2 디바이스로부터 획득하는 단계,
    상기 제 1 방향 정보는 사용자의 진행 방향 또는 사용자의 시야 방향을 나타내는 정보이며;
    하나 또는 그 이상의 주변 디바이스들의 위치와 관련된 제 2 방향 정보를 제 3 디바이스와 교환하는 단계; 및
    상기 제 1 방향 정보 및 상기 제 2 방향 정보에 기초하여 상기 주변 디바이스들 중 특정 방향에 존재하는 주변 디바이스에 대해서 디스커버리(discovery)를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 방향 정보를 획득하는 단계는,
    상기 제 2 디바이스로 상기 제 1 방향 정보를 요청하기 위한 방향 요청 메시지(direction request message)를 전송하는 단계; 및
    상기 제 2 디바이스로부터 상기 방향 요청 메시지에 대한 응답으로 방향 응답 메시지(direction response message)를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 방향 정보를 교환하는 단계는,
    상기 제 3 디바이스로 상기 제 2 방향 정보를 요청하기 위한 위치 정보 요청 메시지(location information request message)를 전송하는 단계; 및
    상기 제 3 디바이스로부터 상기 위치 정보 요청 메시지에 대한 응답으로 위치 정보 응답 메시지(location information response message)를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 주변 디바이스들이 위치하는 방향을 결정하는 기준이 되는 기준 방향 정보를 상기 제 3 디바이스로 요청하는 단계; 및
    상기 제 3 디바이스로부터 상기 기준 방향 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 방향 정보 및 상기 제 2 방향 정보는 방향 파라미터(direction parameter) 또는 방향 각도 파라미터(direction angle parameter) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 방향 정보를 획득하는 단계는,
    상기 제 1 방향 정보를 일정 시간 간격마다 상기 제 2 디바이스로부터 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 디바이스는 상기 제 1 방향 정보를 측정하기 위한 지자기 센서이거나 또는 상기 지자기 센서를 포함하는 디바이스인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 방향 파라미터는 북쪽, 남쪽, 동쪽, 서쪽, 북동쪽, 북서쪽, 남동쪽 또는 남서쪽 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 방향 각도 파라미터는 0도에서 360도 사이의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 주변 디바이스들은 LED(Light Emitting Diode) 전구들이며,
    상기 LED 전구들은 BLE(Bluetooth Low Energy) 메쉬 그룹(Mesh Group)을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    사용자의 시야 방향에 있는 LED 전구와 BLE 연결을 수행하는 단계를 더 포함하되,
    상기 BLE 연결된 LED 전구는 동일한 BLE Mesh 그룹 내 다른 전구들과 특정 방향을 표시하기 위한 정보를 서로 교환하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 무선 통신 시스템에서 디스커버리(discovery)를 수행하기 위한 제 1 디바이스에 있어서,
    외부와 무선 또는 유선으로 통신하기 위한 통신부; 및
    상기 통신부와 기능적으로 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는,
    방향 기반의 디스커버리 모드를 온(On)하며;
    사용자와 관련된 제 1 방향 정보를 제 2 디바이스로부터 획득하며,
    상기 제 1 방향 정보는 사용자의 진행 방향 또는 사용자의 시야 방향을 나타내는 정보이며;
    하나 또는 그 이상의 주변 디바이스들의 위치와 관련된 제 2 방향 정보를 제 3 디바이스와 교환하며; 및
    상기 제 1 방향 정보 및 상기 제 2 방향 정보에 기초하여 상기 주변 디바이스들 중 특정 방향에 존재하는 주변 디바이스에 대해서 디스커버리(discovery)를 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
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