RF 기술 및 무선 네트워크의 발전은 다양한 형태의 새로운 네트워크가 제시되고 개발될 수 있도록 하였다. 다양한 응용분야에서 사용될 수 있는 블루투스 기술은 가장 많이 알려진 무선 개인 영역 네트워크(WPAN : Wireless Personal Area Network) 표준이다. 음성, 데이터의 동시처리가 가능한 무선 네트워크 통신 표준인 블루투스는 표준 프로파일을 기반으로 하여 다양한 응용 애플리케이션들이 나와 있다. 본 논문에서는 블루투스 기기들의 네트워크 접속을 위한 블루투스 네트워크 액세스 포인트(AP: Access Point) 개발에 대해 기술하였다. 이미 시장에 출시되어 있는 블루투스 마우스, 키보드, 헤드셋 등의 주변장치와 다르게 액세스 포인트는 네트워크 접속장치로서 다중접속, 전송 속도 등을 안정적으로 지원해야 한다. 임베디드 시스템 상에서 표준 규격을 만족하는 블루투스 액세스 포인트를 구현하기 위해 시스템을 설계, 개발하였으며, 블루투스 프로토콜 코어 스택과 프로파일을 구현하여 기능 및 성능을 평가하였다. 다양한 제품과의 접속 테스트를 통해 규격에 호환됨을 보였고, 기존의 블루투스 프로토콜 스택과 비교하여 우수한 네트워크 성능 평가 결과를 나타내었다.
RF 기술 및 무선 네트워크의 발전은 다양한 형태의 새로운 네트워크가 제시되고 개발될 수 있도록 하였다. 다양한 응용분야에서 사용될 수 있는 블루투스 기술은 가장 많이 알려진 무선 개인 영역 네트워크(WPAN : Wireless Personal Area Network) 표준이다. 음성, 데이터의 동시처리가 가능한 무선 네트워크 통신 표준인 블루투스는 표준 프로파일을 기반으로 하여 다양한 응용 애플리케이션들이 나와 있다. 본 논문에서는 블루투스 기기들의 네트워크 접속을 위한 블루투스 네트워크 액세스 포인트(AP: Access Point) 개발에 대해 기술하였다. 이미 시장에 출시되어 있는 블루투스 마우스, 키보드, 헤드셋 등의 주변장치와 다르게 액세스 포인트는 네트워크 접속장치로서 다중접속, 전송 속도 등을 안정적으로 지원해야 한다. 임베디드 시스템 상에서 표준 규격을 만족하는 블루투스 액세스 포인트를 구현하기 위해 시스템을 설계, 개발하였으며, 블루투스 프로토콜 코어 스택과 프로파일을 구현하여 기능 및 성능을 평가하였다. 다양한 제품과의 접속 테스트를 통해 규격에 호환됨을 보였고, 기존의 블루투스 프로토콜 스택과 비교하여 우수한 네트워크 성능 평가 결과를 나타내었다.
Recent advancement in RF technology and wireless communications has enabled the development of noble networks. Bluetooth that can be used in various application field is a kind of WPAN(Wireless Personal Area Network) standard that is widely known. Bluetooth enables voice and data applications to ope...
Recent advancement in RF technology and wireless communications has enabled the development of noble networks. Bluetooth that can be used in various application field is a kind of WPAN(Wireless Personal Area Network) standard that is widely known. Bluetooth enables voice and data applications to operate simultaneously. Various applications have been implemented based on standard Profiles. In this paper, we describes the development of Biuetooth network AP(Access Point) system for network connection of Bluetooth devices. Unlike headset, mouse, and keyboard, the access point should have capability to support multiple connection and stabilized network throughput. We have designed and developed the hardware system, core stack and profiles on embedded system to comply with standard specification. Our system showed compatibility and good protocol performance through testing with lots of products that is available in market.
Recent advancement in RF technology and wireless communications has enabled the development of noble networks. Bluetooth that can be used in various application field is a kind of WPAN(Wireless Personal Area Network) standard that is widely known. Bluetooth enables voice and data applications to operate simultaneously. Various applications have been implemented based on standard Profiles. In this paper, we describes the development of Biuetooth network AP(Access Point) system for network connection of Bluetooth devices. Unlike headset, mouse, and keyboard, the access point should have capability to support multiple connection and stabilized network throughput. We have designed and developed the hardware system, core stack and profiles on embedded system to comply with standard specification. Our system showed compatibility and good protocol performance through testing with lots of products that is available in market.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
4GHz ISM(Industrial scientific and medial) 라디오 밴드 대역을 사용하는 개인 영역 무선 네트워크 표준 프로토콜이다. 1998년 Erisson, Nokia, IBM, Toshiba, Intel 등 5개사 모여 라이선스가 없는 핸드헬드 기기의 무선 접속을 위한 기술을 만들고자 했다. 이후 2(X)1 년 2월 RF 무선 통신 인터페이스와 이와 관련된 프로토콜을 정의한 표준안 1.
또한 블루투스만의 고유한 기능이라 할 수 있는 음성, 데이터를 동시 지원하도록 본 논문의 프로토콜 스택을 기반으로 음성 지원을 위한 무선 전화 프로파일을 개발하여 음성, 데이터 통합 시스템으로 확장시켜 나아갈 것이다.
본 논문에서는 블루투스 표준 규격을 따라 개발된 자립형(stand-alone) 임베디드 액세스 포인트 시스템의 설계 및 구현에 대해 알아보았다. 임베디드 시스템의 개발은 특성상 주어진 태스크에 최적화된 하드웨어, 소프트웨어를 구성하여 개발되어야 한다.
두 프로파일은 다른 구조를 정의하여 네트워크 접속방법을 구현하도록 하였다. 본 시스템에서는 두 가지 프로파일을 모두 구현하여 블루투스를 이용하여 네트워크에 접속하고자 하는 블루투스 기기들을 최대한 수용하고자 노력하였다.
본 연구에서는 임베디드 리눅스를 채택하여 개발되었으며, 블루투스 프로토콜 역시 그 위에서 개발되었다. 시스템을 구성하는 이와 같은 기술들의 연구동향과 개발에 미치는 영향에 대해 알아보겠다.
여러 제조사의 제품을 사용하여 프로토콜 스택을 동작시킴으로써 다른 제조사에서 개발된 블루투스 모듈과 시스템이 호환됨을 보이려 하였고, 제품 간에 성능 차이가 발생하는지 여부를 확인하였다. 제품의 데이터 전송 성능 측정은 일반적인 파일 전송을 수행하여 속도를 측정하였다.
제안 방법
LAP에 의한 네트워크 접속은 프로파일 레벨에서 PPP 프로토콜을 구현하였다. 이는 블루투스를 하나의 시리얼 통신기기로 간주하여 상위 애플리케이션에서는 기존의 사용환경을 그대로 유지하여 사용할 수 있도록 한다.
기억 관리 장치가 없는 프로세서의 환경에서 애플리케이션의 기능을 구현하기 위한 새로운 구조를 설계하고 개발하였다. 이를 검증하기 위해 다양한 블루투스 모듈을 이용하여 실험하였으며 그 결과, 기능 및 성능에서 매우 우수함을 보였다.
PAN이다. 두 프로파일은 다른 구조를 정의하여 네트워크 접속방법을 구현하도록 하였다. 본 시스템에서는 두 가지 프로파일을 모두 구현하여 블루투스를 이용하여 네트워크에 접속하고자 하는 블루투스 기기들을 최대한 수용하고자 노력하였다.
블루투스에서 피 코넷의 마스터는 최대 7대까지의 슬래이브의 접속을 허용한다[6]. 따라서 본 시스템 역시 7대의 블루투스 기기들이 접속하도록 설계, 구현되었다. 또한 블루투스를 통해 네트워크에 접속하는 응용 프로파일은 규격에 LAP(Lan Access Profile, 이하 LAP) 과 PAN(Personal Area Networking Profile, 이하 PAN)의 두 가지로 정의되어 있다.
다음 그림은 LAP 애플리케이션의 초기 실행 코드이다. 본 논문에는 주요 함수만을 기록하여 프로토콜의 동작 흐름을 나타내었고, 변수는 기록하지 않았다.
제품의 데이터 전송 성능 측정은 일반적인 파일 전송을 수행하여 속도를 측정하였다. 본 논문에서 개발한 프로토콜의 성능을 비교 평가하기 위해 기존의 오픈 프로젝트로 개발된 BlueZ의 전송속도를 측정 비교해 보았다[12]. 다음 표는 실험결과를 정리한 것이다.
임베디드 시스템의 개발은 특성상 주어진 태스크에 최적화된 하드웨어, 소프트웨어를 구성하여 개발되어야 한다. 본 논문에서는 이를 위해 프로세서의 선택에서부터 플랫폼 설계 및 구현과 이를 기반으로 하는 시스템 소프트웨어 구조 설계, 시스템 소프트웨어 이식, 구현 등의 단계를 거쳐 체계적으로 개발하免다.
따라 만들어졌다. 본 논문의 블루투스 액세스 포인트는 피코 넷의 마스터 기능을 수행한다. 블루투스에서 피 코넷의 마스터는 최대 7대까지의 슬래이브의 접속을 허용한다[6].
또한 각종 주변 장치들의 드라이버 개발도 용이하다. 본 논문의 시스템 역시 임베디드 리눅스를 기반으로 개발하였다.
본 시스템에서는 LAP과 PAN 프로파일이 동시 동작하도록 구현되었으며, 블루투스 디바이스들의 다중 접속이 가능하도록 하였다. 다음 그림은 실제 개발된 하드웨어 시스템의 사진이다.
클라이언트 단말기는 HP사의 개인 휴대 정보 단말기 iPAQ 5450와 일반 노트북 컴퓨터에 블루투스 USB 동글을 장착하여 실험하였다. 성능 실험은 외부 네트워크의 영향을 배제하기 위해 랜 환경 내에서 수행하였고 다음 그림은 실험 환경도이다.
유선 네트워크는 두 개의 매체 접근 제어(MAC : Media Access Control) 칩을 내장하고 있어 RT8201 물리층 프로토콜(PHY : Physical Layer Protocol) 칩을 연결하였다. 시리얼 통신을 위해 MAX3232칩을 사용하였다.
동작하였다. 이를 통해 블루투스 모듈과 개발 시스템 간에 호환됨을 확인 했으며, 이들을 노트북 컴퓨터에 장착하여 네트워크 접속 속도를 측정하여 보았다. 모듈 간에 작은 차이를 보였으나 성능 차이가 있다고 할 수 있을 정도는 아니다.
여부를 확인하였다. 제품의 데이터 전송 성능 측정은 일반적인 파일 전송을 수행하여 속도를 측정하였다. 본 논문에서 개발한 프로토콜의 성능을 비교 평가하기 위해 기존의 오픈 프로젝트로 개발된 BlueZ의 전송속도를 측정 비교해 보았다[12].
대상 데이터
개발된 블루투스 네트워크 액세스포인트의 기능 및 성능측정을 위해 시중에 판매되고 있는 블루투스 장치들을 이용하여 실험하였다. 개발된 액세스포인트에 장착하여 사용된 블루투스 USB 동글은 하스넷사의 BUD, 휴처인터넷사의 Blueberry, 3COM사의 USB Adapter, Unwill사의 USB Adapter 등이다.
실험하였다. 개발된 액세스포인트에 장착하여 사용된 블루투스 USB 동글은 하스넷사의 BUD, 휴처인터넷사의 Blueberry, 3COM사의 USB Adapter, Unwill사의 USB Adapter 등이다. 클라이언트 단말기는 HP사의 개인 휴대 정보 단말기 iPAQ 5450와 일반 노트북 컴퓨터에 블루투스 USB 동글을 장착하여 실험하였다.
유선 네트워크는 두 개의 매체 접근 제어(MAC : Media Access Control) 칩을 내장하고 있어 RT8201 물리층 프로토콜(PHY : Physical Layer Protocol) 칩을 연결하였다. 시리얼 통신을 위해 MAX3232칩을 사용하였다. 그 외에 메모리는 플래시메모리 8Mbyte와 동기식 동적 램(SDRAM : synchronous dynamic random access memory) 64Mbyte가 탑재되었다.
개발된 액세스포인트에 장착하여 사용된 블루투스 USB 동글은 하스넷사의 BUD, 휴처인터넷사의 Blueberry, 3COM사의 USB Adapter, Unwill사의 USB Adapter 등이다. 클라이언트 단말기는 HP사의 개인 휴대 정보 단말기 iPAQ 5450와 일반 노트북 컴퓨터에 블루투스 USB 동글을 장착하여 실험하였다. 성능 실험은 외부 네트워크의 영향을 배제하기 위해 랜 환경 내에서 수행하였고 다음 그림은 실험 환경도이다.
이론/모형
기억 관리 장치가 없는 프로세서 시스템에서 운영 체계의 포팅 작업을 위해서는 이에 맞는 적절한 운영 체계의 선정과 추가적인 개발 작업이 필요하다. 따라서 본 시스템에서는 기억 관리 장치가 없는 프로세서를 위해 커널이 수정된 uCLinux를 이용하였다. 프로세서를 선정한 후, 프로세서에 맞는 임베디드 시스템개발 환경을 갖추었다.
성능/효과
다만 실험에 사용한 개인 휴대 정보 단말기인 HP iPAQ5450의 경우 노트북 컴퓨터에 비해 성능이 떨어짐을 알 수 있었다. 개발된 시스템은 장착될 USB과의 호환성이 충족되었으며, 성능 면에서도 규격에 근접한 뛰어난 결과를 보였다. 또한, 기존의 프로토콜과 비교해서 전체적으로 보다 우수한 성능을 나타내었다.
개발된 시스템은 장착될 USB과의 호환성이 충족되었으며, 성능 면에서도 규격에 근접한 뛰어난 결과를 보였다. 또한, 기존의 프로토콜과 비교해서 전체적으로 보다 우수한 성능을 나타내었다.
이를 검증하기 위해 다양한 블루투스 모듈을 이용하여 실험하였으며 그 결과, 기능 및 성능에서 매우 우수함을 보였다.
커널 레벨 프로토콜들은 C언어를 사용하여 구현되었으며 시스템 환경에 의존도를 최소화하여 이종 시스템에 쉽게 포팅 가능하다. 임베디드 장비의 경우 개인용 컴퓨터의 개발환경과는 다르게 다양한 개발 환경들이 상존하고 있다.
후속연구
사용될 것이다. 이를 위해서 시스템의 안정화, 저전력화 및 최적화된 리소스의 예측을 통한 개발 등의 기술들에 대한 연구가 심화되어야 할 것이다. 또한 임베디드라는 분야는 개발환경에도 프로젝트에 따라 많은 차이를 가지므로 이러한 환경에서 빠르고 안정적으로 소프트웨어를 개발할 수 있도록 이 분야에 많은 연구가 이루어져야 하리라 생각된다.
향후에는 이러한 소형화된 임베디드 기기들이 보다 많이 개발되고 사용될 것이다. 이를 위해서 시스템의 안정화, 저전력화 및 최적화된 리소스의 예측을 통한 개발 등의 기술들에 대한 연구가 심화되어야 할 것이다.
참고문헌 (12)
이태진, 강우식, 이재율, '근거리 무선 통신 시스템 : 블루투스,' 한국통신학회지(THE PROCEDINGS OF THE KOREAN INSTITUTE OF COMMUNICATION SCIENCES : 정보통신, Vol.17, No.11, pp.63-73, 1266-4275, Nov., 2000
박영환, 임베디드 시스템 & 임베디드 리눅스, 사이텍미디어, 2002
S.Chiu, H. Chang and R. Chang, 'Providing Mobile LAN Access Capability for Bluetooth Devices', Parallel and Distributed Systems, 2002. Proceedings. Ninth International Conference, pp.631-636, Dec., 2001
J. Chen, and K. Yen, 'Transparent bridging support for Bluetooth-IP service interworking,' International journal of network management, pp.379-386, May, 2002
Y. Lim, J. Kim, S. Min, and J. Ma, 'performance Evaluation of the Bluetooth-based public Internet Access Point,' Information Networking, 2001, Proceedings, 15th International Conference, pp.643-638, Feb., 2001
Bluetooth SIG, Specification of the Bluetooth System Core, 2001
Bluetooth SIG, Specification of the Bluetooth System Profiles, 2001
박재호, 임베디드 리눅스, 한빛미디어, 2001
R. Kraemer, 'Bluetooth based wireless Internet applications for indoor hotspots : experience of a successful experiment during CeBIT 2001,' Local Computer Networks Proceedings, LCN 2001, 26th Annual IEEE Conference, pp.518-524, Nov., 2001
P. Bhagwat, 'Bluetooth : Technology for Short-Range Wireless Apps,' Internet Computing, Internet Computing, IEEE, Vol.5, Issue3, pp.96-103, May, June, 2001
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.