Bluetooth 핵심 규격

귀하의 Bluetooth 디바이스의 구축 블록.

Bluetooth의 핵심 규격은 개발자들이 번성하는 Bluetooth의 에코시스템을 구성하는 상호호환성 디바이스를 만들기 위해 사용하는 기술 구축 블록들을 정의합니다. Bluetooth 규격은 Bluetooth Special Interest Group(SIG)이 감독하며 진화하는 기술 및 시장의 필요성을 만족시키기 위해 Bluetooth SIG 워킹 그룹이 정기적으로 업데이트하고 개선합니다.  

Bluetooth의 두 가지 특성

규격의 가장 일반적인 구현 두 가지는 버전 2.0/2.1로 도입된 Bluetooth 기본 전송률/고급 데이터 전송률(BR/EDR) 및 버전 4.0/4.1/4.2로 도입된 저 에너지 Bluetooth(LE) 입니다. 각각의 구현에는 각기 다른 유스케이스가 있고 다른 칩셋을 사용하여 필수 하드웨어 요건을 만족합니다. 듀얼 모드 칩셋은 두 유스케이스를 포함하는 애플리케이션에도 사용 가능합니다.

이 두 구현의 차이점은 무엇입니까’?

  • Bluetooth BR/EDR은 비교적 근거리의 지속적인 무선 연결을 설정하여 스트리밍 오디오 등의 사용에 이상적입니다.
  • Bluetooth LE는 장거리 라디오 연결을 위한 쇼트 버스트를 가능하게 해서 지속적인 연결은 필요치 않지만 장시간의 배터리 수명에 의존하는 사물 인터넷(IoT) 애플리케이션에 이상적입니다.’
  • 듀얼 모드—듀얼 모드 칩셋은 BR/EDR 디바이스(오디오 헤드셋 등) 및 LE 디바이스(웨어러블 또는 리테일 비콘 등)에 모두 연결할 필요가 있는 스마트 전화 또는 테블릿 등의 단일 디바이스를 지원하기 위해 사용 가능합니다.

핵심 시스템 아키텍처

각 구현은 Bluetooth 규격에 상세히 설명되어 있는 구체적인 요건을 갖추고 있는 반면, Bluetooth 핵심 시스템 아키텍처는 일관적인 다수의 구성 요소를 갖고 있습니다. 그 시스템은 RF 트랜스시버, 베이스밴드 및 디바이스들이 연결하여 다양한 클래스의 데이터를 교환할 수 있도록 하는 프로토콜 스택을 포함합니다.

Bluetooth 디바이스들은 Bluetooth 규격에 따라 프로토콜 시그널을 교환합니다. 핵심 시스템 프로토콜로는 라디오(RF) 프로토콜, 링크 제어(LC) 프로토콜, 링크 매니저(LM) 프로토콜 및 논리적 링크 제어 및 적응 프로토콜(L2CAP)이 있고, 이 모든 프로토콜은 Bluetooth 규격에 자세히 설명되어 있습니다.

최하위 시스템 계층 세 가지, 즉 —라디오, 링크 제어 및 링크 매니저 프로토콜—은 종종 Bluetooth 컨트롤러라고 알려진 서브시스템으로 그룹을 이룹니다. 이는 선택적인 표준 인터페이스, 즉 —호스트 컨트롤러 인터페이스(HCI)—를 사용하는 일반적인 구현으로, Bluetooth 호스트라고 불리는 Bluetooth 시스템의 나머지 부분들과 양방향 통신을 가능하게 합니다.

이 주 컨트롤러는 유스케이스에 따라 다음의 구성들 중 하나일 수 있습니다.

  • 라디오, 베이스밴드, 링크 매니저 및 선택적으로 HCI를 포함하는 BR/EDR 컨트롤러
  • LE PHY, 링크 계층 및 선택적으로 HCI를 포함하는 LE 컨트롤러
  • 하나의 Bluetooth 디바이스 주소를 공유하는 BR/EDR 컨트롤러 및 LE 컨트롤러가 결합된 컨트롤러

Bluetooth 규격은 동등한 계층 간에 교환되는 프로토콜 메시지를 정의함으로써 시스템 간의 상호호환성을 가능하게 합니다. Bluetooth 컨트롤러와 Bluetooth 호스트 간의 공통 인터페이스를 정의하여 독립 Bluetooth 서브시스템들 간의 상호호환성 또한 가능하게 합니다.

Bluetooth 스택

물리적(PHY) 계층

Bluetooth 통신 채널의 2.4Ghz 라디오의 송수신을 제어합니다. BR/EDR은 좀 더 좁은 대역폭으로 더 많은 채널을 공급하지만, LE는 적은 수의 채널을 사용하지만 대역폭은 더 넓습니다.

링크 계층

패킷 구조/채널, 발견/연결 절차 및 송신/수신 데이터를 정의합니다.

직접 테스트 방식

시험자들이 PHY 계층에 주어진 패킷들의 시퀀스를 송신 또는 수신하게 지시하여 HCI 또는 2-와이어 UART 인터페이스를 통해 PHY 계층에 명령을 전달하게 합니다.

호스트 컨트롤러 인터페이스(HCI)

Bluetooth 컨트롤러 서브시스템(하단의 세 계 계층)과 Bluetooth 호스트 간의 선택적인 표준 인터페이스입니다.

논리적 링크 제어 및 적응 프로토콜(L2CAP) 계층

패킷을 HCI에 전송하거나 호스트 없는 시스템의 링크 매니저에게 직접 전송하는 패킷 기반 프로토콜입니다. 더 높은 수준의 프로토콜의 다중화, 패킷 분할 및 재집합을 지원하고 더 높은 계층에 좋은 품질의 서비스 정보를 전달합니다.

속성 프로토콜(ATT)

연결이 이루어지면 클라이언트/서버 프로토콜의 데이터 교환을 정의합니다. 일반 속성 프로파일(GATT)을 사용하여 속성들은 의미있는 서비스들로 그룹을 이룹니다. 속성 프로토콜은 LE 구현이나 때로는 BR/EDR 구현에 사용됩니다.

보안 매니저(Security Manager)

Bluetooth 디바이스들 간의 페어링 온전성, 인증 및 암호화를 관리하는 프로토콜 및 행동을 정의하고, 다른 컴포넌트들이 다양한 애플리케이션에서 필요로 하는 거의 모든 보안 수준을 지원하기 위해 사용하는 보안 기능의 툴박스를 제공합니다.

일반 속성 프로파일(GATT)

속성 프로토콜을 이용하여, GATT는 디바이스 한 부분의 행동을 요약하는 서비스들을 그룹화하고 GATT의 기능성에 따라 사용할 경우, 역할 및 일반 행동을 설명합니다. GATT의 서비스 틀은 서비스 특징들의 송출을 구성할 뿐만 아니라 그 특징들을 발견, 읽고, 쓰고, 통보하고, 표시하는 것을 포함하여 서비스와 해당 특징의 절차 및 형식을 정의합니다. GATT는 Bluetooth LE 구현의 경우에만 사용됩니다. 좀 더 자세한 GATT 정보를 확인하십시오.  

일반 액세스 프로파일(GAP)

Bluetooth LE 구현에서 GATT와 함께 작용하여, Bluetooth 디바이스의 발견과 정보 공유 및 Bluetooth 디바이스에 연결하는 링크 관리 측면과 관련된 절차 및 역할을 정의합니다.