WO2016122186A1 - 블루투스 기술을 이용하여 디바이스를 제어하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

블루투스 기술을 이용하여 디바이스를 제어하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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WO2016122186A1
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PCT/KR2016/000813
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이민수
양현식
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엘지전자(주)
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Definitions

  • control device and the first device are connected via Bluetooth Low Energy (LE).
  • LE Bluetooth Low Energy
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of forming a connection using a Bluetooth Basic Rate / Enhanced Data Rate (BR / EDR) between devices.
  • BR / EDR Bluetooth Basic Rate / Enhanced Data Rate
  • 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
  • device A corresponds to a master in a piconet (piconet A, shaded portion) having device B and device C as slaves.
  • 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 E is a scanner and device C is an advertiser (group C).
  • Device K is also an advertiser and device N is an initiator (group K).
  • device C advertises on the ad physical channel using some type of advertisement event captured by scanner device E.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a Bluetooth communication architecture to which the present invention can be applied.
  • the host stack (or host module) 20 refers to a wireless transceiver module for receiving a 2.4 GHz Bluetooth signal and hardware for transmitting or receiving a Bluetooth packet.
  • the host stack (or host module) 20 is connected to a Bluetooth module which is the controller stack 10 to connect a Bluetooth module. Control and perform actions.
  • the host stack 20 may include a BR / EDR PHY layer 12, a BR / EDR baseband layer 14, and a link manager layer 16.
  • the BR / EDR PHY layer 12 is a layer for transmitting / receiving a 2.4 GHz radio signal and may transmit data by hopping 79 RF channels when using Gaussian Frequency Shift Keying (GFSK) modulation.
  • GFSK Gaussian Frequency Shift Keying
  • the BR / EDR baseband layer 14 plays a role of transmitting a digital signal, selects a channel sequence hopping 1400 times per second, and transmits a 625us length time slot for each channel.
  • the link manager layer 16 controls the overall operation (link setup, control, security) of the Bluetooth connection by using a link manager protocol (LMP).
  • LMP link manager protocol
  • the link manager layer 16 may perform the following functions.
  • the host controller interface layer 18 provides an interface between the host module and the controller module so that the host can provide commands and data to the controller, and the controller can provide events and data to the host.
  • the host stack (or host module) 20 may include a logical link control and adaptation protocol (L2CAP, 21), an attribute protocol (Protocol, 22), a generic attribute profile (GATT, 23), and a generic access profile. Profile, GAP, 24), BR / EDR profile 25.
  • L2CAP logical link control and adaptation protocol
  • Protocol 22
  • GATT generic attribute profile
  • GAP BR / EDR profile
  • the logical link control and adaptation protocol (L2CAP) 21 may provide one bidirectional channel for transmitting data to a specific protocol or profile.
  • the L2CAP 21 may multiplex various protocols, profiles, etc. provided by a higher layer of Bluetooth.
  • L2CAP of Bluetooth BR / EDR uses dynamic channel, supports protocol service multiplexer, retransmission, streaming mode, and provides segmentation, reassembly, per-channel flow control, and error control.
  • the generic attribute profile (GATT) 23 may be operable as a protocol describing how the attribute protocol 22 is used in the construction of services.
  • the general attribute profile 23 may be operable to specify how ATT attributes are grouped together into services, and may be operable to describe features associated with the services.
  • the generic attribute profile 23 and the attribute protocol ATT 22 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 attribute protocol 22 and the BR / EDR profile 25 define a service (or profile) using Bluet's BR / EDR and an application protocol for sending and receiving these data, and the Generic Access Profile , GAP, 24) define how devices are discovered, connected, and informed, and provide privacy.
  • the Bluetooth LE protocol stack is a controller stack 30 operable to handle timing-critical radio interface and a host operable to process high level data. It contains a stack (Host stack, 40).
  • the controller stack 30 may be implemented using a communication module that may include a Bluetooth radio, for example, a processor module that may include a processing device such as a microprocessor.
  • the host stack may be implemented as part of an OS running on a processor module, or as an instance of a package on the OS.
  • controller stack and the host stack can be operated or executed on the same processing device in the processor module.
  • the controller stack 30 includes a physical layer (PHY) 32, a link layer 34, and a host controller interface 36.
  • PHY physical layer
  • link layer 34 link layer
  • host controller interface 36 host controller interface
  • the physical layer (PHY) 32 is a layer that transmits and receives a 2.4 GHz radio signal and uses GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) modulation and a frequency hopping technique composed of 40 RF channels.
  • GFSK Gausian Frequency Shift Keying
  • the link layer 34 which transmits or receives a Bluetooth packet, creates a connection between devices after performing advertising and scanning functions using three advertising channels, and generates up to 257 bytes of data packets through 37 data channels. Provides the ability to send and receive.
  • the host stack includes a generic access profile (GAP) 40, a logical link control and adaptation protocol (L2CAP, 41), a security manager (SM, 42), an attribute protocol (ATT, 440), and a general attribute profile.
  • GAP generic access profile
  • L2CAP logical link control and adaptation protocol
  • SM security manager
  • ATT attribute protocol
  • 440 general attribute profile
  • GATT Generic Attribute Profile
  • GATT Generic Access Profile
  • LT profile 46 may be included.
  • the host stack 40 is not limited to this and may include various protocols and profiles.
  • L2CAP Logical Link Control and Adaptation Protocol 41 may provide one bidirectional channel for transmitting data to a specific protocol or profile.
  • Attribute Protocol (ATT) 43 defines a rule for accessing data of a counterpart device in a server-client structure. ATT has six message types (Request, Response, Command, Notification, Indication, Confirmation).
  • the Request message is a message for requesting specific information from the client device to the server device
  • the Response message is a response message to the request message, which is a message transmitted from the server device to the client device.
  • Command message A message sent from the client device to the server device to indicate a command of a specific operation.
  • the server device does not transmit a response to the command message to the client device.
  • Notification message This message is sent from the server device to the client device for notification such as an event.
  • the client device does not transmit a confirmation message for the notification message to the server device.
  • Indication and Confirm message This message is transmitted from the server device to the client device for notification such as an event. Unlike the notification message, the client device transmits a confirmation message for the Indication message to the server device.
  • the present invention transmits a value for the data length when a long data request is made in the GATT profile using the attribute protocol (ATT, 43) so that the client can know the data length clearly, and from the server using the UUID (Characteristic) Can receive the value.
  • ATT attribute protocol
  • UUID Consumer User Data
  • the General Access Profile (GAP) 45 is a newly implemented layer for Bluetooth LE technology, and is used to control role selection and multi-profile operation for communication between Bluetooth LE devices.
  • the general access profile 45 is mainly used for device discovery, connection creation, and security procedures, and defines a method of providing information to a user, and defines the type of an attribute as follows.
  • UUID Universal Unique Identifier, value type
  • the LE profile 46 is mainly applied to a Bluetooth LE device as profiles having a dependency on GATT.
  • the LE profile 46 may be, for example, Battery, Time, FindMe, Proximity, Time, Object Delivery Service, and the like. Details of GATT-based Profiles are as follows.
  • the generic attribute profile GATT 44 may be operable as a protocol describing how the attribute protocol 43 is used in the construction of services.
  • the generic attribute profile 44 may be operable to specify how ATT attributes are grouped together into services, and may be operable to describe features associated with the services.
  • the generic attribute profile 44 and the attribute protocol may use features to describe the state and services of a device, and how features relate to each other and how they are used.
  • the BLE procedure may be classified into a device filtering procedure, an advertising procedure, a scanning procedure, a discovery procedure, a connecting procedure, and the like.
  • the device filtering procedure is a method for reducing the number of devices performing a response to a request, an indication, a notification, and the like in the controller stack.
  • the controller stack can control the number of requests sent, reducing power consumption in the BLE controller stack.
  • the advertising device or scanning device may perform the device filtering procedure to limit the device receiving the advertising packet, scan request or connection request.
  • the 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 device designated as the receiving device can scan an advertising and request an additional information or a connection request.
  • 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 discovery procedure is performed asymmetrically.
  • a Bluetooth device that attempts to find another device around it is called a discovering device and listens for devices that advertise a scannable advertisement event.
  • Bluetooth devices discovered and available from other devices are referred to as discoverable devices, and actively broadcast advertising events so that other devices can scan through an advertising (broadcast) physical channel.
  • 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.
  • BLE devices use the packets defined below.
  • Each packet consists of four fields: Preamble, Access Address, PDU, and CRC.
  • the advertising channel PDU Packet Data Unit
  • PDU Packet Data Unit
  • Advertising PDU (Advertising PDU )
  • advertising channel PDU types are called advertising PDUs and are used in specific events.
  • 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.
  • the procedure, state, packet format, etc. in the BLE technology may be applied to perform the methods proposed herein.
  • 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 method may include connecting the first device 300 and the second device 400 if there is no UI (User Interface) in the first device 300 and / or the second device 400.
  • UI User Interface
  • the Bluetooth BR / EDR may be connected to the Bluetooth BR / EDR through a discovery procedure for discovering a device and a connection procedure with the discovered device.
  • the additional information may be transmitted to the first device 300 using an Extended Inquiry Response (EIR) message (S7030).
  • EIR Extended Inquiry Response
  • the first device 300 When the second device 400 receives the page message transmitted by the first device, the first device 300 enters a BR / EDR master response state of a BR / EDR paging state, and the second device 300 enters the BR / EDR slave state of the BR / EDR paging state.
  • control device 500 may control the connection state of the first device 300 and / or the second device 400 to the first device 300 and / or the second device 400.
  • Information eg, interface information, service information, etc.
  • the control device 500 can obtain this information directly or through the gateway 600.
  • the second device 400 may transmit an advertisement packet in advertisement channel indexes 37, 38, and 39 to inform neighboring devices of its existence.
  • control device and the first device 300 are connected via Bluetooth LE.
  • the first device 300 Upon receiving the control message, the first device 300 transmits a connection request message to the second device 400 in order to perform a connection through the Bluetooth LE with the second device 300 (S15060).
  • control device 500 When the control device 500 wants to terminate the Bluetooth LE connection by controlling the first device 300 or the second device 400, the control device 500 moves to the first device 300 or the second device 400.
  • a connection termination message indicating termination of connection is transmitted (S16100).
  • control device transmits an advertisement message (first advertisement message) to notify other devices of its existence (S18010).
  • the first device 300 and the second device 400 may additionally transmit an EIR message including the mode and / or state information of its Bluetooth BR / EDR to the control message 500.
  • the ADType is a field indicating a type of the payload, and may include a type value for controlling the devices by the control device through an advertisement message.
  • Discoverability Mode Change Change the discovery mode.
  • LONG_SCAN enabled enables long scan mode
  • a device state type is a current device state indicating a state of a current device and a state of an operable device as shown in FIG. It can be divided into Operated Device States, which can be distinguished through the mode shown in FIG. 28 (b). For example, if the Mode has a value of '0', it indicates Current Device State and if it has a value of '1', it indicates Operated Device States.
  • Execute Provides the states defined in Device States to the device (multiple states can be provided)
  • the devices in which bonding information is stored may include time information indicating a time for allowing discovery or connection of the first device 300 and the second device 400 in the first control information.
  • the advertisement message may include mode information indicating that the mode of the device is a connectable mode, and state information indicating that the state of the device is not paired or connected.
  • the second device 400 does not respond to the query message (S33040).
  • the control device 500 that receives the second advertisement message from the first device 300 and the second device 400 connects the first device 300 and the second device 400 via Bluetooth LE. You can navigate.
  • the control device 500 discovering the devices through the advertisement message transmitted from the first device 300 and the second device 400 is the Bluetooth of the first device 300 and the second device 400.
  • an Inquiry message is transmitted to the first device and the second device (S33050).
  • the query response message may include maximum connection information indicating the maximum number of connectable devices.
  • control device may transmit a control message for controlling the devices to the gateway, and the gateway may control the devices by transmitting the received control message to other devices.
  • the first advertisement message includes first control information received from the control device 500.
  • control device 500 forms a Bluetooth LE connection with the first device 300 and transmits a control message to the first device 300 to control the first device 300. Can be controlled to be connected to multiple devices.

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Abstract

본 발명은 블루투스 LE(Low Energy) 또는 블루투스 BR/EDR을 이용하여 제어 디바이스가 제 1 디바이스와 제 2 디바이스의 연결(Connection)을 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 상기 제어 디바이스는 상기 제 1 디바이스 또는 상기 제 2 디바이스 중 적어도 하나의 디바이스로 디바이스의 모드를 변경하기 위한 제 1 제어 정보를 전송하고, 상기 제 1 디바이스로 상기 제 2 디바이스와 연결을 지시 하는 제 2 제어 정보를 전송함으로써 상기 제 1 디바이스와 상기 제 2 디바이스의 연결을 제어할 수 있다.

Description

블루투스 기술을 이용하여 디바이스를 제어하기 위한 방법 및 장치
본 발명은 무선 통신시스템에서 근거리 기술인 블루투스를 이용하여 디바이스 간 커넥션을 형성하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로써, 특히 블루투스 BR/EDR(Basic Rate/Enhanced Data Rate) 또는 블루투스 저전력 에너지(Bluetooth Low Energy: BLE) 기술을 이용하여 디바이스간 연결을 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
블루투스는 근거리에서 각종 디바이스들을 무선으로 연결하여 데이터를 주고 받을 수 있는 근거리 무선 기술 규격이다. 블루투스(Bluetooth) 통신을 이용하여 두 기기간 무선 통신을 수행하고자 하는 경우, 사용자(User)는 통신하고자 하는 블루투스(Bluetooth) 디바이스(Device)들을 검색(Discovery)하고 연결(Connection)을 요청하는 절차를 수행한다. 본 발명에서 디바이스는 기기, 장치를 의미할 수 있다.
이때, 사용자는 블루투스 디바이스를 이용하여 사용하고자 하는 블루투스 통신방법에 따라 블루투스 디바이스를 검색한 후 연결을 수행할 수 있다.
블루투스 통신방법에는 BR/EDR (Basic Rate/Enhanced Data Rate)방식과 저전력 방식인 LE (Low Energy)방식이 있다. BR/EDR 방식은 블루투스 클래식 (Bluetooth Classic)라고 호칭될 수 있다. 블루투스 클래식 방식은 베이직 레이트(Basic Rate)를 이용하는 블루투스 1.0부터 이어져온 블루투스 기술과 블루투스 2.0에서부터 지원되는 인핸스드 데이터 레이트(Enhanced Data Rate)를 이용하는 블루투스 기술을 포함한다.
블루투스 저전력 에너지(Bluetooth Low energy, 이하 블루투스 LE라고 한다.)기술은 블루투스 4.0부터 적용되어 적은 전력을 소모하여 수백 키로바이트(KB)의 정보를 안정적으로 제공할 수 있다. 이러한 블루투스 저전력 에너지 기술은 속성 프로토콜(Attribute Protocol)을 활용해서 디바이스(Device) 간 정보를 교환하게 된다. 이러한 블루투스 LE 방식은 헤더의 오버헤드(overhead)를 줄이고 동작을 간단하게 해서 에너지 소비를 줄일 수 있다.
블루투스 기기들 중에는 디스플레이(Display)나 유저인터페이스(User Interface)가 없는 제품들도 있다. 다양한 종류의 블루투스 기기들과 그 중에서도 유사기술이 적용된 블루투스 기기들 간의 연결 / 관리 / 제어 / 분리 (Connection / Management / Control / Disconnection)의 복잡도가 증가하고 있다.
또한, 블루투스는 비교적 저전력, 저비용으로 비교적 빠른 속도를 낼 수 있으나, 전송 거리가 일반적으로 최대 100m로 한정적이므로, 한정된 공간에서 사용하기 적합하다.
본 발명은, 제어 디바이스가 블루투스 LE(Low Energy) 기술을 이용하여 디바이스를 제어하기 위한 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 제어 디바이스가 블루투스 BR/EDR 및 LE(Low Energy) 기술을 이용하여 디바이스의 연결을 제어하기 위한 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 제어 디바이스가 블루투스 BR/EDR 및 LE(Low Energy) 기술을 이용하여 디바이스들의 모드를 변경하여 연결을 제어하기 위한 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 제어 디바이스가 블루투스 BR/EDR 및 LE(Low Energy) 기술을 이용하여 디바이스들의 탐색 모드, 연결 모드 및/또는 보안 모드를 변경하여 연결을 제어하기 위한 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 제어 디바이스가 제어되는 디바이스들의 Role을 결정하여 연결을 제어하기 위한 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 제어 디바이스가 다양한 네트워크 통신 기술을 지원하는 게이트웨이를 통해서 다른 디바이스들의 연결을 제어하기 위한 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 명세서에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 블루투스 기술을 이용하여 제 1 디바이스 와 제 2 디바이스의 연결(Connection)을 제어하기 위한 방법을 제공한다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 블루투스 기술을 이용하여 제 1 디바이스 와 제 2 디바이스의 연결(Connection)을 제어하기 위한 제어 디바이스에서 수행되는 방법은, 상기 제 1 디바이스 또는 상기 제 2 디바이스 중 적어도 하나의 디바이스로 상기 적어도 하나의 디바이스의 모드를 제어하기 위한 제 1 제어 정보를 포함하는 제 1 광고 메시지를 전송하는 단계; 상기 적어도 하나의 디바이스로부터 상기 적어도 하나의 디바이스의 탐색을 위한 제 2 광고 메시지를 수신하는 단계; 상기 적어도 하나의 디바이스와 연결을 수행하는 단계; 상기 제 1 디바이스로 상기 제 2 디바이스와 연결을 지시 하는 제 2 제어 정보를 포함하는 기입 요청 메시지를 전송하는 단계; 및 상기 기입 요청 메시지에 대한 응답으로 기입 응답 메시지를 수신하는 단계를 포함하되, 상기 제어 정보는 제어 타입을 나타내는 제어 타입 필드 또는 상기 제어 타입 에 따른 구체적인 제어 데이터를 포함하는 데이터 필드 중 적어도 하나를 포함한다.
또한, 본 발명에서, 상기 광고 메시지는 다른 제어 디바이스의 주소, 정보 또는 기능 중 적어도 하나를 포함한다.
또한, 본 발명에서, 상기 제어 타입 필드는, 디바이스의 역할 변경을 제어하기 위한 역할 변경 정보, 발견 모드의 변경을 제어하기 위한 발견 모드 변경 정보, 연결 모드의 변경을 제어하기 위한 연결 모드 변경 정보, 또는 보안 모드의 변경을 제어하기 위한 보안 모드 변경 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
또한, 본 발명에서, 상기 데이터 필드는 탐색 불가 모드를 나타내는 탐색 불가 모드 정보, 제한된 탐색 모드를 나타내는 제한된 탐색 모드 정보, 또는 일반 탐색 모드를 나타내는 일반 탐색 모드 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
또한, 본 발명에서, 상기 데이터 필드는 연결 불가능 모드를 나타내는 연결 불가 모드 정보, 또는 연결 가능 모드를 나타내는 연결 가능 모드 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
또한, 본 발명에서, 상기 데이터 필드는 인증 가능을 나타내는 인증 정보, 또는 권한 설정 가능을 나타내는 권한 설정 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
또한, 본 발명에서, 상기 제 1 광고 메시지는 상기 제 1 디바이스를 나타내는 제 1 디바이스 정보 또는 상기 제 2 디바이스를 나타내는 제 2 디바이스 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
또한, 본 발명에서, 상기 제어 타입 필드에 포함되어 있는 정보는 상기 제 1 디바이스 정보 또는 상기 제 2 디바이스 정보에 대응된다.
또한, 본 발명에서, 상기 제 2 제어 정보는 상기 제 1 디바이스의 탐색 모드의 변경을 지시하는 지시 정보를 포함한다.
또한, 본 발명에서, 상기 지시 정보는 탐색 불가 모드, 제한된 탐색 모드 또는 일반 탐색 모드 중 하나를 나타낸다.
또한, 본 발명에서, 상기 제 2 제어 정보는 본딩된 디바이스만 연결을 허용하는 시간을 나타내는 시간 정보를 더 포함한다.
또한, 본 발명에서, 상기 본딩된 디바이스만 연결을 허용하는 시간 동안 상기 제 1 디바이스는 탐색 불가 모드이다.
또한, 본 발명에서, 상기 기입 요청 메시지는 상기 제 2 디바이스의 정보를 더 포함한다.
또한, 본 발명은, 상기 제 1 디바이스로부터 상기 제 2 디바이스와 연결되었음을 나타내는 통지 메시지를 수신하는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명은, 상기 제 2 디바이스와 연결이 종료된 경우, 상기 제 1 디바이스로부터 연결 종료를 나타내는 연결 종료 메시지를 수신하는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명에서, 상기 제어 디바이스와 상기 제 1 디바이스는 블루투스 LE(Low Energy)를 통해 연결된다.
또한, 본 발명은, 외부와 무선 또는 유선으로 통신하기 위한 통신부; 및 상기 통신부와 기능적으로 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는, 상기 제 1 디바이스 또는 상기 제 2 디바이스 중 적어도 하나의 디바이스로 상기 적어도 하나의 디바이스의 모드를 제어하기 위한 제 1 제어 정보를 포함하는 제 1 광고 메시지를 전송하고, 상기 적어도 하나의 디바이스로부터 상기 적어도 하나의 디바이스의 탐색을 위한 제 2 광고 메시지를 수신하며, 상기 적어도 하나의 디바이스와 연결을 수행하고, 상기 제 1 디바이스로 상기 제 2 디바이스와 연결을 지시 하는 제 2 제어 정보를 포함하는 기입 요청 메시지를 전송하며, 상기 기입 요청 메시지에 대한 응답으로 기입 응답 메시지를 수신하되, 상기 제어 정보는 제어 타입을 나타내는 제어 타입 필드 또는 상기 제어 타입에 따른 구체적인 제어 데이터를 포함하는 데이터 필드 중 적어도 하나를 포함하는 디바이스를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 블루투스 BR/EDR 및 LE(Low Energy) 기술을 이용하여 디바이스를 제어하기 위한 방법에 따르면, 제어 디바이스를 통해서 다른 디바이스간의 연결을 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 제어 디바이스가 블루투스 BR/EDR 및 LE(Low Energy) 기술을 이용하여 디바이스들의 모드를 변경하여 연결을 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 제어 디바이스가 블루투스 BR/EDR 및 LE(Low Energy) 기술을 이용하여 디바이스들의 탐색 모드, 연결 모드 및/또는 보안 모드를 변경하여 연결을 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 제어 디바이스가 제어되는 디바이스들의 Role을 변경할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 제어 디바이스가 다양한 네트워크 통신 기술을 지원하는 게이트웨이를 통해서 다른 디바이스들의 연결을 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 제어 디바이스가 다양한 네트워크 통신 기술을 지원하는 게이트웨이를 통해서 다른 디바이스들의 모드를 변경할 수 있는 효과가 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.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 블루투스 저전력 에너지 기술을 이용하는 무선 통신 시스템의 일 예를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 디바이스의 내부 블록도의 일 예를 나타낸다.
도 3은 블루투스 저전력 에너지 토폴로지(Topology)의 일 예를 나타낸다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 블루투스 통신 아키텍처(Architecture)의 일 예를 나타낸 도이다.
도 5는 블루투스 저전력 에너지의 GATT(Generic Attribute Profile)의 구조의 일 예를 나타낸 도이다.
도 6은 디바이스간 블루투스 LE(Low Energy)를 이용하여 커넥션을 형성하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 디바이스간 블루투스 BR/EDR(Basic Rate/Enhanced Data Rate)를 이용하여 커넥션을 형성하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 디바이스간 연결을 하기 위해서 디바이스의 모드를 변경하기 위한 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 제어 디바이스를 통해서 다른 디바이스들을 제어하여 연결시키는 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 11 내지 도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 제어 디바이스와 제어되는 디바이스간의 제어를 위한 메시지 교환 방법 및 메시지 포맷의 일 예를 나타낸 도이다.
도 14는 디바이스 간 블루투스 LE(Low Energy)를 통해서 연결되는 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 제어 디바이스가 블루투스 LE(Low Energy)를 통해서 다른 디바이스들을 제어하여 연결 시키는 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 16는 본 발명이 적용될 수 있는 제어 디바이스가 블루투스 LE(Low Energy)를 통해서 다른 디바이스들을 제어하여 연결 시키는 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.
도 17는 본 발명이 적용될 수 있는 제어 디바이스가 블루투스 LE(Low Energy)를 통해서 다른 디바이스들을 제어하여 연결 시키는 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.
도 18은 본 발명이 적용될 수 있는 제어 디바이스가 블루투스 BR/EDR(Basic Rate/Enhanced Data Rate)를 통해서 다른 디바이스들을 제어하여 연결 시키는 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.
도 19 내지 도 27은 본 발명이 적용될 수 있는 광고 패킷(Advertising Packet)의 일 예를 나타낸 도이다.
도 28 내지 도 31은 본 발명이 적용될 수 있는 특성(Characteristic)의 일 예를 나타낸 도이다.
도 32는 본 발명이 적용될 수 있는 제어 디바이스가 블루투스 LE(Low Energy)를 통해서 다른 디바이스들을 제어하여 연결 시키는 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.
도 33은 본 발명이 적용될 수 있는 제어 디바이스가 블루투스 LE(Low Energy)를 통해서 다른 디바이스들을 제어하여 연결 시키는 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.
도 34는 본 발명이 적용될 수 있는 제어 디바이스가 게이트웨이를 통해서 다른 디바이스들을 제어하는 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 35는 본 발명이 적용될 수 있는 제어 디바이스가 게이트웨이를 통해서 다른 디바이스들을 제어하는 방법의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 36 내지 도 38은 본 발명이 적용될 수 있는 제어 디바이스가 다른 디바이스들을 제어하여 연결 시키는 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.
본 발명의 상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해질 것이다. 다만, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예들을 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 원칙적으로 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명과 관련된 방법 및 장치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 블루투스 저전력 에너지 기술을 이용하는 무선 통신 시스템의 일 예를 나타낸 개략도이다.
무선 통신 시스템(100)은 적어도 하나의 서버 디바이스(Server Device, 120) 및 적어도 하나의 클라이언트 디바이스(Client Device, 110)를 포함한다.
서버 장치와 클라이언트 장치는 블루투스 저전력 에너지(Bluetooth Low Energy:BLE, 이하 편의상 ‘BLE’로 표현한다.) 기술을 이용하여 블루투스 통신을 수행한다.
먼저, BLE 기술은 블루투스 BR/EDR(Basic Rate/Enhanced Data Rate) 기술과 비교하여, 상대적으로 작은 duty cycle을 가지며 저 가격 생산이 가능하고, 저속의 데이터 전송률을 통해 전력 소모를 크게 줄일 수 있어 코인 셀(coin cell) 배터리를 이용할 경우 1년 이상 동작이 가능하다.
또한, BLE 기술에서는 디바이스 간 연결 절차를 간소화하였으며, 패킷 사이즈도 블루투스 BR/EDR 기술에 비해 작게 설계되어 있다.
BLE 기술에서, (1) RF 채널수는 40개이며, (2) 데이터 전송 속도는 1Mbps를 지원하며, (3) 토폴로지는 스캐터넷 구조이며, (4) latency는 3ms 이며, (5) 최대 전류는 15mA이하이며, (6) 출력 전력은 10mW(10dBm)이하이며, (7) 휴대폰, 시계, 스포츠, 헬스케어, 센서, 기기제어 등의 어플리케이션에 주로 사용된다.
상기 서버 장치(120)는 다른 장치와의 관계에서 클라이언트 장치로 동작할 수 있고, 상기 클라이언트 장치는 다른 장치와의 관계에서 서버 장치로 동작할 수 있다. 즉, BLE 통신 시스템에서 어느 하나의 장치는 서버 장치 또는 클라이언트 장치로 동작하는 것이 가능하며, 필요한 경우, 서버 장치 및 클라이언트 장치로 동시에 동작하는 것도 가능하다.
상기 서버 장치(120)는 데이터 서비스 장치(Data Service Device), 슬레이브 디바이스(slave device) 디바이스, 슬레이브(slave), 서버, 컨덕터(Conductor), 호스트 디바이스(Host Device), 게이트웨이(Gateway), 센싱 장치(Sensing Device), 모니터링 장치(monitoring device), 제 1 디바이스, 제 2 디바이스 등으로 표현될 수 있으며, 상기 클라이언트 디바이스(110)는 마스터 디바이스(master device), 마스터(master), 클라이언트, 멤버(Member), 센서 디바이스, 싱크 디바이스(Sink Device), 콜렉터(Collector), 제어 디바이스, 제 1 제어 디바이스, 제 2 제어 디바이스 등으로 표현될 수 있다.
서버 장치와 클라이언트 장치는 상기 무선 통신 시스템의 주요 구성요소에 해당하며, 상기 무선 통신 시스템은 서버 장치 및 클라이언트 장치 이외에도 다른 구성요소를 포함할 수 있다.
상기 서버 장치는 클라이언트 장치로부터 데이터를 제공 받고, 클라이언트 장치와 직접 통신을 수행함으로써, 클라이언트 장치부터 데이터 요청을 수신하는 경우, 응답을 통해 클라이언트 장치로 데이터를 제공하는 장치를 말한다.
또한, 상기 서버 장치는 클라이언트 장치로 데이터 정보를 제공하기 위해 클라이언트 장치에게 알림(Notification) 메시지, 지시(Indication) 메시지를 보낸다. 또한, 상기 서버 장치는 상기 클라이언트 장치로 지시 메시지를 전송하는 경우, 상기 클라이언트로부터 상기 지시 메시지에 대응하는 확인(Confirm) 메시지를 수신한다.
또한, 상기 서버 장치는 알림, 지시, 확인 메시지들을 클라이언트 디바이스와 송수신하는 과정에서 출력부(Display Unit)을 통해서 사용자에게 데이터 정보를 제공하거나 입력부(User Input Interface)를 통해 사용자로부터 입력되는 요청을 수신할 수 있다.
또한, 상기 서버 장치는 상기 클라이언트 장치와 메시지를 송수신하는 과정에서 메모리(memory unit)로부터 데이터를 읽어 오거나 새로운 데이터를 해당 메모리에 쓸 수 있다.
또한, 하나의 서버 장치는 다수의 클라이언트 장치들과 연결될 수 있으며, 본딩(Bonding) 정보를 활용하여 클라이언트 장치들과 쉽게 재 연결(또는 접속)이 가능하다.
상기 클라이언트 장치 (110)는 서버 장치에게 데이터 정보 및 데이터 전송을 요청하는 장치를 말한다.
클라이언트 장치는 상기 서버 장치로부터 알림 메시지, 지시 메시지 등을 통해 데이터를 수신하고, 지시 메시지를 상기 서버 디바이스로부터 수신하는 경우, 상기 지시 메시지에 대한 응답으로 확인 메시지를 보낸다.
상기 클라이언트 장치도 마찬가지로 상기 서버 장치와 메시지들을 송수신하는 과정에서 출력부를 통해서 사용자에게 정보를 제공하거나 입력부를 통해서 사용자로부터의 입력을 수신할 수 있다.
또한, 상기 클라이언트 장치는 상기 서버 장치와 메시지를 송수신하는 과정에서 메모리로부터 데이터를 읽어 오거나 새로운 데이터를 해당 메모리에 쓸 수 있다.
상기 서버 장치 및 클라이언트 장치의 출력부, 입력부 및 메모리 등과 같은 하드웨어 구성요소에 대해서는 도 2에서 구체적으로 살펴보기로 한다.
또한, 상기 무선 통신 시스템은 블루투스 기술을 통해 개인 영역 네트워킹(Personal Area Networking:PAN)을 구성할 수 있다. 일 예로, 상기 무선 통신 시스템에서는 디바이스 간 개인적인 피코넷(private piconet)을 확립함으로써 파일, 서류 등을 신속하고 안전하게 교환할 수 있다.
또한, 특정 장치를 이용하여 인간의 신체활동을 측정하는 장치들은 다수 존재하나 측정된 데이터를 블루투스를 통해 전송하여 사용자에게 구체적인 데이터 수치 등을 보여주는 장치는 존재하지 않았다.
따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결 하기 위해서 인간의 신체활동을 측정하고, 측정된 데이터를 블루투스 LE를 통해 전송 및 가공하여 사용자에게 제공하는 방법을 제안한다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 디바이스의 내부 블록도의 일 예를 나타낸다.
도 2에 도시된 바와 같이, 서버 디바이스는 출력부(Display Unit, 111), 입력부(User Input Interface, 112), 전력 공급부(Power Supply Unit, 113), 프로세서(Processor, 114), 메모리(Memory Unit, 115), 블루투스 인터페이스(Bluetooth Interface, 116), 다른 통신 인터페이스(Other Interface, 117) 및 통신부(또는 송수신부, 118)를 포함한다.
상기 출력부(111), 입력부(112), 전력 공급부(113), 프로세서(114), 메모리(115), 블루투스 인터페이스(116), 다른 통신 인터페이스(117) 및 통신부(118)는 본 명세서에서 제안하는 방법을 수행하기 위해 기능적으로 연결되어 있다.
또한, 클라이언트 디바이스는 출력부(Display Unit, 121), 입력부(User Input Interface, 122), 전력 공급부(Power Supply Unit, 123), 프로세서(Processor, 124), 메모리(Memory Unit, 125), 블루투스 인터페이스(Bluetooth Interface, 126) 및 통신부(또는 송수신부, 127)를 포함한다.
상기 출력부(121), 입력부(122), 전력 공급부(123), 프로세서(124), 메모리(125), 블루투스 인터페이스(126), 및 통신부(127)는 본 명세서에서 제안하는 방법을 수행하기 위해 기능적으로 연결되어 있다.
상기 블루투스 인터페이스(116,126)는 블루투스 기술을 이용하여 디바이스들 간의 요청/응답, 명령, 알림, 지시/확인 메시지 등 또는 데이터 전송이 가능한 유닛(또는 모듈)을 말한다.
상기 메모리(115,125)는 다양한 종류의 디바이스에 구현되는 유닛으로서, 다양한 종류의 데이터가 저장되는 유닛을 말한다.
상기 프로세서(114,124)는 서버 디바이스 또는 클라이언트 디바이스의 전반적인 동작을 제어하는 모듈을 말하며, 블루투스 인터페이스 및 다른 통신 인터페이스로 메시지를 전송 요청 및 수신받은 메시지를 처리하도록 제어한다.
상기 프로세서(114,124)는 제어부, 제어 유닛(Control Unit), 컨트롤러 등으로 표현될 수 있다.
상기 프로세서(114,124)는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다.
상기 프로세서(114,124)는 서버 디바이스로부터 광고(Advertising) 메시지를 수신하도록 상기 통신부를 제어하며, 상기 서버 디바이스로 스캔 요청(Scan Request) 메시지를 전송하고, 상기 서버 디바이스로부터 상기 스캔 요청에 대한 응답으로 스캔 응답(Scan Response) 메시지를 수신하도록 상기 통신부를 제어하며, 상기 서버 디바이스와 블루투스 연결 설정을 위해 상기 서버 디바이스로 연결 요청(Connect Request) 메시지를 전송하도록 상기 통신부를 제어한다.
또한, 상기 프로세서(114,124)는 상기 연결 절차를 통해 블루투스 LE 커넥션(Connection)이 형성된 이후, 상기 서버 디바이스로부터 속성 프로토콜을 이용하여 데이터를 읽어오거나(Read), 기록(Write)할 수 있도록 상기 통신부를 제어한다.
상기 메모리(115,125)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다.
상기 통신부(118,127)는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시 예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다.
상기 메모리(115,125)는 프로세서(114,124) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(114,124)와 연결될 수 있다.
상기 출력부(111,121)는 디바이스의 상태 정보 및 메시지 교환 정보 등을 화면을 통해서 사용자에게 제공하기 위한 모듈을 말한다.
상기 전력 공급부(전원 공급부, 113, 123)는 제어부의 제어 하에 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급해주는 모듈을 말한다.
앞에서 살핀 것처럼, BLE 기술에서는 작은 duty cycle을 가지며, 저속의 데이터 전송률을 통해 전력 소모를 크게 줄일 수 있어, 상기 전력 공급부는 적은 출력 전력으로도(10mW(10dBm)이하) 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다.
상기 입력부(112,122)는 화면 버튼과 같이 사용자의 입력을 제어부에게 제공하여 디바이스의 동작을 사용자가 제어할 수 있게 하는 모듈을 말한다.
도 3은 블루투스 저전력 에너지 토폴로지(Topology)의 일 예를 나타낸다.
상기 도 3을 참조하면, 디바이스 A는 디바이스 B와 디바이스 C를 슬레이브(slave)로 가지는 피코넷(피코넷 A, 음영부분)에서 마스터(master)에 해당한다.
여기서, 피코넷(Piconet)이란, 다수의 디바이스들 중 어느 하나가 마스터이고, 나머지 디바이스들이 마스터 디바이스에 연결되어 있는 공유된 물리 채널을 점유하고 있는 디바이스들의 집합을 의미한다.
BLE 슬레이브는 마스터와 공통 물리 채널을 공유하지 않는다. 각각의 슬레이브는 별개의 물리 채널을 통해 마스터와 통신한다. 마스터 디바이스 F와 슬레이브 디바이스 G를 가지는 또 다른 피코넷(피코넷 F)이 있다.
디바이스 K는 스캐터넷(scatternet K)에 있다. 여기서, 스캐터넷(scatternet)은 다른 피코넷들 간 연결이 존재하는 피코넷의 그룹을 의미한다.
디바이스 K는 디바이스 L의 마스터이면서, 디바이스 M의 슬레이브이다.
디바이스 O 역시 스캐터넷(scatternet O)에 있다. 디바이스 O는 디바이스 P의 슬레이브이면서, 디바이스 Q의 슬레이브이다.
상기 도 2에 도시된 바와 같이, 5개의 다른 디바이스 그룹들이 존재한다.
1. 디바이스 D는 광고자(advertiser)이고, 디바이스 A는 개시자(initiator)이다(그룹 D).
2. 디바이스 E는 스캐너(scanner)이며, 디바이스 C는 광고자이다(그룹 C).
3. 디바이스 H는 광고자이며, 디바이스 I 및 J는 스캐너들이다(그룹 H).
4. 디바이스 K 또한 광고자이며, 디바이스 N은 개시자이다(그룹 K).
5. 디바이스 R은 광고자이며, 디바이스 O는 개시자이다(그룹 R).
디바이스 A와 B는 하나의 BLE 피코넷 물리 채널을 사용한다.
디바이스 A와 C는 또 다른 BLE 피코넷 물리 채널을 사용한다.
그룹 D에서, 디바이스 D는 광고 물리 채널 상으로 연결 가능한 광고 이벤트를 사용하여 광고하며, 디바이스 A는 개시자이다. 디바이스 A는 디바이스 D와 연결을 형성할 수 있고, 피코넷 A로 디바이스를 추가할 수 있다.
그룹 C에서, 디바이스 C는 스캐너 디바이스 E에 의해 캡쳐되는 광고 이벤트의 어떤 타입을 사용하여 광고 물리 채널 상으로 광고를 한다.
그룹 D와 그룹 C는 충돌을 피하기 위해 서로 다른 광고 물리 채널을 사용하거나 다른 시간을 사용할 수 있다.
피코넷 F에는 하나의 물리 채널이 있다. 디바이스 F와 G는 하나의 BLE 피코넷 물리 채널을 사용한다. 디바이스 F는 마스터이고, 디바이스 G는 슬레이브이다.
그룹 H에는 하나의 물리 채널이 있다. 디바이스 H, I 및 J는 하나의 BLE 광고 물리 채널을 사용한다. 디바이스 H는 광고자이며, 디바이스 I 및 J는 스캐너이다.
스캐터넷 K에서, 디바이스 K와 L은 하나의 BLE 피코넷 물리 채널을 사용한다. 디바이스 K와 M은 또 다른 BLE 피코넷 물리 채널을 사용한다.
그룹 K에서, 디바이스 K는 광고 물리 채널 상으로 연결 가능한 광고 이벤트를 사용하여 광고를 하며, 디바이스 N은 개시자이다. 디바이스 N은 디바이스 K와 연결을 형성할 수 있다. 여기서, 디바이스 K는 두 디바이스들의 슬레이브가 되면서 동시에 한 디바이스의 마스터가 된다.
스캐터넷 O에서, 디바이스 O와 P는 하나의 BLE 피코넷 물리 채널을 사용한다. 디바이스 O와 Q는 또 다른 BLE 피코넷 물리채널을 사용한다.
그룹 R에서, 디바이스 R은 광고 물리 채널 상으로 연결 가능한 광고 이벤트를 사용하여 광고를 하며, 디바이스 O는 개시자이다. 디바이스 O는 디바이스 R과 연결을 형성할 수 있다. 여기서, 디바이스 O는 두 디바이스들의 슬레이브가 되면서 동시에 한 디바이스의 마스터가 된다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 블루투스 통신 아키텍처(Architecture)의 일 예를 나타낸 도이다.
상기 도 4을 참고하면, 상기 도 4의 (a)는 블루투스 BR(Basic Rate)/EDR(Enhanced Data Rate)의 프로토콜 스택의 일 예를 나타내며, (b)는 블루투스 LE(Low Energy)의 프로토콜 스택의 일 예를 나타낸다.
구체적으로, 상기 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 블루투스 BR/EDR 프로토콜 스택은 호스트 컨트롤러 인터페이스(Host Controller Interface, HCI, 18)를 기준으로 상부의 컨트롤러 스택(Controller stack, 10)과 하부의 호스트 스택(Host Stack, 20)을 포함할 수 있다.
상기 호스트 스택(또는 호스트 모듈)(20)은 2.4GHz의 블루투스 신호를 받는 무선 송수신 모듈과 블루투스 패킷을 전송하거나 수신하기 위한 하드웨어를 말하며, 상기 컨트롤러 스택(10)인 블루투스 모듈과 연결되어 블루투스 모듈을 제어하고 동작을 수행한다.
상기 호스트 스택(20)은 BR/EDR PHY 계층(12), BR/EDR Baseband 계층(14), 링크 매니저 계층(Link Manager, 16)을 포함할 수 있다.
상기 BR/EDR PHY 계층(12)은 2.4GHz 무선 신호를 송수신하는 계층으로, GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) modulation을 사용하는 경우 79 개의 RF 채널을 hopping 하여 데이터를 전송할 수 있다.
상기 BR/EDR Baseband 계층(14)은 Digital Signal을 전송하는 역할을 담당하며, 초당 1400번 hopping 하는 채널 시퀀스를 선택하며, 각 채널 별 625us 길이의 time slot을 전송한다.
상기 링크 매니저 계층(16)은 LMP(Link Manager Protocol)을 활용하여 Bluetooth Connection의 전반적인 동작(link setup, control, security)을 제어한다.
상기 링크 매니저 계층(16)은 아래와 같은 기능을 수행할 수 있다.
- ACL/SCO logical transport, logical link setup 및 control을 한다.
- Detach: connection을 중단하고, 중단 이유를 상대 디바이스에게 알려준다.
- Power control 및 Role switch를 한다.
- Security(authentication, pairing, encryption) 기능을 수행한다.
상기 호스트 컨트롤러 인터페이스 계층(18)은 Host 모듈과 Controller 모듈 사이의 인터페이스 제공하여 Host 가 command와 Data를 Controller에게 제공하게 하며, Controller가 event와 Data를 Host에게 제공할 수 있도록 해준다.
상기 호스트 스택(또는 호스트 모듈, 20)은 논리적 링크 제어 및 적응 프로토콜(L2CAP, 21), 속성 프로토콜(Protocol, 22), 일반 속성 프로파일(Generic Attribute Profile, GATT, 23), 일반 접근 프로파일(Generic Access Profile, GAP, 24), BR/EDR 프로파일(25)을 포함한다.
상기 논리적 링크 제어 및 적응 프로토콜(L2CAP, 21)은 특정 프로토콜 또는 포로파일에게 데이터를 전송하기 위한 하나의 양방향 채널을 제공할 수 있다.
상기 L2CAP(21)은 블루투스 상위에서 제공하는 다양한 프로토콜, 프로파일 등을 멀티플렉싱(multiplexing)할 수 있다.
블루투스 BR/EDR의 L2CAP에서는 dynamic 채널 사용하며, protocol service multiplexer, retransmission, streaming mode를 지원하고, Segmentation 및 reassembly, per-channel flow control, error control을 제공한다.
상기 일반 속성 프로파일(GATT, 23)은 서비스들의 구성 시에 상기 속성 프로토콜(22)이 어떻게 이용되는지를 설명하는 프로토콜로서 동작 가능할 수 있다. 예를 들어, 상기 일반 속성 프로파일(23)은 ATT 속성들이 어떻게 서비스들로 함께 그룹화되는지를 규정하도록 동작 가능할 수 있고, 서비스들과 연계된 특징들을 설명하도록 동작 가능할 수 있다.
따라서, 상기 일반 속성 프로파일(23) 및 상기 속성 프로토콜(ATT, 22)은 디바이스의 상태와 서비스들을 설명하고, 특징들이 서로 어떻게 관련되며 이들이 어떻게 이용되는지를 설명하기 위하여, 특징들을 사용할 수 있다.
상기 속성 프로토콜(22) 및 BR/EDR 프로파일(25)은 블루트스 BR/EDR를 이용하는 서비스 (또는 프로파일)의 정의 및 이들 데이터를 주고 받기 위한 application 프로토콜을 정의하며, 상기 일반 접근 프로파일(Generic Access Profile, GAP, 24)은 디바이스 발견, 연결, 사용자에게 정보를 제공하는 방안을 정의하며, privacy를 제공한다.
상기 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 블루투스 LE 프로토콜 스택은 타이밍이 중요한 무선장치 인터페이스를 처리하도록 동작 가능한 컨트롤러 스택(Controller stack, 30)과 고레벨(high level) 데이터를 처리하도록 동작 가능한 호스트 스택(Host stack, 40)을 포함한다.
먼저, 컨트롤러 스택(30)은 블루투스 무선장치를 포함할 수 있는 통신 모듈, 예를 들어, 마이크로프로세서와 같은 프로세싱 디바이스를 포함할 수 있는 프로세서 모듈을 이용하여 구현될 수 있다.
호스트 스택은 프로세서 모듈 상에서 작동되는 OS의 일부로서, 또는 OS 위의 패키지(package)의 인스턴스 생성(instantiation)으로서 구현될 수 있다.
일부 사례들에서, 컨트롤러 스택 및 호스트 스택은 프로세서 모듈 내의 동일한 프로세싱 디바이스 상에서 작동 또는 실행될 수 있다.
상기 컨트롤러 스택(30)은 물리 계층(Physical Layer, PHY, 32), 링크 레이어(Link Layer, 34) 및 호스트 컨트롤러 인터페이스(Host Controller Interface, 36)를 포함한다.
상기 물리 계층(PHY, 무선 송수신 모듈, 32)은 2.4 GHz 무선 신호를 송수신하는 계층으로 GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) modulation과 40 개의 RF 채널로 구성된 frequency hopping 기법을 사용한다.
블루투스 패킷을 전송하거나 수신하는 역할을 하는 상기 링크 레이어(34)는 3개의 Advertising 채널을 이용하여 Advertising, Scanning 기능을 수행한 후에 디바이스 간 연결을 생성하고, 37개 Data 채널을 통해 최대 257bytes 의 데이터 패킷을 주고 받는 기능을 제공한다.
상기 호스트 스택은 GAP(Generic Access Profile, 40), 논리적 링크 제어 및 적응 프로토콜(L2CAP, 41), 보안 매니저(Security Manager, SM, 42), 속성 프로토콜(Attribute Protocol, ATT, 440), 일반 속성 프로파일(Generic Attribute Profile, GATT, 44), 일반 접근 프로파일(Generic Access Profile, 25), LT 프로파일(46)을 포함할 수 있다. 다만, 상기 호스트 스택(40)은 이것으로 한정되지는 않고 다양한 프로토콜들 및 프로파일들을 포함할 수 있다.
호스트 스택은 L2CAP을 사용하여 블루투스 상위에서 제공하는 다양한 프로토콜, 프로파일 등을 다중화(multiplexing)한다.
먼저, L2CAP(Logical Link Control and Adaptation Protocol, 41)은 특정 프로토콜 또는 프로파일에게 데이터를 전송하기 위한 하나의 양방향 채널을 제공할 수 있다.
상기 L2CAP(41)은 상위 계층 프로토콜들 사이에서 데이터를 다중화(multiplex)하고, 패키지(package)들을 분할(segment) 및 재조립(reassemble)하고, 멀티캐스트 데이터 송신을 관리하도록 동작 가능할 수 있다.
블루투스 LE 에서는 3개의 고정 채널(signaling CH을 위해 1개, Security Manager를 위해 1개, Attribute protocol을 위해 1개)을 사용한다.
반면, BR/EDR(Basic Rate/Enhanced Data Rate)에서는 동적인 채널을 사용하며, protocol service multiplexer, retransmission, streaming mode 등을 지원한다.
SM(Security Manager, 42)은 디바이스를 인증하며, 키 분배(key distribution)를 제공하기 위한 프로토콜이다.
ATT(Attribute Protocol, 43)는 서버-클라이언트(Server-Client) 구조로 상대 디바이스의 데이터를 접근하기 위한 규칙을 정의한다. ATT에는 아래의 6가지의 메시지 유형(Request, Response, Command, Notification, Indication, Confirmation)이 있다.
① Request 및 Response 메시지: Request 메시지는 클라이언트 디바이스에서 서버 디바이스로 특정 정보를 요청하기 위한 메시지이며, Response 메시지는 Request 메시지에 대한 응답 메시지로서, 서버 디바이스에서 클라이언트 디바이스로 전송되는 메시지를 말한다.
② Command 메시지: 클라이언트 디바이스에서 서버 디바이스로 특정 동작의 명령을 지시하기 위해 전송하는 메시지로, 서버 디바이스는 Command 메시지에 대한 응답을 클라이언트 디바이스로 전송하지 않는다.
③ Notification 메시지: 서버 디바이스에서 클라이언트 디바이스로 이벤트 등과 같은 통지를 위해 전송하는 메시지로, 클라이언트 디바이스는 Notification 메시지에 대한 확인 메시지를 서버 디바이스로 전송하지 않는다.
④ Indication 및 Confirm 메시지: 서버 디바이스에서 클라이언트 디바이스로 이벤트 등과 같은 통지를 위해 전송하는 메시지로, Notification 메시지와는 달리, 클라이언트 디바이스는 Indication 메시지에 대한 확인 메시지(Confirm message)를 서버 디바이스로 전송한다.
본 발명은 상기 속성 프로토콜(ATT, 43)을 사용하는 GATT 프로파일에서 긴 데이터 요청 시 데이터 길이에 대한 값을 전송하여 클라이언트가 데이터 길이를 명확히 알 수 있게 하며, UUID를 이용하여 서버로부터 특성(Characteristic) 값을 전송 받을 수 있다.
상기 일반 접근 프로파일(GAP, 45)은 블루투스 LE 기술을 위해 새롭게 구현된 계층으로, 블루투스 LE 디바이스들 간의 통신을 위한 역할 선택, 멀티 프로파일 작동이 어떻게 일어나는지를 제어하는데 사용된다.
또한, 상기 일반 접근 프로파일(45)은 디바이스 발견, 연결 생성 및 보안 절차 부분에 주로 사용되며, 사용자에게 정보를 제공하는 방안을 정의하며, 하기와 같은 attribute의 type을 정의한다.
① Service: 데이터와 관련된 behavior의 조합으로 디바이스의 기본적인 동작을 정의
② Include: 서비스 사이의 관계를 정의
③ Characteristics: 서비스에서 사용되는 data 값
④ Behavior: UUID(Universal Unique Identifier, value type)로 정의된 컴퓨터가 읽을 수 있는 포맷
상기 LE 프로파일(46)은 GATT에 의존성을 가지는 profile 들로 주로 블루투스 LE 디바이스에 적용된다. LE 프로파일(46)은 예를 들면, Battery, Time, FindMe, Proximity, Time, Object Delivery Service 등이 있을 수 있으며, GATT-based Profiles의 구체적인 내용은 하기와 같다.
① Battery: 배터리 정보 교환 방법
② Time: 시간 정보 교환 방법
③ FindMe: 거리에 따른 알람 서비스 제공
④ Proximity: 배터리 정보 교환 방법
⑤ Time: 시간 정보 교환 방법
상기 일반 속성 프로파일(GATT, 44)은 서비스들의 구성 시에 상기 속성 프로토콜(43)이 어떻게 이용되는지를 설명하는 프로토콜로서 동작 가능할 수 있다. 예를 들어, 상기 일반 속성 프로파일(44)은 ATT 속성들이 어떻게 서비스들로 함께 그룹화되는지를 규정하도록 동작 가능할 수 있고, 서비스들과 연계된 특징들을 설명하도록 동작 가능할 수 있다.
따라서, 상기 일반 속성 프로파일(44) 및 상기 속성 프로토콜(ATT, 43)은 디바이스의 상태와 서비스들을 설명하고, 특징들이 서로 어떻게 관련되며 이들이 어떻게 이용되는지를 설명하기 위하여, 특징들을 사용할 수 있다.
이하에서, 블루투스 저전력 에너지(Bluetooth Low Energy:BLE) 기술의 절차(Procedure)들에 대해 간략히 살펴보기로 한다.
BLE 절차는 디바이스 필터링 절차(Device Filtering Procedure), 광고 절차(Advertising Procedure), 스캐닝 절차(Scanning Procedure), 디스커버링 절차(Discovering Procedure), 연결 절차(Connecting Procedure) 등으로 구분될 수 있다.
디바이스 필터링 절차(Device Filtering Procedure)
디바이스 필터링 절차는 컨트롤러 스택에서 요청, 지시, 알림 등에 대한 응답을 수행하는 디바이스들의 수를 줄이기 위한 방법이다.
모든 디바이스에서 요청 수신 시, 이에 대해 응답하는 것이 불필요하기 때문에, 컨트롤러 스택은 요청을 전송하는 개수를 줄여서, BLE 컨트롤러 스택에서 전력 소비가 줄 수 있도록 제어할 수 있다.
광고 디바이스 또는 스캐닝 디바이스는 광고 패킷, 스캔 요청 또는 연결 요청을 수신하는 디바이스를 제한하기 위해 상기 디바이스 필터링 절차를 수행할 수 있다.
여기서, 광고 디바이스는 광고 이벤트를 전송하는 즉, 광고를 수행하는 디바이스를 말하며, 광고자(Advertiser)라고도 표현된다.
스캐닝 디바이스는 스캐닝을 수행하는 디바이스, 스캔 요청을 전송하는 디바이스를 말한다.
BLE에서는, 스캐닝 디바이스가 일부 광고 패킷들을 광고 디바이스로부터 수신하는 경우, 상기 스캐닝 디바이스는 상기 광고 디바이스로 스캔 요청을 전송해야 한다.
하지만, 디바이스 필터링 절차가 사용되어 스캔 요청 전송이 불필요한 경우, 상기 스캐닝 디바이스는 광고 디바이스로부터 전송되는 광고 패킷들을 무시할 수 있다.
연결 요청 과정에서도 디바이스 필터링 절차가 사용될 수 있다. 만약, 연결 요청 과정에서 디바이스 필터링이 사용되는 경우, 연결 요청을 무시함으로써 상기 연결 요청에 대한 응답을 전송할 필요가 없게 된다.
광고 절차(Advertising Procedure)
광고 디바이스는 영역 내 디바이스들로 비지향성의 브로드캐스트를 수행하기 위해 광고 절차를 수행한다.
여기서, 비지향성의 브로드캐스트(Undirected Advertising)는 특정 디바이스를 향한 브로드캐스트가 아닌 전(모든) 디바이스를 향한 광고(Advertising)이며, 모든 디바이스가 광고(Advertising)을 스캔(Scan)하여 추가 정보 요청이나 연결 요청을 할 수 있다.
이와 달리, 지향성 브로드캐스트(Directed advertising)는 수신 디바이스로 지정된 디바이스만 광고(Advertising)을 스캔(Scan)하여 추가 정보 요청이나 연결 요청을 할 수 있다.
광고 절차는 근처의 개시 디바이스와 블루투스 연결을 확립하기 위해 사용된다.
또는, 광고 절차는 광고 채널에서 리스닝을 수행하고 있는 스캐닝 디바이스들에게 사용자 데이터의 주기적인 브로드캐스트를 제공하기 위해 사용될 수 있다.
광고 절차에서 모든 광고(또는 광고 이벤트)는 광고 물리 채널을 통해 브로드캐스트된다.
광고 디바이스들은 광고 디바이스로부터 추가적인 사용자 데이터를 얻기 위해 리스닝을 수행하고 있는 리스닝 디바이스들로부터 스캔 요청을 수신할 수 있다. 광고 디바이스는 스캔 요청을 수신한 광고 물리 채널과 동일한 광고 물리 채널을 통해, 스캔 요청을 전송한 디바이스로 스캔 요청에 대한 응답을 전송한다.
광고 패킷들의 일 부분으로서 보내지는 브로드캐스트 사용자 데이터는 동적인 데이터인 반면에, 스캔 응답 데이터는 일반적으로 정적인 데이터이다.
광고 디바이스는 광고 (브로드캐스트) 물리 채널 상에서 개시 디바이스로부터 연결 요청을 수신할 수 있다. 만약, 광고 디바이스가 연결 가능한 광고 이벤트를 사용하였고, 개시 디바이스가 디바이스 필터링 절차에 의해 필터링 되지 않았다면, 광고 디바이스는 광고를 멈추고 연결 모드(connected mode)로 진입한다. 광고 디바이스는 연결 모드 이후에 다시 광고를 시작할 수 있다.
스캐닝 절차(Scanning Procedure)
스캐닝을 수행하는 디바이스 즉, 스캐닝 디바이스는 광고 물리 채널을 사용하는 광고 디바이스들로부터 사용자 데이터의 비지향성 브로드캐스트를 청취하기 위해 스캐닝 절차를 수행한다.
스캐닝 디바이스는 광고 디바이스로부터 추가적인 사용자 데이터를 요청 하기 위해, 광고 물리 채널을 통해 스캔 요청을 광고 디바이스로 전송한다. 광고 디바이스는 광고 물리 채널을 통해 스캐닝 디바이스에서 요청한 추가적인 사용자 데이터를 포함하여 상기 스캔 요청에 대한 응답인 스캔 응답을 전송한다.
상기 스캐닝 절차는 BLE 피코넷에서 다른 BLE 디바이스와 연결되는 동안 사용될 수 있다.
만약, 스캐닝 디바이스가 브로드캐스트되는 광고 이벤트를 수신하고, 연결 요청을 개시할 수 있는 개시자 모드(initiator mode)에 있는 경우, 스캐닝 디바이스는 광고 물리 채널을 통해 광고 디바이스로 연결 요청을 전송함으로써 광고 디바이스와 블루투스 연결을 시작할 수 있다.
스캐닝 디바이스가 광고 디바이스로 연결 요청을 전송하는 경우, 스캐닝 디바이스는 추가적인 브로드캐스트를 위한 개시자 모드 스캐닝을 중지하고, 연결 모드로 진입한다.
디스커버링 절차(Discovering Procedure)
블루투스 통신이 가능한 디바이스(이하, ‘블루투스 디바이스’라 한다.)들은 근처에 존재하는 디바이스들을 발견하기 위해 또는 주어진 영역 내에서 다른 디바이스들에 의해 발견되기 위해 광고 절차와 스캐닝 절차를 수행한다.
디스커버링 절차는 비대칭적으로 수행된다. 주위의 다른 디바이스를 찾으려고 하는 블루투스 디바이스를 디스커버링 디바이스(discovering device)라 하며, 스캔 가능한 광고 이벤트를 광고하는 디바이스들을 찾기 위해 리스닝한다. 다른 디바이스로부터 발견되어 이용 가능한 블루투스 디바이스를 디스커버러블 디바이스(discoverable device)라 하며, 적극적으로 광고 (브로드캐스트) 물리 채널을 통해 다른 디바이스가 스캔 가능하도록 광고 이벤트를 브로드캐스트한다.
디스커버링 디바이스와 디스커버러블 디바이스 모두 피코넷에서 다른 블루투스 디바이스들과 이미 연결되어 있을 수 있다.
연결 절차(Connecting Procedure)
연결 절차는 비대칭적이며, 연결 절차는 특정 블루투스 디바이스가 광고 절차를 수행하는 동안 다른 블루투스 디바이스는 스캐닝 절차를 수행할 것을 요구한다.
즉, 광고 절차가 목적이 될 수 있으며, 그 결과 단지 하나의 디바이스만 광고에 응답할 것이다. 광고 디바이스로부터 접속 가능한 광고 이벤트를 수신한 이후, 광고 (브로트캐스트) 물리 채널을 통해 광고 디바이스로 연결 요청을 전송함으로써 연결을 개시할 수 있다.
다음으로, BLE 기술에서의 동작 상태 즉, 광고 상태(Advertising State), 스캐닝 상태(Scanning State), 개시 상태(Initiating State), 연결 상태(connection state)에 대해 간략히 살펴보기로 한다.
광고 상태(Advertising State)
링크 계층(LL)은 호스트 (스택)의 지시에 의해, 광고 상태로 들어간다. 링크 계층이 광고 상태에 있을 경우, 링크 계층은 광고 이벤트들에서 광고 PDU(Packet Data Unit)들을 전송한다.
각각의 광고 이벤트는 적어도 하나의 광고 PDU들로 구성되며, 광고 PDU들은 사용되는 광고 채널 인덱스들을 통해 전송된다. 광고 이벤트는 광고 PDU가 사용되는 광고 채널 인덱스들을 통해 각각 전송되었을 경우, 종료되거나 광고 디바이스가 다른 기능 수행을 위해 공간을 확보할 필요가 있을 경우 좀 더 일찍 광고 이벤트를 종료할 수 있다.
스캐닝 상태(Scanning State)
링크 계층은 호스트 (스택)의 지시에 의해 스캐닝 상태로 들어간다. 스캐닝 상태에서, 링크 계층은 광고 채널 인덱스들을 리스닝한다.
스캐닝 상태에는 수동적 스캐닝(passive scanning), 적극적 스캐닝(active scanning)의 두 타입이 있으며, 각 스캐닝 타입은 호스트에 의해 결정된다.
스캐닝을 수행하기 위한 별도의 시간이나 광고 채널 인덱스가 정의되지는 않는다.
스캐닝 상태 동안, 링크 계층은 스캔윈도우(scanWindow) 구간(duration) 동안 광고 채널 인덱스를 리스닝한다. 스캔인터벌(scanInterval)은 두 개의 연속적인 스캔 윈도우의 시작점 사이의 간격(인터벌)으로서 정의된다.
링크 계층은 스케쥴링의 충돌이 없는 경우, 호스트에 의해 지시되는 바와 같이 스캔윈도우의 모든 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.
이하에서, 블루투스 인터페이스에서 정의되는 패킷에 대해 간략히 살펴보기로 한다. BLE 디바이스들은 하기에서 정의되는 패킷들을 사용한다.
패킷 포맷(Packet Format)
링크 계층(Link Layer)은 광고 채널 패킷과 데이터 채널 패킷 둘 다를 위해 사용되는 단지 하나의 패킷 포맷만을 가진다.
각 패킷은 프리앰블(Preamble), 접속 주소(Access Address), PDU 및 CRC 4개의 필드로 구성된다.
하나의 패킷이 광고 물리 채널에서 송신될 때, PDU는 광고 채널 PDU가 될 것이며, 하나의 패킷이 데이터 물리 채널에서 전송될 때, PDU는 데이터 채널 PDU가 될 것이다.
광고 채널 PDU (Advertising Channel PDU )
광고 채널 PDU(Packet Data Unit)는 16비트 헤더와 다양한 크기의 페이로드를 가진다.
헤더에 포함되는 광고 채널 PDU의 PDU 타입 필드는 하기 표 1에서 정의된 바와 같은 PDU 타입을 나타낸다.
Figure PCTKR2016000813-appb-T000001
광고 PDU (Advertising 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.
스캐닝 PDU (Scanning PDU )
아래 광고 채널 PDU 타입은 스캐닝 PDU로 불리며, 하기에서 설명되는 상태에서 사용된다.
SCAN_REQ: 스캐닝 상태에서 링크 계층에 의해 전송되며, 광고 상태에서 링크 계층에 의해 수신된다.
SCAN_RSP: 광고 상태에서 링크 계층에 의해 전송되며, 스캐닝 상태에서 링크 계층에 의해 수신된다.
개시 PDU (Initiating PDU )
아래 광고 채널 PDU 타입은 개시 PDU로 불린다.
CONNECT_REQ: 개시 상태에서 링크 계층에 의해 전송되며, 광고 상태에서 링크 계층에 의해 수신된다.
데이터 채널 PDU (Data Channel PDU )
데이터 채널 PDU는 16 비트 헤더, 다양한 크기의 페이로드를 가지고, 메시지 무결점 체크(Message Integrity Check:MIC) 필드를 포함할 수 있다.
앞에서 살펴본, BLE 기술에서의 절차, 상태, 패킷 포맷 등은 본 명세서에서 제안하는 방법들을 수행하기 위해 적용될 수 있다.
도 5는 블루투스 저전력 에너지의 GATT(Generic Attribute Profile)의 구조의 일 예를 나타낸 도이다.
상기 도 5를 참조하면 블루투스 저전력 에너지의 프로파일 데이터(Profile Data) 교환을 위한 구조를 살펴볼 수 있다.
구체적으로, GATT(Generic Attribute Profile)는 블루투스 LE 장치간의 서비스(Service), 특성(Characteristic)을 이용해서 데이터를 주고 받는 방법을 정의한 것이다.
일반적으로, 페리페럴(Peripheral) 장치(예를 들면, 센서 장치)가 GATT 서버(Server)역할을 하며, 서비스(Service), 특성(Characteristic)에 대한 정의를 가지고 있다.
데이터를 읽거나 쓰기 위해서 GATT 클라이언트는 GATT 서버로 데이터 요청을 보내게 되며, 모든 동작(Transaction)은 GATT client에서 시작되어 GATT 서버로부터 응답을 받게 된다.
블루투스 LE에서 사용하는 GATT 기반 동작구조는 프로파일(Profile), 서비스(Service), 특성(Characteristic)에 기초하며, 상기 도 5와 같은 수직 구조를 이룰 수 있다.
상기 프로파일(Profile) 하나 또는 그 이상의 서비스들로 구성되어 있으며, 상기 서비스는 하나 이상의 특성 또는 다른 서비스들로 구성되어 있을 수 있다.
상기 서비스(Service)는 데이터를 논리적인 단위로 나누는 역할을 하며 하나 이상의 특성(Characteristic) 또는 다른 서비스들을 포함하고 있을 수 있다. 각 서비스는 UUID(Universal Unique Identifier)라 불리는 16bit 또는 128bit의 구분자를 가지고 있다.
상기 특성(Characteristic)은 GATT 기반 동작 구조에서 가장 하위 단위이다. 상기 특성은 단 하나의 데이터를 포함하며, 상기 서비스와 유사하게 16 bit 또는 128 bit의 UUID를 가지고 있다.
상기 특성은 여러 가지 정보들의 값으로 정의되고, 각각의 정보를 담기 위해서 속성(Attribute) 하나씩을 필요로 한다. 상기 특성 여러 개의 연속된 속성을 사용할 수 있다.
상기 속성(Attribute)는 네 개의 구성 요소로 이루어지며, 아래와 같은 의미를 가진다.
- handle: 속성의 주소
- Type: 속성의 유형
- Value: 속성의 값
- Permission: 속성에 대한 접근 권한
본 발명에서는 상기 블루투스 LE의 GATT기반 동작 구조를 이용하여 센서가 인간의 활동을 측정하여 저장하고, 클라이언트가 상기 센서로부터 저장된 정보를 불러오는 방법을 제안한다.
도 6은 디바이스간 블루투스 LE(Low Energy)를 이용하여 커넥션을 형성하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
상기 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 디바이스(300)와 제 2 디바이스(400)간 블루투스 LE 연결을 위해서 상기 제 1 디바이스(300)는 상기 제 2 디바이스에게 광고 메시지(Advertising Message)를 전송한다(S6010).
상기 광고 메시지는 앞에서 살펴본 바와 같이, 블루투스 LE를 활용해서 자신의 정보를 다른 디바이스에게 제공하기 위해 사용되며, 디바이스가 제공하는 서비스 정보, 사용자 정보 등 다양한 정보가 포함될 수 있다.
상기 제 2 디바이스(400)는 상기 제 1 디바이스(300)가 전송한 상기 광고 메시지에 포함된 정보를 확인 후, 사익 제 1 디바이스(300)에게 블루투스 LE 연결을 요청하기 위한 연결 요청 메시지(Connection request message)를 전송하고(S6020), 상기 제 1 디바이스(300)와 상기 제 2 디바이스(400)는 블루투스 LE(Low Energy) 커넥션을 형성하게 된다(S6030).
이와 같은 방법은, 상기 제 1 디바이스(300) 및/또는 상기 제 2 디바이스(400)에 UI(User Interface)가 존재하지 않는다면, 상기 제 1 디바이스(300)와 상기 제 2 디바이스(400)가 연결을 할 수 없거나, 연결이 어려울 수 있으며, PIN 번호 확인 및 연결 설정 제어가 불가능하다는 단점이 존재한다.
따라서, 본 발명에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 디바이스들의 연결을 제어할 수 있는 UI가 존재하는 제어 디바이스(500)를 이용하여 상기 제 1 디바이스(300)와 상기 제 2 디바이스(400)간 연결을 수행하는 방법을 제안한다.
도 7은 디바이스간 블루투스 BR/EDR(Basic Rate/Enhanced Data Rate)를 이용하여 커넥션을 형성하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
상기 도 7을 참조하면, 블루투스 BR/EDR은 디바이스를 탐색하기 위한 디스커버리 절차(Discovery Procedure) 및 탐색된 디바이스와의 연결 절차(Connection Procedure)를 통해서 블루투스 BR/EDR로 연결될 수 있다.
이하, 각 절차에 대해서 구체적으로 살펴본다.
탐색 절차(Discovery Procedure)
제 1 디바이스(300) 및 제 2 디바이스(400)는 대기 상태(Stnadby State)로 존재하다가, 디바이스 탐색 절차를 수행하기 위해 상기 제 1 디바이스(300)는 인쿼리 상태(Inquiry State), 상기 제 2 디바이스(400)는 인쿼리 스캔 상태(Inquiry Scan State)가 된다.
상기 인쿼리 상태에서 상기 제 1 디바이스(300)는 주변의 블루투스 BR/EDR 디바이스들을 탐색하기 위해서 인쿼리 메시지(inquiry message)을 송신하고(S7010), 이에 대한 응답으로 상기 제 2 디바이스(400)로부터 인쿼리 응답 메시지(inquiry response message)을 수신하게 된다(S7020).
만약, 상기 제 2 디바이스(400)가 추가 정보를 전송하고자 하는 경우 EIR (Extended Inquiry Response) 메시지를 이용하여 상기 추가 정보를 상기 제 1 디바이스(300)에게 전송할 수 있다(S7030).
아래 표 2는 상기 인쿼리 메시지, 인쿼리 응답 메시지 및 EIR 메시지의 패킷 타입 및 방향의 일 예를 나타낸다.
Figure PCTKR2016000813-appb-T000002
이러한 검색 절차를 통해 타 기기의 존재, 정보를 확인한 상기 제 1 디바이스(200)가 상기 제 2 디바이스(300)와 연결을 하고자 하는 경우 연결 절차를 수행하게 된다.
연결 절차(Connection Procedure)
상기 연결 절차에서 상기 제 1 디바이스(300) 페이지 상태(Paging State), 상기 제 2 디바이스(400)는 페이지 스캔 상태(Paging Scan Sate)로 진입하게 된다.
상기 제 1 디바이스(300)는 페이징 상태에서 상기 제 2 디바이스(300)에게 페이지 메시지(page message)를 전송한다(S7040).
상기 제 2 디바이스(400)는 상기 제 1 디바이스가 전송한 상기 페이지 메시지를 수신하면, 상기 제 1 디바이스(300)는 BR/EDR 페이징 상태의 BR/EDR 마스터 응답 상태로 진입하고, 상기 제 2 디바이스(300)는 BR/EDR 페이징 상태의 BR/EDR 슬레이브 상태로 진입하게 된다.
이후 상기 제 2 디바이스(400)는 상기 페이지 메시지에 대한 응답으로 슬레이브 페이지 응답 메시지를 상기 제 1 디바이스(300)로 전송하고(S7050), 상기 제 1 디바이스(300)는 FHS 타입의 마스터 페이지 응답 메시지를 상기 제 2 디바이스(400)로 전송한다(S7060).
상기 제 1 디바이스(300)와 상기 제 2 디바이스(400)는 상기 단계(S7040) 내지 단계(S7060)을 통해서 데이터를 주고 받을 채널 및 타이밍을 조율한다.
상기 연결 절차가 완료되면, 상기 제 1 디바이스(200)와 상기 제 2 디바이스(300)는 BR/EDR 연결 상태로 전환된다.
이후, 상기 제 2 디바이스(400)는 상기 제 1 디바이스(300)의 호핑 패턴으로 전환되며, 이를 확인하기 위하여 상기 제 1 디바이스(300)는 상기 제 2 디바이스(400)에게 POLL 타입의 첫 번째 패킷을 전송한다(S7070). 상기 첫 번째 패킷을 수신한 상기 제 2 디바이스(400)는 이 대한 응답으로 데이터 패킷을 상기 제 1 디바이스(300)에게 전송하며(S7080), 블루투스 BR/EDR 연결 절차를 종료하게 된다.
아래 표 3은 상기 연결 절차에서 송수신 되는 메시지의 패킷 타입 및 방향의 일 예를 나타낸다.
Figure PCTKR2016000813-appb-T000003
도 8은 디바이스간 연결을 하기 위해서 디바이스의 모드를 변경하기 위한 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
상기 도 8을 참조하면, 제 1 디바이스(300)가 제 2 디바이스(400)와 블루투스 연결을 하기 위해서는, 상기 제 1 디바이스(300)가 상기 제 2 디바이스(400)를 탐색하여 연결을 수행하여야 한다. 하지만, 상기 제 1 디바이스(300)가 상기 제 2 디바이스(400)를 탐색하기 위해서는 상기 제 2 디바이스(400)가 탐색이 가능한 discoverable mode에 있어야 한다.
즉, 블루투스 BR/EDR의 경우 상기 제 1 디바이스(300)는 인쿼리 상태(inquiry state), 상기 제 2 디바이스(400)는 인쿼리 스캔(inquiry scan) 상태로 존재하여야 하고, 블루투스 LE인 경우, 상기 제 2 디바이스(400)가 광고 패킷(Advertising packet)을 전송하는 Advertising mode로 존재하여야 한다.
하지만, 상기 제 2 디바이스(400)가 상기 discoverable mode로 존재하기 위해서는 사용자가 직접 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)의 모드(예를 들면, 탐색, 연결, 페어링 가능한 모드 등)를 직접 조작해서 변경해야 하며, 접속을 요청하는 디바이스가 어떤 디바이스인지 확인하기 어렵다는 문제점이 존재하였다.
또한, 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)에 사용자를 위한 UI(User Interface)가 없다면 사용자는 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)를 제어할 수 없다는 문제점이 존재하였다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 사용자가 직접 디바이스들의 모드를 변경하지 않아도, 제어 디바이스를 통해서 다른 디바이스들의 모드를 변경하여, 디바이스간 연결을 수행하는 방법을 제안한다.
도 9 및 도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 제어 디바이스를 통해서 다른 디바이스들을 제어하여 연결시키는 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
상기 도 9는 제어 디바이스가 직접 다른 디바이스들의 모드를 변경하여 블루투스 연결을 하도록 제어하는 방법의 일 예를 나타내고, 상기 도 10은 상기 제어 디바이스가 게이트웨이를 통해서 다른 디바이스들의 모드를 변경하여 블루투스 연결을 하도록 제어하는 방법의 일 예를 나타낸다.
상기 도 9 및 상기 도 10에 도시된 바와 같이, 제어 디바이스(500)는 직접 또는 게이트웨이를 통해서 제 1 디바이스(300) 및/또는 제 2 디바이스(400)를 제어할 수 있다.
예를 들면, 상기 제어 디바이스는 직접 또는 게이트웨이(600)를 통해서 상기 제 1 디바이스(300) 및/또는 상기 제 2 디바이스(400)의 탐색 모드, 역할, 페어링 상태(보안 및 본딩 모드)를 확인 및 변경할 수 있다.
또한, 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)의 정보를 획득할 수 있다.
예를 들면, 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)가 제공할 수 있는 서비스 정보, 및 현재 상태 등과 같은 정보를 획득 할 수 있다.
또한, 상기 제어 디바이스(500)는 직접 또는 게이트웨이(600)를 통해서 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스의 연결을 제어할 수 있다. 즉, 상기 제어 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)에게 제어 메시지를 전송하여 상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)가 다른 디바이스와 연결을 수행하게 할 수 있다.
이때, 상기 제어 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300) 및/또는 상기 제 2 디바이스(400)의 연결 상태를 제어하기 위해서는 상기 제 1 디바이스(300) 및/또는 상기 제 2 디바이스(400)의 정보(예를 들면, 인터페이스 정보, 서비스 정보 등)를 알고 있어야 하며, 상기 제어 디바이스(500)는 직접 또는 상기 게이트웨이(600)를 통해서 이러한 정보를 획득할 수 있다.
아래 표 4는 상기 제어 디바이스(500)가 직접 다른 디바이스들을 제어하기 위해 필요한 정보들의 일 예를 나타낸다.
Figure PCTKR2016000813-appb-T000004
아래 표 5는 상기 제어 디바이스(500)가 게이트웨이(600)를 통해서 다른 디바이스들을 제어하기 위해 필요한 정보들의 일 예를 나타낸다.
Figure PCTKR2016000813-appb-T000005
도 11 내지 도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 제어 디바이스와 제어되는 디바이스간의 제어를 위한 메시지 교환 방법 및 메시지 포맷의 일 예를 나타낸 도이다.
상기 도 11을 참조하면, 제어 디바이스(500)는 제 1 디바이스(300)를 제어하기 위한 제어 정보(제 1 제어 정보)를 포함하는 제어 메시지를 전송하고(S11010), 상기 제 1 디바이스(300)는 상기 제어 디바이스(500)가 상기 제 1 디바이스(300)의 정보를 포함하는 정보 메시지를 상기 제어 디바이스(500)로 전송할 수 있다(S11020).
상기 제어 메시지는 상기 제어 디바이스(500)와 상기 제 1 디바이스(300)가 블루투스를 통해서 연결되어 있지 않은 경우, 광고 메시지(Advertising message) 또는 스캔 요청 메시지(Scan Request message)일 수 있으며, 블루투스를 통해서 연결되어 있는 경우, GATT Data base의 특성(Characteristic)의 기입을 요청하는 기입 요청 메시지(write request message)일 수 있다.
상기 도 12는 상기 제어 메시지의 포맷의 일 예를 나타낸 것으로써, 상기 도 12에 도시된 바와 같이 상기 제어 디바이스(500)는 상기 제어 메시지를 통해서 상기 제 1 디바이스(300)의 역할, 탐색 모드, 연결 모드 또는 보안 모드 등을 변경할 수 있다.
상기 제어 메시지에 포함되어 있는 제어 정보는 Control Type 필드와 Control Value 필드로 구성될 수 있다.
상기 도 12의 Control Type 필드는 제어하고자 하는 Type을 나타낸다.
아래는 상기 도 12에 도시된 Control Type 필드에 포함될 수 있는 값의 일 예를 나타낸다.
- Profile Role Change: 디바이스의 역할을 변경.
- Discoverability Mode Change: 탐색 모드를 변경.
- Connection Mode Change: 연결 모드를 변경.
- Security Mode Change: 보안 모드를 변경.
예를 들면, 상기 Control Type 필드의 값이 Discoverability Mode Change인 경우, 상기 제 1 디바이스의 탐색 모드를 제어하기 위한 메시지가 된다.
Control Value 필드는 상기 Control Type 필드에 따른 구체적인 제어 값을 포함하는 필드로써, 변경하고자 하는 구체적인 값을 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 Control Type 필드의 값이 Discoverability Mode Change인 경우, 상기 Control Type 필드 값에 따라 상기 Control value 값은 디바이스를 탐색할 수 없는 Non-discoverable mode 값을 가질 수 있다.
이 경우, 상기 제어 메시지를 수신한 상기 제 1 디바이스(300)는 주변 디바이스가 상기 제 1 디바이스(300)를 탐색할 수 없도록 Non-discoverable mode로 자신의 모드를 변경하게 된다.
상기 제어 메시지를 통해서 상기 제어 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300)를 제어할 수 있다.
상기 제 1 디바이스는 상기 제어 디바이스에게 정보 메시지를 전송하여, 제어에 필요한 정보를 상기 제어 디바이스(500)로 전송할 수 있다.
상기 도 13은 상기 정보 메시지의 포맷의 일 예를 나타내는 것으로써, 보안 정보 필드는 지원되는 I/O, 상기 제 1 디바이스의 보안 요구사항(인증, 암호화, 권한) 등과 같은 정보를 포함한다.
GAP Role 필드는 상기 제 1 디바이스(300)의 역할을 나타내는 정보를 포함하고, Connection/Pairing Status 필드는 상기 제 1 디바이스(300)의 현재 연결/페어링 상태를 나타내는 정보를 포함할 수 있다.
이와 같은 정보를 통해서 상기 제어 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300)의 정보를 획득할 수 있다.
상기 제어 메시지의 표현은 하나의 일 예이며, 다양한 명칭으로 호칭될 수 있다.
도 14는 디바이스 간 블루투스 LE(Low Energy)를 통해서 연결되는 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
상기 도 14를 참조하면, 상기 도 6에서 설명한 블루투스 LE의 연결 절차를 디바이스의 상태에 따라 확인할 수 있다.
구체적으로, 제 1 디바이스(300)는 주변의 디바이스들에게 자신의 존재를 알리기 위한 광고 패킷(Advertising packet)을 전송하기 위해서 광고 모드(advertising mode)로 진입하게 된다(S14010).
상기 광고 모드로 진입한 상기 제 1 디바이스(300)는 광고 채널에서 상기 광고 패킷을 전송한다.
이때, 상기 광고 채널은 인덱스 37, 38, 39를 가질 수 있으며, 상기 광고 패킷의 PDU Type은 “ADV_IND”일 수 있다.
제 2 디바이스(400)는 상기 제 1 디바이스(300)가 상기 광고 패킷을 전송할 때 슬립 상태, 즉 패킷을 수신하거나 송신할 수 없는 스탠바이 상태(Standby State)인 경우, 상기 제 1 디바이스(300)가 전송하는 광고 패킷을 수신할 수 없다. 따라서, 상기 제 2 디바이스(400)는 상기 제 1 디바이스(300)를 탐색(또는 발견)할 수 없다.
상기 제 1 디바이스(300)는 인접 디바이스들을 탐색하기 위해서 스캔 모드로 진입하게 된다(S14020).
상기 스캔 모드로 진입한 상기 제 1 디바이스(300)는 광고 채널에서 인접 디바이스들로부터 전송되는 광고 패킷(Advertising packet)을 수신하여, 인접 디바이스들을 탐색(또는 발견)할 수 있다.
예를 들면, 상기 도 14에 도시된 바와 같이 상기 제 2 디바이스(400)는 인접 디바이스들에게 자신의 존재를 알리기 위해 광고 채널 인덱스 37, 38, 39에서 광고 패킷을 전송할 수 있다.
상기 스캔 모드의 제 1 디바이스(300)는 광고 채널 인덱스 37에서 상기 제 2 디바이스(400)로부터 전송된 상기 광고 패킷을 수신하여 상기 제 2 디바이스(400)를 탐색할 수 있다.
상기 제 1 디바이스(300)는 상기 탐색된 제 2 디바이스(400)와 블루투스 LE를 통해서 연결을 하고자 하는 경우, 상기 제 2 디바이스(400)로 연결 요청 메시지를 전송한다(S14040).
이후, 상기 제 1 디바이스와 상기 제 2 디바이스(400)는 블루투스 LE를 통해서 연결되게 된다.
이와 같이, 상기 제 1 디바이스(300)와 상기 제 2 디바이스(400)가 블루투스 LE를 통해서 연결되기 위해서는, 각각의 디바이스가 광고 모드에서 광고 패킷을 전송하거나, 스캔 모드를 통해서 인접 디바이스로부터 전송되는 광고 패킷을 수신하여아 한다.
하지만, 이와 같은 모드는 디바이스가 자동으로 변경하는 것이 아닌 사용자가 직접 각각의 모드로 변경해줘야 한다는 문제점이 존재한다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해서 사용자가 아닌 제어 디바이스가 디바이스들을 제어하여 모드를 변경하는 방법을 제안한다.
도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 제어 디바이스가 블루투스 LE(Low Energy)를 통해서 다른 디바이스들을 제어하여 연결 시키는 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
상기 도 15를 참조하면, 제어 디바이스가 디바이스들을 제어하여 각 디바이스의 모드를 변경시키고, 변경된 모드를 통해서 디바이스들의 블루투스 LE 연결을 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 제어 디바이스(500)는 인접 디바이스들(제 1 디바이스 및 제 2 디바이스)에게 광고 채널에서 광고 메시지(제 1 광고 메시지)를 전송한다(S15010).
이때, 상기 제 1 광고 메시지는 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)를 제어하기 위한 제 1 제어 정보를 포함할 수 있으며, 상기 제 1 디바이스는 광고 채널 인덱스 37에서, 상기 제 2 디바이스(400)는 광고 채널 인덱스 38에서 상기 제 1 디바이스를 수신할 수 있다.
상기 제 1 제어 정보는 상기 도 12에 도시된 바와 같이 상기 제어 디바이스가 어떤 동작을 제어하는지, 즉, 제어 타입을 나타내는 Control Type 필드, 및 상기 제어 타입에 따른 구체적인 동작을 지시하는 제어 데이터를 포함하는 control Data 필드를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어 디바이스가 상기 제 1 광고 메시지에 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)를 광고 모드 또는 탐색이 가능한 탐색 가능 모드(Discoverable mode)로 변경하기 위한 제어 정보를 포함하는 경우, 상기 제 1 광고 메시지를 수신한 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)는 광고 모드 또는 탐색 가능 모드로 진입하게 된다(S15020).
상기 광고 모드 또는 탐색 가능 모드로 진입한 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)는 광고 채널에서 주변 디바이스들에게 자신을 알리기 위한 광고 메시지(제 2 광고 메시지)를 전송한다.
상기 광고 채널에서 스캔 모드로 존재하는 상기 제어 디바이스(500)는 상기 제 2 광고 메시지를 수신하여 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스를 탐색할 수 있다(S15030).
상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)를 탐색한 상기 제어 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300)와 블루투스 LE를 통해서 연결을 하고자 하는 경우, 상기 제 1 디바이스(300)로 연결 요청 메시지를 전송한다(S15040).
이후, 상기 제어 디바이스와 상기 제 1 디바이스(300)는 블루투스 LE를 통해서 연결되게 된다.
상기 블루투스 LE를 통해서 상기 제 1 디바이스(300)와 연결된 상기 제어 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300)의 동작을 제어하기 위해서 제 2 제어 정보를 포함하는 제어 메시지를 상기 제 1 디바이스로 전송한다(S15050).
예를 들어, 상기 제 1 디바이스가 상기 제 2 디바이스와 연결하도록 제어하고자 하는 경우, 상기 제 2 디바이스와의 연결을 지시하는 제 2 지시 정보를 상기 제어 메시지에 포함하여 상기 제 1 디바이스(300)로 전송할 수 있다.
상기 제어 메시지는 상기 도 12에 도시된 Control Type 필드와 Control value 필드를 포함할 수 있다.
상기 제어 메시지라는 표현은 하나의 일 예이며, 기입 요청 메시지 등 다른 표현으로 사용될 수 있다.
상기 제어 메시지를 수신한 상기 제 1 디바이스(300)는 상기 제 2 디바이스(300)와 블루투스 LE를 통한 연결을 수행하기 위해서, 상기 제 2 디바이스(400)에게 연결 요청 메시지를 전송한다(S15060).
상기 블루투스 LE를 통해 상기 제 2 디바이스(400)와 연결된 상기 제 1 디바이스는 상기 제어 디바이스(500)로 제어 응답 메시지를 전송하여 상기 제 2 디바이스(400)와 연결되었음을 상기 제어 디바이스(500)에게 알릴 수 있다(S15070).
상기 제어 응답 메시지라는 표현은 하나의 일 예이며, 기입 응답 메시지 등 다른 호칭으로 사용될 수 있다.
이와 같이, 제어 디바이스를 통해서 다른 디바이스들의 동작을 제어함으로써, 사용자가 직접 디바이스들을 조작하지 않더라도 디바이스들을 탐색하거나, 연결 시킬 수 있다.
도 16는 본 발명이 적용될 수 있는 제어 디바이스가 블루투스 LE(Low Energy)를 통해서 다른 디바이스들을 제어하여 연결 시키는 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.
상기 도 16을 참조하면, 제어 디바이스가 디바이스들을 제어하여 디바이스들을 탐색 가능하게 제어하여 블루투스 LE를 통해서 연결하고, 연결된 디바이스가 다른 디바이스와 연결을 하도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어 디바이스는 자신의 존재를 다른 디바이스들에게 알리기 위해서 광고 메시지(제 1 광고 메시지)를 전송한다(S16010).
상기 광고 메시지는 PDU의 Type에 따라 유니 캐스트, 멀티 캐스트 또는 브로드캐스트 될 수 있으며, 광고 PDU(Pack Data Unit), 광고 패킷, 광고, 광고 프레임, 광고 물리 채널 PDU 등으로 표현될 수 있다.
상기 제 1 광고 메시지는 상기 도 12에서 살펴본 바와 같이 디바이스들의 동작을 제어하기 위한 제 1 제어 정보를 포함하고 있다.
상기 제 1 제어 정보는 상기 도 12에서 살펴본 Control Type 필드, 및 Control Value 필드 외에도 설정된 시간 동안은 본딩된 디바이스에게만 연결을 허용하는 시간을 나타내는 시간 정보를 더 포함할 수 있다.
이하, 상기 제 1 제어 정보의 Control Type이 탐색 모드 변경, Control Value가 탐색 가능 모드인 경우를 예로 들어 설명하도록 한다.
상기 제 1 광고 메시지를 수신한 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)는 블루투스 LE를 통해서 주변 디바이스들이 자신의 디바이스를 탐색할 수 있도록 모드를 탐색 가능 모드(discoverable mode)로 변경한다. 이때, 상기 탐색 가능 모드는 광고 모드(advertising mode)일 수 있다.
상기 탐색 가능 모드로 변경한 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스는 제어 디바이스가 자신의 디바이스를 탐색할 수 있도록 광고 메시지(제 2 광고 메시지)를 전송한다(S16020).
상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)로부터 제 2 광고 메시지를 수신한 상기 제어 디바이스(500)는 블루투스 LE를 통해서 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)를 탐색할 수 있다.
상기 제어 디바이스(500)는 탐색된 상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)와 블루투스 LE 연결을 형성하기 위해, 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)로 연결 요청 메시지를 전송한다(S16030).
이후, 상기 제어 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)와 연결 절차를 수행하여 블루투스 LE를 통해서 연결될 수 있다(S16040).
상기 블루투스 LE를 통해서 연결된 상기 제어 디바이스(500)와 상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)는 보안 모드에 따라 인증 절차(Authentication Procedure), 권한 절차(Authorization Procedure), 및 암호화 절차(Encryption Procedure)를 거치게 된다(S16050).
상기 제어 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)를 제어하기 위해, 상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)에게 제 2 제어 정보를 포함하는 기입 요청 메시지를 전송할 수 있다.
예를 들면, 상기 제 1 디바이스(300)는 특성(Characteristic)에 포함되어 있는 Control point에 기입을 요청하는 기입 요청 메시지(write request message)를 전송한다(S16060).
상기 Control Point는 상기 제 1 디바이스(300)의 동작(예를 들면, 보안 모드, 탐색 모드, 광고 타입, 스캔 타입 또는 역할 등)을 제어하기 위한 특성으로 아래에서 자세히 살펴보도록 한다.
이하, 상기 Control Point를 통해서 상기 제 2 디바이스(400) 또는 상기 제 1 디바이스(300)와의 연결을 지시하는 경우를 예로 들어 설명하도록 한다.
상기 제어 디바이스(500)로부터 기입 요청을 수신한 상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)는 이에 대한 응답으로 기입 응답 메시지를 전송하고, 연결 절차를 통해서 상기 제 1 디바이스(300)와 상기 제 2 디바이스(400)간 블루투스 LE 연결을 형성한다(S16070).
이후, 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)는 제공하고자 하는 서비스 및 디바이스의 보안 모드에 따라 인증 절차(Authentication Procedure), 권한 절차(Authorization Procedure), 및 암호화 절차(Encryption Procedure)를 거치게 된다(S16080).
상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)는 상기 제어 디바이스(500)에게 블루투스 LE 연결이 형성되었음을 연결 통지 메시지를 통해서 알릴 수 있다(S16090).
상기 제어 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)를 제어하여 블루투스 LE 연결을 종료하고자 하는 경우, 상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)로 연결 종료를 지시하는 연결 종료 메시지를 전송한다(S16100).
상기 연결 종료 메시지를 전송 받은 상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)는 상기 제 2 디바이스(400) 또는 상기 제 1 디바이스(300)와의 연결을 종료하게 된다(S16110).
위에서 설명한 방법을 통해서 상기 제어 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)의 모드를 변경하여 상기 제 1 디바이스 및 상기 제 2 디바이스가 탐색이 가능하도록 제어할 수 있으며, GATT Data base의 특성에 기입을 요청함으로써 연결 및 연결 종료를 제어할 수 있다.
도 17는 본 발명이 적용될 수 있는 제어 디바이스가 블루투스 LE(Low Energy)를 통해서 다른 디바이스들을 제어하여 연결 시키는 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.
상기 도 17을 참조하면, 제어 디바이스가 디바이스들을 제어하여 각 디바이스의 모드를 변경시키고, 변경된 모드를 통해서 디바이스들을 블루투스 BR/EDR을 통해서 연결되도록 제어할 수 있다.
먼저, 단계(S17010) 내지 단계(S17030)은 상기 도 15의 단계(S15010) 내지 단계(S15030)과 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.
상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)로부터 전송된 광고 메시지를 통해서 디바이스들을 탐색한 상기 제어 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)의 블루투스 BR/EDR의 상태와 관련된 정보를 획득하기 위해서 상기 제 1 디바이스 및 상기 제 2 디바이스에게 인쿼리 메시지(Inquiry Message)를 전송한다(S17040).
상기 인쿼리 메시지를 수신한 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스는 이에 대한 응답으로 인쿼리 응답 메시지를 전송한다(S17050).
이때, 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)는 추가적으로 자신의 블루투스 BR/EDR의 모드 및/또는 상태 정보를 포함하는 EIR 메시지를 상기 제어 메시지(500)로 전송할 수 있다.
이후, 상기 제어 디바이스는 상기 제 1 디바이스(300)로 연결 요청 메시지를 전송하여 블루투스 LE 연결을 형성한다(S17060).
상기 블루투스 LE를 통해서 상기 제 1 디바이스(300)와 연결된 상기 제어 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300)의 동작을 제어하기 위해서 제 2 제어 정보를 포함하는 제어 메시지를 상기 제 1 디바이스로 전송한다(S17070).
예를 들어, 상기 제 1 디바이스가 상기 제 2 디바이스와 블루투스 BR/EDR을 통해서 연결하도록 제어하고자 하는 경우, 상기 제 2 디바이스와 블루투스 BR/EDR 연결을 지시하는 제 2 제어 정보를 상기 제어 메시지에 포함하여 상기 제 1 디바이스(300)로 전송할 수 있다.
상기 제어 메시지는 상기 도 12에 도시된 Control Type 필드와 Control value 필드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어 디바이스(500)가 GATT의 특성을 통한 제어를 하고자 하는 경우, 상기 제어 메시지는 아래에서 살펴볼 특성의 Control Point에 기입을 요청 하는 기입 요청 메시지일 수 있다.
상기 제어 메시지라는 표현은 하나의 일 예이며, 기입 요청 메시지 등 다른 표현으로 사용될 수 있다.
상기 제어 메시지를 수신한 상기 제 1 디바이스(300)는 상기 도 7에서 설명한 것과 같이 탐색 절차의 인쿼리 상태, 및 연결 절차의 페이지 상태를 거쳐서 상기 제 2 디바이스와 블루투스 BR/EDR 연결을 형성한다.
도 18은 본 발명이 적용될 수 있는 제어 디바이스가 블루투스 BR/EDR(Basic Rate/Enhanced Data Rate)를 통해서 다른 디바이스들을 제어하여 연결 시키는 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.
상기 도 18을 참조하면, 제어 디바이스가 디바이스들을 제어하여 상태 또는 모드를 변경하고, 변경된 모드를 통해서 디바이스들과 연결하여 연결된 디바이스를 제어하여 다른 디바이스와 연결하도록 할 수 있다.
구체적으로, 제어 디바이스는 자신의 존재를 다른 디바이스들에게 알리기 위해서 광고 메시지(제 1 광고 메시지)를 전송한다(S18010).
상기 광고 메시지는 PDU의 Type에 따라 유니 캐스트, 멀티 캐스트 또는 브로드캐스트 될 수 있으며, 광고 PDU(Pack Data Unit), 광고 패킷, 광고, 광고 프레임, 광고 물리 채널 PDU 등으로 표현될 수 있다.
상기 제 1 광고 메시지는 상기 도 12에서 살펴본 바와 같이 디바이스들의 동작을 제어하기 위한 제 1 제어 정보를 포함하고 있다.
상기 제 1 제어 정보는 상기 도 12에서 살펴본 Control Type 필드, 및 Control Value 필드 외에도 설정된 시간 동안은 본딩된 디바이스에게만 연결을 허용하는 시간을 나타내는 시간 정보를 더 포함할 수 있다.
이하, 상기 제어 정보의 Control Type이 탐색 모드 변경, Control Value가 탐색 가능 모드인 경우를 예로 들어 설명하도록 한다.
상기 제 1 광고 메시지를 수신한 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)는 블루투스 LE 및 BR/EDR을 통해서 주변 디바이스들이 자신의 디바이스를 탐색할 수 있도록 모드를 탐색 가능 모드로 변경한다. 예를 들면, 블루투스 LE는 광고 모드(Advertising Mode)로, 블루투스 BR/EDR은 인쿼리 스캔(Inquiry Scan)모드로 진입할 수 있다.
상기 탐색 가능 모드로 변경한 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스는 제어 디바이스가 자신의 디바이스를 탐색할 수 있도록 광고 메시지(제 2 광고 메시지)를 전송한다(S18020).
상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)로부터 제 2 광고 메시지를 수신한 상기 제어 디바이스(500)는 블루투스 LE를 통해서 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)를 탐색할 수 있다.
상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)로부터 전송된 광고 메시지를 통해서 디바이스들을 탐색한 상기 제어 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)의 블루투스 BR/EDR의 상태와 관련된 정보를 획득하기 위해서 상기 제 1 디바이스 및 상기 제 2 디바이스에게 인쿼리 메시지(Inquiry Message)를 전송한다(S18030).
상기 인쿼리 메시지를 수신한 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스는 이에 대한 응답으로 인쿼리 응답 메시지를 전송한다(S18040).
상기 인쿼리 응답 메시지는 최대 연결 가능한 디바이스들의 수를 나타내는 최대 연결 정보를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)는 추가적으로 자신의 블루투스 BR/EDR의 모드 및/또는 상태 정보를 포함하는 EIR 메시지를 상기 제어 메시지(500)로 전송할 수 있다.
상기 제어 디바이스(500)는 탐색된 상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)와 블루투스 LE 연결을 형성하기 위해, 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)로 연결 요청 메시지를 전송한다(S18050).
이후, 상기 제어 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)와 연결 절차를 수행하여 블루투스 LE를 통해서 연결될 수 있다(S18060).
상기 블루투스 LE를 통해서 연결된 상기 제어 디바이스(500)와 상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)는 보안 모드에 따라 인증 절차(Authentication Procedure), 권한 절차(Authorization Procedure), 및 암호화 절차(Encryption Procedure)를 거치게 된다(S18070).
상기 제어 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)를 제어하기 위해, 상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)에게 제 2 제어 정보를 포함하는 기입 요청 메시지를 전송할 수 있다.
예를 들면, 상기 제 1 디바이스(300)는 특성(Characteristic)에 포함되어 있는 Control point에 기입을 요청하는 기입 요청 메시지(write request message)를 전송한다(S18080).
상기 Control Point는 상기 제 1 디바이스(300)의 동작(예를 들면, 보안 모드, 탐색 모드, 광고 타입, 스캔 타입 또는 역할 등)을 제어하기 위한 특성으로 아래에서 자세히 살펴보도록 한다.
이하, 상기 Control Point를 통해서 상기 제 2 디바이스(400) 또는 상기 제 1 디바이스(300)와의 블루투스 BR/EDR 연결을 지시하는 경우를 예로 들어 설명하도록 한다.
상기 제어 디바이스(500)로부터 기입 요청을 수신한 상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)는 이에 대한 응답으로 기입 응답 메시지를 전송하고, 상기 도 7에서 살펴본 연결 절차를 통해서 상기 제 2 디바이스(400) 또는 상기 제 2 디바이스(300)와 블루투스 BR/EDR 연결을 형성한다(S18090).
이후, 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)는 제공하고자 하는 서비스 및 디바이스의 보안 모드에 따라 인증 절차(Authentication Procedure), 권한 절차(Authorization Procedure), 및 암호화 절차(Encryption Procedure)를 거치게 된다(S18100).
이때, 상기 인증 절차는 numeric comparison 방식 및/또는 Passkey Entry 방식을 통해서 수행될 수 있다.
상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)는 상기 제어 디바이스(500)에게 블루투스 BR/EDR 연결이 형성되었음을 연결 통지 메시지를 통해서 알릴 수 있다(S18110).
상기 제어 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)를 제어하여 블루투스 BR/EDR 연결을 종료하고자 하는 경우, 상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)로 연결 종료를 지시하는 연결 종료 메시지를 전송한다(S18120).
상기 연결 종료 메시지를 전송 받은 상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)는 상기 제 2 디바이스(400) 또는 상기 제 1 디바이스(300)와의 연결을 종료하게 된다(S18130).
위에서 설명한 방법을 통해서 상기 제어 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)의 블루투스 BR/EDR 모드를 변경하여 상기 제 1 디바이스 및 상기 제 2 디바이스가 탐색이 가능하도록 제어할 수 있으며, GATT Data base의 특성에 기입을 요청함으로써 연결 및 연결 종료를 제어할 수 있다.
도 19 내지 도 27은 본 발명이 적용될 수 있는 광고 패킷(Advertising Packet)의 일 예를 나타낸 도이다.
상기 도 19는 상기 도 14 내지 상기 도 18에서 제어 디바이스가 다른 디바이스들을 제어하기 위해 전송하는 광고 메시지의 일 예를 도시하고 있다. 상기 제어 디바이스는 상기 광고 메시지를 통해서 디바이스들의 역할, 상태, 모드 등을 제어할 수 있다.
상기 광고 메시지는 프리엠블(Preamble) 필드, 접속 주소(Access Address)필드, 헤더(Header) 필드, 페이로드(payload) 필드 및 CRC로 구성될 수 있다.
상기 헤더 필드는 상기 도 20에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다.
상기 PDU Type 필드는 상기 광고 메시지의 PDU Type을 나타내는 것으로써, 상기 표 1의 “0000”, “0001” 또는 “0010” 중 하나 이거나, 새롭게 정의된 타입 값을 가질 수 있다.
상기 TxAdd 필드 및 상기 RxAdd 필드는 상기 PDU Type을 위한 정보를 포함하고 있다.
상기 페이로드(Payload)는 상기 도 19에 도시된 바와 같이 advertiser address 필드, Length 필드, 및 하나 또는 그 이상의 ADType 필드들 및 ADDate 들로 구성될 수 있다.
상기 advertiser address 필드는 상기 제어 디바이스의 주소를 나타내는 필드이며, 상기 ADType 및 상기 ADDData는 상기 도 21 또는 상기 도 22와 같이 구성될 수 있다.
상기 ADType은 상기 페이로드의 Type을 나타내는 필드로써, 상기 제어 디바이스가 광고 메시지를 통해서 디바이스들을 제어하기 위한 타입 값이 포함될 수 있다.
상기 도 21은 제어 디바이스가 디바이스들을 제어하기 위한 ADData의 일 예를 도시한 것으로써, 상기 ADDate는 상기 도 12에서 살펴본 Control Type과 Control Data가 포함될 수 있다.
상기 Control Type은 제어하고자 하는 동작에 따라 아래와 같은 값을 포함할 수 있다.
- Profile Role Change: 디바이스의 역할을 변경.
- Discoverability Mode Change: 탐색 모드를 변경.
- Connection Mode Change: 연결 모드를 변경.
- Security Mode Change: 보안 모드를 변경.
- Query Current Device State: 제어되는 디바이스의 현재 상태를 문의.
- Advertising Interval Change: 광고 메시지 전송 주기 변경.
- Scan Mode Change: 스캔 모드를 변경.
Control Value 필드는 상기 Control Type 필드에 따른 구체적인 제어 값을 포함하는 필드로써, 변경하고자 하는 구체적인 값을 포함할 수 있다.
상기 Control Value는 Control Type에 따라 아래 표 6과 같은 값을 가질 수 있다.
Figure PCTKR2016000813-appb-T000006
Control Type이 상기 Profile Role Change인 경우, Control Value 값은 디바이스들의 역할을 나타내는 값을 가질 수 있다. 이를 통해서 제어 디바이스는 제어되는 디바이스들의 역할을 제어할 수 있다.
Control Type이 상기 Discoverability Mode Change인 경우, Control Value는 디바이스들의 탐색 모드를 나타내는 값을 가질 수 있다. 이때, 각각의 Control Value 값은 아래와 같다.
- Non-discoverable mode: 탐색 불가 모드로 주변 디바이스가 Non-discoverable mode로 존재하는 디바이스를 탐색할 수 없음.
- Discoverable Mode enabled: Discoverable Mode를 활성화 시키는 것으로, 주변 디바이스들이 탐색이 가능하다. 예를 들면, 블루투스 LE의 경우 Advertising mode, 블루투스 BR/EDR의 경우 inquiry mode가 있을 수 있다.
- Immediate Advertising enabled: 즉시 Advertising mode로 변경한다.
- Limited discoverable mode: 제한적 탐색 모드로 특정 조건을 만족하는 경우, 예를 들면, 제한된 시간 동안에만 주변 디바이스들이 탐색이 가능하다.
- General discoverable mode: 일반적인 탐색 모드로 주변 디바이스들이 탐색을 할 수 있다.
상기 Discoverability Mode Change를 통해서 제어 디바이스는 제어되는 디바이스들을 탐색이 가능하게 또는 불가능하도록 할 수 있다.
Control Type이 상기 Discoverability Mode Change인 경우, Control Value는 디바이스들의 연결 모드를 나타내는 값을 가질 수 있다. 이때, 각각의 Control Value 값은 아래와 같다.
- Connectable mode: 연결이 가능한 모드
- Non-Connectable: 연결이 불가능한 모드
Control Type이 상기 Security Mode Change인 경우, Control Value는 디바이스들의 보안 모드를 나타내는 값을 가질 수 있다. 이때, 각각의 Control Value 값은 아래와 같다.
- Authentication enabled/Disabled: 인증 절차 활성화/비활성화
- Authorization enabled/Disabled: 권한 절차 활성화/비활성화,
- Data Signing enabled/Disabled: 데이터 서명 절차 활성화/비활성화
Control Type이 상기 Query Current Device State인 경우, 제어되는 디바이스의 현재 상태에 대한 정보를 요청하는 것이므로 Control Value는 None 값을 갖는다.
Control Type이 상기 Advertising Interval Change인 경우, 제어되는 디바이스의 광고 메시지의 전송 간격을 변경하기 위한 것으로써, Control value 값은 아래와 같다.
- Interval Min: 최소 간격(interval)으로 변경
- Interval Max : 최대 간격(interval)으로 변경
Control Type이 상기 Scan Mode Change인 경우, 제어되는 디바이스의 스캔 모드를 활성화 또는 비활성화하기 위한 것으로써, Control value 값은 아래와 같다.
- SCAN enabled: 스캔 모드를 활성화.
- SCAN disabled: 스캔 모드를 비활성화.
- LONG_SCAN enabled: 긴 스캔 모드를 활성화
상기 도 22는 상기 ADData의 또 다른 일 예를 도시하고 있다. 상기 도 22에 도시된 ADData는 상기 제어 디바이스 외의 또 다른 제어 디바이스가 존재하는 경우 그에 대한 정보를 제어되는 디바이스들에게 전송하기 위해서 사용될 수 있다.
이 경우, 상기 ADdata는 또 다른 제어 디바이스의 주소를 나타내는 Controller Address 필드, 또 다른 제어 디바이스의 정보를 나타내는 Controller information 필드, 및 또 다른 제어 디바이스의 기능과 관련된 정보를 포함하는 Controller Function Information 필드로 구성될 수 있다.
상기 도 23은 광고 메시지의 또 다른 패킷 포맷의 일 예로 상기 도 19의 광고 메시지보다 확장된 길이를 가지고 있다.
먼저, 상기 도 19 내지 도 22에서 설명한 필드들의 설명은 생략 하도록 한다.
타겟 디바이스(Target Device) 필드는 상기 광고 메시지를 수신하는 디바이스들의 정보를 포함하는 것으로써, 상기 필드를 통해서 특정 단말들만 상기 광고 메시지를 수신하게 할 수 있다.
또한, 상기 타겟 디바이스 필드는 상기 디바이스 정보뿐만 아니라 각 디바이스의 역할이 각 디바이스의 정보(예를 들면, 주소 또는 식별자 등)에 대응되어 포함될 수 있다.
이를 통해서, 상기 제어 디바이스는 광고 메시지를 통해서 다수의 디바이스들의 역할을 각각 다르게 설정할 수 있다.
Extension Flag 필드는 상기 도 24에 도시된 바와 같이 제어 정보가 포함되는 필드로써, 상기 도 19 내지 상기 도 21에서 살펴본 Control Type 필드와 Control Data 필드가 포함될 수 있다.
Pseudo Random Information 필드는 상기 도 25와 같이 광고 메시지가 전송되는 간격(interval)을 나타내는 Advinterval 필드, PrLFSR 필드 및 Advertising information 필드로 구성될 수 있다.
상기 도 23의 Data 필드는 다른 제어 디바이스의 정보가 포함되는 필드로써, 상기 26과 같이 도 22의 ADData와 동일하게 구성될 수 있다.
상기 도 27은 앞에서 설명한 Control Type의 동작 코드(Opcode) 및 Control Data의 값의 일 예를 나타낸 도이다.
도 28 내지 도 31은 본 발명이 적용될 수 있는 특성(Characteristic)의 일 예를 나타낸 도이다.
상기 도 28을 참조하면 블루투스의 GATT(Generic Attribute Profile)의 특성(Characteristic)을 통해서 디바이스를 제어할 수 있다.
상기 도 28에 도시된 특성에 대한 설명은 아래와 같다.
- Peer Device: 연결할 상대 디바이스의 주소(Address) 값 및 이름(name)을 나타내는 특성으로 이 값의 설정을 통해서 페어링 되는 디바이스의 주소를 제공할 수 있다.
- Device State: 제어되는 디바이스의 링크 레이어 스테이트(Link Layer State)에 해당하는 Scanning, Standby, Advertising, Initiating, Connection State를 의미하며, 하나의 상태(Satate) 지정 및 여러 상태(States)를 지정할 수 있다. 기입(Write)를 통해 해당 상태 기능 수행 요청이 가능하며, 판독(read)를 통해 제어되는 디바이스의 현 상태를 파악할 수 있다. 지시(Indication)을 통해 제어되는 디바이스의 상태 변화를 파악할 수 있다.
- Remote Access Mode Change: 디바이스의 모드 변경 가능 여부를 나타내는 특성으로, 이 특성이 enabled 되어 있는 경우, 제어 디바이스의 제어 정보를 수신하여 역할, 탐색 모드, 연결 모드, 보안 모드 등을 변경할 수 있다.
- Profile Role Change: 디바이스의 역할 변경 가능 여부를 나타내는 특성으로, 이 특성이 enabled 되어 있는 경우, 제어 디바이스의 제어 정보를 수신하여 Slave, Broadcaster, Observer, Peripheral, Central 등과 같은 역할을 변경할 수 있다.
- TimerToBondedDevice: 연결 가능한 시간을 나타내는 시간 정보로써, 설정된 시간 동안은 본딩된 디바이스에게만 연결이 허용된다.
- Advertising Duration: 디바이스의 Advertising State 동작과 관련된 시간 정보로 디바이스가 다른 상태일 경우에는 해당 값은 의미 없음(Advertising Interval 개념을 포함할 수 있음)
- Scanning Duration: 디바이스의 Scanning State 동작과 관련된 시간 정보로 디바이스가 다른 상태일 경우에는 해당 값은 의미 없음(Scanning Interval 및/또는 Scanning window 개념을 포함할 수 있음)
- Standby Duration: 디바이스의 Standby State 동작과 관련된 시간 정보로 디바이스가 다른 상태일 경우에는 해당 값은 의미 없음
- Initiating Duration: 디바이스의 Initiating State 동작과 관련된 시간 정보로 디바이스가 다른 상태일 경우에는 해당 값은 의미 없음
- Connection Duration: 디바이스의 Initiating State 동작과 관련된 시간 정보로 디바이스가 다른 상태일 경우에는 해당 값은 의미 없음(Connection event Interval, slave latency supervisionTimeout, connection event Transmit Window(size, offset) 개념을 포함할 수 있음)
- Advertising Type: 제어되는 디바이스에게 Advertising 동작을 요청하는 경우, 구체적인 Advertising 동작 방법을 정의(앞에서 살펴본 Advertising Message의 PDU 타입을 설정할 수 있음)
- Scanning Type: 제어되는 디바이스에게 Scanning 동작을 요청하는 경우, 구체적인 Scanning 동작 방법을 정의
- Supported Scanning: 스캔 모드를 지원하는지 여부를 나타내는 특성
- Control Point: 디바이스의 동작을 제어하기 위한 특성
- Connection State: 제어되는 디바이스가 제어 디바이스에게 연결 정보를 제공하기 위한 특성
- Whitelist: 제어되는 디바이스가 연결할 수 있는 디바이스들의 정보로써, 필요한 경우 여러 기기들과 연결을 할 수 있도록 확장 가능
- Whitelist Control Point: 제어되는 디바이스가 관리하는 Whitelist의 관리를 제어하기 위한 기능
- Advertising Filter Policy: Advertiser의 링크 레이어(Link Layer)에서 Whitelist의 이용 방법 정의
- Scanning Filter Policy: Scanner의 링크 레이어(Link Layer)에서 Whitelist의 이용 방법 정의
- Initiator Filter Policy: Initiator의 링크 레이어(Link Layer)에서 Whitelist의 이용 방법 정의
- Connected Service Type: 디바이스가 지원하는 통신 기술 방식(예를 들면, Wi-Fi, Ethernet, Bluetooth BR/EDR, Bluetooth LE 등) 및 서비스 유형(어플리케이션 포함)
상기 도 29는 상기 도 28에 도시된 특성의 Device State의 일 예를 나타낸 것으로, Device State의 유형은 상기 도 28의 (a)와 같이 현재 디바이스의 상태를 나타내는 Current Device States와 동작 가능한 디바이스의 상태를 나타내는 Operated Device States로 나뉠 수 있으며, 상기 도 28의 (b)에 도시된 Mode를 통해 구별될 수 있다. 예를 들면, 상기 Mode가 ‘0’의 값을 가지면 Current Device State를 나타내고, ‘1’의 값을 가지면 Operated Device States를 나타낼 수 있다.
이때, 상기 mode가 Current Device State를 나타내는 경우에는 현재 디바이스의 상태를 나타내는 1개의 상태 정보만 제공할 수 있고, 상기 mode가 Operated Device States를 나타내는 경우에는 현재 디바이스가 동작할 수 있는 여러 상태 정보를 제공할 수 있다.
예를 들면, 상기 Mode가 Current Device State를 나타내는 경우에는, 상기 도 29의 (b)에 도시된 디바이스 상태를 나타내는 비트들 중 하나의 비트만 사용가능 하고(상태를 나타내는 특정 비트의 값이 ‘1’로 될 수 있다), Operated Device States를 나타내는 경우에는 여러 비트들을 사용할 수 있다(다수의 비트 값이 ‘1’로 될 수 있다).
상기 도 29의 (b)에서 Remote Mode Control 비트는 제어되는 디바이스의 모드를 제어할 수 있는지 여부를 나타내는 비트로써, 상기 비트가 ‘1’인 경우 제어 가능함을, ‘0’인 경우 제어할 수 없음을 나타낸다.
Mode Change 비트는 모드를 변경할 수 있는지 여부를 나타내는 비트로써, 상기 비트가 ‘1’인 경우 변경 가능함을, ‘0’인 경우 변경할 수 없음을 나타낸다.
상기 도 30의 (a)는 상기 도 27의 ‘Advertising Type’의 구체적인 포맷을 나타내고, 상기 도 30의 (b)는 상기 도 27의 ‘Scanning Type’의 구체적인 포맷을 나타낸다.
제어 디바이스는 제어되는 디바이스가 Advertising 동작을 하는 경우, 상기 도 30의 (a)를 통해 전송하는 Advertising Message의 Type을 설정할 수 있고, 제어되는 디바이스가 Scanning 동작을 하는 경우 상기 도 30의 (b)를 통해 Passive Scanning 을 할지 Active Scanning을 할지 여부를 설정할 수 있다.
상기 도 31은 상기 도 28에 도시된 특성의 Control Point의 일 예를 나타내는 것으로써, 제어 디바이스는 상기 Control Point 특성을 통하여 디바이스에게 특정 동작을 지시하여 디바이스를 제어할 수 있다.
상기 도 30에 도시된 ‘Device Status Control Point’특성의 각 동작은 아래와 같이 정의될 수 있다.
- Execute: Device States 에 정의된 state 들을 기기에서 제공 (복수의 states 기능 제공 가능)
- Advertising Start: Advertising 동작을 안하고 있으면 해당 동작 시작
(즉시 해당 기능 시작 and/or 만약 Device States 에서 해당 state 이 비활성화면 활성화 가능)
- Advertising Stop: Advertising 동작을 하고 있으면 해당 동작 종료
(즉시 해당 기능 중단 and/or 만약 Device States 에서 해당 state 이 활성화되어 있다면 비 활성화 가능)
- Scanning Start: Scanning 동작을 안하고 있으면 해당 동작 시작
(즉시 해당 기능 시작 and/or 만약 Device States 에서 해당 state 이 비활성화면 활성화 가능)
- Scanning Stop: Advertising 동작을 하고 있으면 해당 동작 종료
(즉시 해당 기능 중단 and/or 만약 Device States 에서 해당 state 이 활성화되어 있다면 비 활성화 가능)
- Initiating Request: Peer Device와 Connection을 설정
- Initiating Stop: Peer Device와 Connection을 종료
- Refresh Bonding: Bonding 정보를 새로이 갱신 (or 아예 bonding 정보를 삭제할 수 있음.)
- Refresh Security: 두 기기간 security 절차(authentication, authorization, encryption) 재 수행 및 정보(security 절차별 key 값) 갱신
- Non-discoverable Mode: 디바이스가 탐색되지 않는 모드로, 블루투스 LE의 경우 광고(Advertising) 중단, 블루투스 BR/EDR의 경우 인쿼리 스캔(Inquiry Scan)을 수행하지 않음.
- Discoverable Mode: 디바이스가 탐색되도록 하는 모드로, 블루투스 LE의 경우 광고 실행, 블루투스 BR/EDR의 경우 인쿼리 스캔을 수행함.
- Immediate Advertising: 즉시 블루투스 LE의 광고를 수행
- Limited discoverable Mode: 특정 조건에서만 탐색 모드(Discoverable mode)에 있음. 예를 들어, 특정 시간만 탐색모드에 있을 수 있으며, 블루투스 BR/EDR의 경우 limited inquiry(inquiry using the LIAC)에 응답 가능.
- General discoverable mode: 지속적으로 탐색 모드에 있음, 블루투스 BR/EDR의 경우 general inquiry(inquiry using the GIAC)에 응답 가능
상기 Control Point 특성은 상기 도 16, 18 및 아래의 실시예에서 사용될 수 있다.
도 32는 본 발명이 적용될 수 있는 제어 디바이스가 블루투스 LE(Low Energy)를 통해서 다른 디바이스들을 제어하여 연결 시키는 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.
상기 도 32를 참조하면, 제어 디바이스는 제 1 디바이스 및 제 2 디바이스를 제어하여 일정 시간 동안 특정 조건을 가진 디바이스만 블루투스 LE 연결을 허용하도록 할 수 있다.
구체적으로, 상기 제어 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)와 본딩 절차를 수행한다(S32010).
상기 본딩 절차는 페어링 절차를 수행하는 과정에서 수행될 수 있으며, 신뢰성 있는 관계(relationship)을 형성하기 위해 수행된다.
상기 본딩 절차를 통해서 상기 제어 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)와 본딩 정보를 교환하고 저장하게 된다.
상기 본딩 정보는 보안 정보(예를 들면, Link key) 및 식별 정보(예를 들면, BD_ADDR)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어 디바이스는 상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)와 본딩을 위해서 페어링 되어 있는 동안 상기 도 28에서 살펴본 본딩된 디바이스에게만 연결을 허용하는 시간을 나타내는 시간 정보, 즉 TimerToBondedDevice 특성을 설정할 수 있다.
상기 본딩 절차 이후, 상기 제어 디바이스(500)와 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)의 페어링이 종료된 뒤, 상기 제어 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)에게 광고 메시지(제 1 광고 메시지)를 전송한다(32020).
상기 광고 메시지의 PDU Type은 상기 광고 메시지가 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)에게만 전송되기 위해서 상기 표 1의 “ADV_Direct_IND”이다.
상기 광고 메시지는 광고 PDU(Pack Data Unit), 광고 패킷, 광고, 광고 프레임, 광고 물리 채널 PDU 등으로 표현될 수 있다.
상기 제 1 광고 메시지는 상기 도 12에서 살펴본 바와 같이 디바이스들의 동작을 제어하기 위한 제 1 제어 정보를 포함하고 있다.
또한, 상기 본딩 절차에서 상기 제어 디바이스(500)가 상기 제 1 디바이스(300) 및/또는 상기 제 2 디바이스(400)의 TimerToBondedDevice특성을 설정하지 않은 경우, 상기 제어 디바이스(500)는 상기 광고 메시지를 통해서 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)가 본딩된 디바이스들에게만 탐색되도록 제어할 수 있다.
예를 들면, 본딩 정보가 저장된 디바이스들만 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)를 탐색 또는 연결을 허용하는 시간을 나태는 시간 정보를 상기 제 1 제어 정보에 포함시킬 수 있다.
상기 제 1 광고 메시지를 수신한 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)는 상기 시간 동안 다른 디바이스들의 탐색 또는 연결을 허용하지 않기 위해서 탐색 불가 모드 및 연결 불가 모드에 진입하게 된다.
하지만, 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)는 탐색 불가 모드 및 연결 불가 모드라고 하더라도 본딩 정보를 저장하고 있는 디바이스들에게는 탐색 및 연결이 가능하다.
즉, 블루투스 LE의 경우, 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스는 본딩 정보가 저장되어 있는 디바이스들에게는 광고 메시지를 전송하고, 그 외의 디바이스들에게는 전송하지 않을 수 있다.
상기 시간 이후에는 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스는 탐색 가능 모드, 연결 가능 모드, 본딩 가능 모드에 진입할 수 있다.
이후, 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)는 본딩 정보가 저장되어 있는 디바이스들에게만 광고 메시지를 전송한다(S32030).
상기 광고 메시지는 디바이스의 모드가 Connectable mode라는 것을 나타내는 모드 정보, 및 디바이스의 상태가 not paired, connected라는 것을 나타내는 상태 정보를 포함할 수 있다.
상기 제어 디바이스는 상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)와 블루투스 LE 연결을 형성하기 위해서 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)에게 연결 요청 메시지를 전송한다(S32040).
또한, 다른 제어 디바이스(700)도 상기 제 2 디바이스(400)와 블루투스 LE 연결을 형성하기 위해서 연결 요청 메시지를 전송할 수 있다(S32050).
하지만, 상기 다른 제어 디바이스(700)는 상기 제 2 디바이스(400)에 본딩된 디바이스가 아니므로, 즉 상기 제 2 디바이스(400)에 본딩 정보가 저장되어 있지 않으므로 상기 제 2 디바이스(400)는 상기 다른 제어 디바이스(700)로부터 전송된 연결 요청 메시지를 무시한다.
이후, 단계(S32060) 내지 단계(S32130)은 상기 도 16의 단계(S16040) 내지 단계(S16110)과 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.
도 33은 본 발명이 적용될 수 있는 제어 디바이스가 블루투스 LE(Low Energy)를 통해서 다른 디바이스들을 제어하여 연결 시키는 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.
상기 도 33 참조하면, 제어 디바이스는 제 1 디바이스 및 제 2 디바이스를 제어하여 일정 시간 동안 특정 조건을 가진 디바이스만 블루투스 BE/EDR 연결을 허용하도록 할 수 있다.
먼저 단계(S33010)은 상기 도 32의 단계(S32010)과 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.
상기 제어 디바이스는 상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)와 본딩을 위해서 페어링 되어 있는 동안 상기 도 28에서 살펴본 본딩된 디바이스에게만 연결을 허용하는 시간 정보를 나타내는 특성인 TimerToBondedDevice를 설정할 수 있다.
상기 본딩 절차 이후, 상기 제어 디바이스(500)와 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)의 페어링이 종료된 뒤, 상기 제어 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)에게 광고 메시지(제 1 광고 메시지)를 전송한다(S33020).
상기 광고 메시지의 PDU Type은 상기 광고 메시지가 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)에게만 전송되기 위해서 상기 표 1의 “ADV_Direct_IND”이다.
상기 광고 메시지는 광고 PDU(Pack Data Unit), 광고 패킷, 광고, 광고 프레임, 광고 물리 채널 PDU 등으로 표현될 수 있다.
상기 제 1 광고 메시지는 상기 도 12에서 살펴본 바와 같이 디바이스들의 동작을 제어하기 위한 제어 정보를 포함하고 있다.
또한, 상기 본딩 절차에서 상기 제어 디바이스(500)가 상기 제 1 디바이스(300) 및/또는 상기 제 2 디바이스(400)의 TimerToBondedDevice특성을 설정하지 않은 경우, 상기 제어 디바이스(500)는 상기 광고 메시지를 통해서 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)가 본딩된 디바이스들에게만 탐색되도록 제어할 수 있다.
예를 들면, 본딩 정보가 저장된 디바이스들만 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)를 탐색 또는 연결을 허용하는 시간을 나태는 시간 정보를 상기 제어 정보에 포함시킬 수 있다.
상기 제 1 광고 메시지를 수신한 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)는 상기 시간 동안 다른 디바이스들의 탐색 또는 연결을 허용하지 않기 위해서 탐색 불가 모드 및 연결 불가 모드에 진입하게 된다.
하지만, 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)는 탐색 불가 모드 및 연결 불가 모드라고 하더라도 본딩 정보를 저장하고 있는 디바이스들에게는 탐색 및 연결이 가능하다.
즉, 상기 시간 동안 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)는 본딩 정보가 저장되어 있는 디바이스들에게만 광고 메시지를 전송하거나, 본딩 정보가 저장되어 있는 디바이스들로부터 전송된 인쿼리 메시지에만 응답할 수 있다.
상기 시간 이후에는 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스는 탐색 가능 모드, 연결 가능 모드, 본딩 가능 모드에 진입할 수 있다.
상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스는 상기 시간 동안 탐색 불가 모드인 경우에도, 본딩 정보가 저장된 제어 디바이스(500)에게 자신의 디바이스를 탐색할 수 있도록 광고 메시지(제 2 광고 메시지)를 전송할 수 있다(S33030).
이때, 상기 제 2 광고 메시지의 PDU Type은 상기 표 1 의 “ADV_Direct_IND”이다.
상기 시간 동안, 본딩 정보가 저장되어 있지 않는 다른 제어 디바이스(700)로부터 인쿼리 메시지가 전송되더라도, 상기 제 2 디바이스(400)는 상기 인쿼리 메시지에 응답하지 않는다(S33040).
상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)로부터 제 2 광고 메시지를 수신한 상기 제어 디바이스(500)는 블루투스 LE를 통해서 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)를 탐색할 수 있다.
상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)로부터 전송된 광고 메시지를 통해서 디바이스들을 탐색한 상기 제어 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)의 블루투스 BR/EDR의 상태와 관련된 정보를 획득하기 위해서 상기 제 1 디바이스 및 상기 제 2 디바이스에게 인쿼리 메시지(Inquiry Message)를 전송한다(S33050).
상기 인쿼리 메시지를 수신한 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스는 이에 대한 응답으로 인쿼리 응답 메시지를 전송한다(S33060).
상기 인쿼리 응답 메시지는 최대 연결 가능한 디바이스들의 수를 나타내는 최대 연결 정보를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)는 추가적으로 자신의 블루투스 BR/EDR의 모드 및/또는 상태 정보를 포함하는 EIR 메시지를 상기 제어 메시지(500)로 전송할 수 있다.
상기 상태 정보는 디바이스의 모드가 Connectable mode라는 것을 나타내는 모드 정보, 및 디바이스의 상태가 not paired, connected라는 것을 나타내는 상태 정보를 포함할 수 있다.
이하, 단계(S33070) 내지 단계(S33150)은 상기 도 18의 단계(S18050) 내지 단계(S18130)과 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.
도 34는 본 발명이 적용될 수 있는 제어 디바이스가 게이트웨이를 통해서 다른 디바이스들을 제어하는 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
상기 도 34를 참조하면 제어 디바이스는 게이트웨이에게 디바이스들의 제어를 위한 제어 메시지를 전송하고 게이트웨이는 전송받은 제어 메시지를 다른 디바이스들에게 전송하여 디바이스들을 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어 디바이스(500)는 게이트웨이(600)를 검색하고, 게이트웨이(600)를 통해서 주변 디바이스들(제 1 디바이스(300), 제 2 디바이스(400))의 모드를 변경하는 기능을 지원하는지 여부를 확인할 수 있다.
상기 제어 디바이스(500)와 상기 게이트웨이(600)간에는 Secure Connection 기능을 지원할 수 있어, 상기 게이트웨이(600)는 예약 페어링, Authentication, Encryption, Privacy, Sign Data 기능 등을 지원할 수 있다.
상기 제어 디바이스(500) 와 상기 게이트웨이(600) 간은 블루투스 LE, BR/EDR 뿐만 아니라, 원거리 통신을 위한 Wi-Fi, LTE 등의 네트워크 기술을 통해서 연결될 수 있다.
상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)의 모드를 변경하기 위한 제 1 제어 정보를 포함하는 요청 메시지를 전송한다(S34010).
상기 제어 정보는 앞에서 살펴본 바와 같이 Control Type 필드 및 Control Value 필드를 포함할 수 있다.
상기 요청 메시지는 상기 제어 디바이스(500)와 상기 게이트웨이(600)가 연결된 이후, 전송될 수 있지만, 연결되어 있지 않더라도 블루투스 LE의 광고 메시지 형태로 전송될 수 있다.
이후, 상기 게이트웨이(600)가 상기 제어 정보를 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)에게 광고 메시지를 통해서 전송한다(S34020).
이하, 상기 제어 정보는 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)를 탐색 가능 모드, 즉 블루투스 LE의 경우 광고 모드로 변경시키기 위한 제어 정보가 포함되어 있다고 가정하고 설명하도록 한다.
상기 광고 메시지를 수신한 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)는 탐색 가능 모드 즉, 광고 모드로 진입하고, 상기 게이트웨이(600)에게 광고 메시지를 전송한다(S34030).
상기 단계(S34030)을 통해서 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)를 발견한 상기 게이트웨이(600)는 상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)와 연결될 수 있다(S34040).
이와 같은 방법을 통해서, 제어 디바이스는 디바이스들과 원거리에 있더라도 게이트웨이를 통해서 디바이스들을 제어할 수 있다.
도 35는 본 발명이 적용될 수 있는 제어 디바이스가 게이트웨이를 통해서 다른 디바이스들을 제어하는 방법의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
상기 도 35를 참조하면, 상기 도 34에서 살펴본 바와 같이, 제어 디바이스가 게이트웨이로 디바이스들의 제어를 위한 제어 메시지를 전송하고, 게이트웨이는 전송 받은 제어 메시지에 포함되어 있는 제어 정보를 디바이들에게 전송함으로써, 디바이스들을 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 제어 디바이스(500) 와 상기 게이트웨이(600)는 블루투스 LE, BR/EDR 뿐만 아니라, 원거리 통신을 위한 Wi-Fi, LTE 등의 네트워크 기술을 통해서 연결되어 있다.
상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)의 모드를 변경하기 위한 제 1 제어 정보를 포함하는 요청 메시지를 전송한다(S35010).
상기 제어 정보는 앞에서 살펴본 바와 같이 Control Type 필드 및 Control Value 필드를 포함할 수 있다.
상기 요청 메시지는 상기 제어 디바이스(500)와 상기 게이트웨이(600)가 연결된 이후, 전송될 수 있지만, 연결되어 있지 않더라도 블루투스 LE의 광고 메시지 형태로 전송될 수 있다.
상기 요청 메시지를 통해서 제 1 제어 정보를 전송 받은 상기 게이트웨이(600)는 자신의 존재를 다른 디바이스들에게 알리기 위해서 광고 메시지(제 1 광고 메시지)를 전송한다(S35020).
상기 광고 메시지는 PDU의 Type에 따라 유니 캐스트, 멀티 캐스트 또는 브로드캐스트 될 수 있으며, 광고 PDU(Pack Data Unit), 광고 패킷, 광고, 광고 프레임, 광고 물리 채널 PDU 등으로 표현될 수 있다.
상기 제 1 광고 메시지는 상기 제어 디바이스(500)로부터 전송 받은 제 1 제어 정보를 포함하고 있다.
이하, 상기 제어 정보의 Control Type이 탐색 모드 변경, Control Value가 탐색 가능 모드인 경우를 예로 들어 설명하도록 한다.
상기 제 1 광고 메시지를 수신한 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)는 블루투스 LE를 통해서 주변 디바이스들이 자신의 디바이스를 탐색할 수 있도록 모드를 탐색 가능 모드(discoverable mode)로 변경한다. 이때, 상기 탐색 가능 모드는 광고 모드(advertising mode)일 수 있다.
상기 탐색 가능 모드로 변경한 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스는 상기 게이트웨이(600)가 자신의 디바이스를 탐색할 수 있도록 광고 메시지(제 2 광고 메시지)를 전송한다(S35030).
상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)로부터 제 2 광고 메시지를 수신한 상기 게이트웨이(600)는 블루투스 LE를 통해서 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)를 탐색할 수 있다.
상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)를 탐색한 상기 게이트웨이(600)는 탐색된 디바이스들의 리스트를 상기 제어 디바이스(500)로 전송한다(S35040)
이후, 상기 제어 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300)와 상기 제 2 디바이스(400)가 블루투스 BR/EDR 또는 블루투스 LE 연결을 형성하도록 제어하기 위해서 제 2 제어 정보를 포함하는 연결 요청 메시지를 상기 게이트웨이(600)로 전송한다(S35050).
상기 게이트웨이(600)는 상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)와 블루투스 LE 연결을 형성하기 위해서, 상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스에게 연결 요청 메시지를 전송할 수 있다(S35060).
이후, 상기 게이트웨이(600)는 상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)와 연결 절차를 수행하여 블루투스 LE 연결을 형성할 수 있다(S35070).
상기 블루투스 LE를 통해서 연결된 상기 게이트웨이(600)와 상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)는 보안 모드에 따라 인증 절차(Authentication Procedure), 권한 절차(Authorization Procedure), 및 암호화 절차(Encryption Procedure)를 거치게 된다(S35080).
상기 게이트웨이(600)는 상기 제 2 제어 정보를 통해서 상기 제어 디바이스(500)가 상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)를 제어하기 위해, 상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)에게 상기 제 2 제어 정보를 포함하는 기입 요청 메시지를 전송할 수 있다.
예를 들면, 상기 도 28 내지 상기 도 31에서 설명한 특성(Characteristic)에 포함되어 있는 Control point에 기입을 요청하는 기입 요청 메시지(write request message)를 전송한다(S35090).
이하, 상기 Control Point를 통해서 상기 제 2 디바이스(400) 또는 상기 제 1 디바이스(300)와의 연결을 지시하는 경우를 예로 들어 설명하도록 한다.
상기 게이트웨이(600)로부터 기입 요청을 수신한 상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)는 연결 절차를 통해서 블루투스 LE 연결을 형성한다(S35100).
이후, 상기 제 1 디바이스(300) 및 상기 제 2 디바이스(400)는 제공하고자 하는 서비스 및 디바이스의 보안 모드에 따라 인증 절차(Authentication Procedure), 권한 절차(Authorization Procedure), 및 암호화 절차(Encryption Procedure)를 거치게 된다(S35110).
상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)는 상기 게이트웨이(600)에게 블루투스 LE 연결이 형성되었음을 연결 통지 메시지를 통해서 알릴 수 있다(S35120).
상기 게이트웨이(600)는 직접 또는 상기 제어 디바이스(500)로부터 연결 종료를 지시하는 연결 종료 메시지를 수신하여 상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)로 연결 종료를 지시하는 연결 종료 메시지를 전송한다(S35130).
상기 연결 종료 메시지를 전송 받은 상기 제 1 디바이스(300) 또는 상기 제 2 디바이스(400)는 상기 제 2 디바이스(400) 또는 상기 제 1 디바이스(300)와의 연결을 종료하게 된다(S35140).
도 36 내지 도 38은 본 발명이 적용될 수 있는 제어 디바이스가 다른 디바이스들을 제어하여 연결 시키는 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.
상기 도 36을 참조하면, 제어 디바이스(500)는 블루투스 BR/EDR 및 블루투스 LE를 지원하는 듀얼 모드 디바이스 또는 블루투스 LE 만을 지원하는 디바이스인 제 1 디바이스(300)를 제어하여 블루투스 LE만을 지원하는 제 2 디바이스(400)와 블루투스 LE 연결을 형성하게 할 수 있다.
이때, 상기 제어 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300)를 탐색이 가능한 탐색 모드(블루투스 BR/EDR인 경우 인쿼리 스캔 모드, 블루투스 LE인 경우 광고 모드)로 변경하여 상기 제 1 디바이스(300)와 블루투스 BR/EDR 또는 블루투스 LE 연결을 형성할 수 있다(S36010).
이때, 상기 제 1 디바이스(300)가 탐색을 위해 상기 제어 디바이스(500)로 전송하는 광고 메시지는 상기 제 1 디바이스(300)의 역할 정보, 페어링된 디바이스의 ID, 지원 가능한 무선 인터페이스의 종류, 보안 모드 정보, 및 최대 연결 가능한 디바이스들의 수를 나타내는 최대 연결 정보를 포함할 수 있다.
만약, 상기 제 1 디바이스(300)가 듀얼 모드인 경우, 블루투스 LE가 우선적으로 연결되도록 설정할 수 있다.
또한, 상기 제 1 디바이스(300)는 상기 제어 디바이스(500)로부터 전송되는 광고 메시지를 수신하기 위해서 주기적으로 스캔 모드로 진입할 수 있다.
상기 제 1 디바이스(300)는 상기 제어 디바이스(500)의 접속 권한에 따라 제어할 수 있는 권한을 제한할 수 있다.
즉, 접속 권한에 따라, 상기 제 1 디바이스(300)를 제어할 수 있는 범위가 달라질 수 있다.
상기 도 38은 권한에 따라 제어 디바이스가 제어할 수 있는 범위의 일 예를 나타낸다.
상기 도 38의 권한은 상기 제 1 디바이스(300)가 상기 제어 디바이스(500)와 보안 절차(예를 들면, Secure Simple Pairing)가 수행되고 나서, 상기 제어 디바이스(500)에게 부여할 수 있다.
이때, 상기 권한은 권한 별로 서로 다른 패스워드가 사용될 수 있다.
상기 도 37은 제어 디바이스가 제 1 디바이스를 제어하여 다수의 디바이스와 연결 되도록 제어하는 방법의 일 예를 나타낸다.
상기 도 37을 참조하면 상기 제어 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300)와 블루투스 LE 연결을 형성하고, 상기 제 1 디바이스(300)로 제어 메시지를 전송하여 상기 제 1 디바이스(300)를 제어하여 다수의 디바이스와 연결되도록 제어할 수 있다.
예를 들면, 상기 제어 디바이스(500)는 상기 제 1 디바이스(300)와 블루투스 LE를 통해 연결된 뒤(S37010), 상기 제 1 디바이스(300)로 제어 메시지를 전송하여 제 2 디바이스(400) 및 제 3 디바이스(900)와 연결을 수행하도록 제어할 수 있다(S37020, S37030).
이때, 상기 제 1 디바이스는 앞에서 설명한 바와 같이 도 37에 도시된 제어 권한을 상기 제어 디바이스(500)에게 설정할 수 있다.
상기 제어 디바이스(500)는 설정된 권한에 따라서, 상기 제 2 디바이스(400) 및 상기 제 3 디바이스(900)의 연결 모두를 제어하거나, 상기 제 2 디바이스(400) 또는 상기 제 3 디바이스(900)와의 연결만을 제어할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
본 명세서는 블루투스 데이터 송수신에 관한 것으로서, 특히 블루투스 LE(Low Energy) 및 BR/EDR 기술을 이용하여 디바이스간 페어링 및 연결을 제어할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.

Claims (17)

  1. 블루투스를 이용하여 제 1 디바이스 와 제 2 디바이스의 연결(Connection)을 제어하기 위한 방법에 있어서, 제어 디바이스에서 수행되는 방법은,
    상기 제 1 디바이스 또는 상기 제 2 디바이스 중 적어도 하나의 디바이스로 상기 적어도 하나의 디바이스의 모드를 제어하기 위한 제 1 제어 정보를 포함하는 제 1 광고 메시지를 전송하는 단계;
    상기 적어도 하나의 디바이스로부터 상기 적어도 하나의 디바이스의 탐색을 위한 제 2 광고 메시지를 수신하는 단계;
    상기 적어도 하나의 디바이스와 연결을 수행하는 단계;
    상기 제 1 디바이스로 상기 제 2 디바이스와 연결을 지시하는 제 2 제어 정보를 포함하는 기입 요청 메시지를 전송하는 단계; 및
    상기 기입 요청 메시지에 대한 응답으로 기입 응답 메시지를 수신하는 단계를 포함하되,
    상기 제어 정보는 제어 타입을 나타내는 제어 타입 필드 또는 상기 제어 타입 에 따른 구체적인 제어 데이터를 포함하는 데이터 필드 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광고 메시지는 다른 제어 디바이스의 주소, 정보 또는 기능 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 타입 필드는, 디바이스의 역할 변경을 제어하기 위한 역할 변경 정보, 발견 모드의 변경을 제어하기 위한 발견 모드 변경 정보, 연결 모드의 변경을 제어하기 위한 연결 모드 변경 정보, 또는 보안 모드의 변경을 제어하기 위한 보안 모드 변경 정보 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어 타입 필드가 발견 모드 변경 정보를 포함하는 경우, 상기 데이터 필드는 탐색 불가 모드를 나타내는 탐색 불가 모드 정보, 제한된 탐색 모드를 나타내는 제한된 탐색 모드 정보, 또는 일반 탐색 모드를 나타내는 일반 탐색 모드 정보 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어 타입 필드가 연결 모드 변경 정보를 포함하는 경우, 상기 데이터 필드는 연결 불가능 모드를 나타내는 연결 불가 모드 정보, 또는 연결 가능 모드를 나타내는 연결 가능 모드 정보 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어 타입 필드가 보안 모드 변경 정보를 포함하는 경우, 상기 데이터 필드는 인증 가능을 나타내는 인증 정보, 또는 권한 설정 가능을 나타내는 권한 설정 정보 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광고 메시지는 상기 제 1 디바이스를 나타내는 제 1 디바이스 정보 또는 상기 제 2 디바이스를 나타내는 제 2 디바이스 정보 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어 타입 필드에 포함되어 있는 정보는 상기 제 1 디바이스 정보 또는 상기 제 2 디바이스 정보에 대응되는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 제어 정보는 상기 제 1 디바이스의 탐색 모드의 변경을 지시하는 지시 정보를 포함하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 지시 정보는 탐색 불가 모드, 제한된 탐색 모드 또는 일반 탐색 모드 중 하나를 나타내는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 제어 정보는 본딩된 디바이스만 연결을 허용하는 시간을 나타내는 시간 정보를 더 포함하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 본딩된 디바이스만 연결을 허용하는 시간 동안 상기 제 1 디바이스는 탐색 불가 모드인 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 기입 요청 메시지는 상기 제 2 디바이스의 정보를 더 포함하는 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 디바이스로부터 상기 제 2 디바이스와 연결되었음을 나타내는 통지 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 디바이스와 연결이 종료된 경우, 상기 제 1 디바이스로부터 연결 종료를 나타내는 연결 종료 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하는 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 디바이스와 상기 제 1 디바이스는 블루투스 LE(Low Energy)를 통해 연결되는 방법.
  17. 블루투스를 이용하여 제 1 디바이스 와 제 2 디바이스의 연결(Connection)을 제어하기 위한 제어 디바이스에서, 상기 제어 디바이스는,
    외부와 무선 또는 유선으로 통신하기 위한 통신부; 및
    상기 통신부와 기능적으로 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는,
    상기 제 1 디바이스 또는 상기 제 2 디바이스 중 적어도 하나의 디바이스로 상기 적어도 하나의 디바이스의 모드를 제어하기 위한 제 1 제어 정보를 포함하는 제 1 광고 메시지를 전송하고,
    상기 적어도 하나의 디바이스로부터 상기 적어도 하나의 디바이스의 탐색을 위한 제 2 광고 메시지를 수신하며,
    상기 적어도 하나의 디바이스와 연결을 수행하고,
    상기 제 1 디바이스로 상기 제 2 디바이스와 연결을 지시 하는 제 2 제어 정보를 포함하는 기입 요청 메시지를 전송하며,
    상기 기입 요청 메시지에 대한 응답으로 기입 응답 메시지를 수신하되,
    상기 제어 정보는 제어 타입을 나타내는 제어 타입 필드 또는 상기 제어 타입 에 따른 구체적인 제어 데이터를 포함하는 데이터 필드 중 적어도 하나를 포함하는 디바이스.
PCT/KR2016/000813 2015-01-27 2016-01-26 블루투스 기술을 이용하여 디바이스를 제어하기 위한 방법 및 장치 WO2016122186A1 (ko)

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