[논문]Bluetooth 장치의 다중 접속을 위한 시분할 접속 알고리즘

조경우; 전민호; 오창헌

Bluetooth 장치의 다중 접속을 위한 시분할 접속 알고리즘
Time Division Multiplexing Algorithm for Multiple Connection of Bluetooth Devices 원문보기

조경우 (한국기술교육대학교) , 전민호 (한국기술교육대학교) , 오창헌 (한국기술교육대학교)

최근 스마트 디바이스의 증가에 따라 개인이 휴대하는 장치가 증가하고 있으며, 대부분의 스마트 디바이스에는 블루투스가 기본사양으로 탑재되고 있다. 그러나 블루투스 장치의 연결 제한으로 다중연결을 활용한 서비스 제공은 미흡한 상태이며, 다중연결이 가능하더라도 설정된 장치가 모두 접속되어야 데이터 통신이 가능한 문제점이 존재한다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 AT Command를 활용한 TDM(time division multiplexing) 방식의 다중연결 알고리즘을 제안하였다. 시뮬레이션을 통해 다수의 장치가 실시간 접속 및 데이터 전송이 가능하다는 것을 확인하였다.

Recently, personal mobile devices increased according to the rise of smart devices. Thus the all smart devices load with a bluetooth of standard specifications. However, it is deficiency to service using multiple connection of bluetooth device connection limit. Also bluetooth have other problem. bluetooth can't data communication until all device connection. In this paper, we proposed multi-connect algorithm based on TDM using AT command to overcome the problems above. As a result, it is confirmed that the real-time connectivity and data transmission between multiple devices is possible.

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문제 정의

따라서 본 논문에서는 블루투스의 다중연결의 취약점을 해결하기 위한 방안으로서 AT Command 와 장치의 주소 값을 이용하여 장치 간 연결을 제어하는 TDM(time division multiplex) 방식의 알고리즘을 제안한다.
본 논문에서는 기존 블루투스 다중연결의 제약 조건을 설명하고 기존 블루투스에 관한 연구를 살펴보았으며, 블루투스 다중접속의 취약점을 해결하기 위해 AT Command와 주소 값을 활용한 TDM 방식의 알고리즘을 제안하였다. 시뮬레이션 결과 제안한 알고리즘 사용 시, 슬레이브 수의 제약과 설정된 슬레이브가 모두 연결되어야 데이터 통신이 가능했던 문제점을 해결할 수 있었다.

가설 설정

본 논문에서 설명하는 알고리즘은 연결을 위한 모든 블루투스 모듈들의 핀 코드가 동일하고, 외부 유·무선 통신을 통해 각 모듈의 주소 값을 수신할 수 있는 환경을 가정한다.

제안 방법

본 논문에서 제안한 알고리즘의 우수성을 평가하기 위해 BT 제어보드를 개발하여 실험하였다. 최대 7대의 다중연결이 가능한 기존 방식과, 제안한 알고리즘을 사용하여 8대의 다중연결 시 마스터의 누적 데이터를 확인하였다.
최대 7대의 다중연결이 가능한 기존 방식과, 제안한 알고리즘을 사용하여 8대의 다중연결 시 마스터의 누적 데이터를 확인하였다. 이를 위해 마스터는 각 슬레이브 마다 1 값을 전송하였으며, 장치의 연결은 한 주기마다 이루어지도록 설정하였다.
본 논문에서 제안한 알고리즘의 우수성을 평가하기 위해 BT 제어보드를 개발하여 실험하였다. 최대 7대의 다중연결이 가능한 기존 방식과, 제안한 알고리즘을 사용하여 8대의 다중연결 시 마스터의 누적 데이터를 확인하였다. 이를 위해 마스터는 각 슬레이브 마다 1 값을 전송하였으며, 장치의 연결은 한 주기마다 이루어지도록 설정하였다.

성능/효과

시뮬레이션 결과 기존 방식의 최대 슬레이브 수인 7대 이상의 확장이 가능함을 확인하였다. 또한 그림 2와 3을 비교 시, 기존 방식의 경우 설정된 7대의 슬레이브가 모두 접속되어야 데이터 통신이 이루어지는 반면, 제안 방식은 슬레이브가 연결됨에 따라 실시간으로 데이터 전송이 가능하여 기존 방식의 문제점을 해결할 수 있음을 알 수 있다.
시뮬레이션 결과 기존 방식의 최대 슬레이브 수인 7대 이상의 확장이 가능함을 확인하였다. 또한 그림 2와 3을 비교 시, 기존 방식의 경우 설정된 7대의 슬레이브가 모두 접속되어야 데이터 통신이 이루어지는 반면, 제안 방식은 슬레이브가 연결됨에 따라 실시간으로 데이터 전송이 가능하여 기존 방식의 문제점을 해결할 수 있음을 알 수 있다.
본 논문에서는 기존 블루투스 다중연결의 제약 조건을 설명하고 기존 블루투스에 관한 연구를 살펴보았으며, 블루투스 다중접속의 취약점을 해결하기 위해 AT Command와 주소 값을 활용한 TDM 방식의 알고리즘을 제안하였다. 시뮬레이션 결과 제안한 알고리즘 사용 시, 슬레이브 수의 제약과 설정된 슬레이브가 모두 연결되어야 데이터 통신이 가능했던 문제점을 해결할 수 있었다. 제안한 알고리즘 사용 시, 피코넷 범위 안에서 연결 장치 수에 제한되지 않고 타 블루투스 디바이스 간 데이터 송·수신이 가능할 것이다.
그림 3은 제안 방식에서의 누적 데이터를 보여준다. 제안 방식은 피코넷 범위에 있는 슬레이브의 주소 값을 이용하여 연결하므로 장치 연결 수의 제약이 없으며, 장치가 연결되는 매 주기마다 데이터 누적이 이루어짐을 확인할 수 있다.

후속연구

또한 모든 장치가 연결되지 않아도 데이터 송·수신이 가능하여 블루투스 다중연결의 취약점을 보완할 수 있다.
시뮬레이션 결과 제안한 알고리즘 사용 시, 슬레이브 수의 제약과 설정된 슬레이브가 모두 연결되어야 데이터 통신이 가능했던 문제점을 해결할 수 있었다. 제안한 알고리즘 사용 시, 피코넷 범위 안에서 연결 장치 수에 제한되지 않고 타 블루투스 디바이스 간 데이터 송·수신이 가능할 것이다. 그러나 여러 디바이스에 동시 서비스가 필요한 경우 블루투스 기술은 적합하지 않을 수 있다.
그러나 여러 디바이스에 동시 서비스가 필요한 경우 블루투스 기술은 적합하지 않을 수 있다. 하지만 모니터링 시스템과 같은 각 디바이스 간 정보 수집의 경우 제안한 알고리즘 사용 시 무선통신의 이점을 활용하여 효율적으로 업무 수행이 가능할 것이다.

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