WPAN (Wireless Personal Area Network) 와 블루투스

 

WPAN 이란?

단거리 통신에 사용되는 개인용 무선 네트워크로

블루투스(Bluetooth) 및 지그비(Zigbee)가 대표적이다.

낮은가격, 낮은 전력의 무선 네트워크 제품에 사용되며 IOT분야의 핵심 기술이다.

 

 

이미지 출처 : https://slideplayer.com/slide/9756029 (블루투스 프로토콜 레이어)

 

IEEE 802.15

WPAN(wireless PAN) 관련 표준을 만드는 IEEE(아이트리플이) 워킹그룹이다.

현재 가장 활발하게 표준화가 이루어지고 있는 그룹 중의 하나이다.

대표적인 세부 분과는 다음과 같다.

IEEE 802.15.1	Bluetooth
IEEE 802.15.3	High Rate (20Mbps~55Mbps), 멀티미디어 전송을 위해 TDMA기술을 반영
IEEE 802.15.4	Low Power, Low Speed(300kbps), Low Price, 센서 네트워크 분야

 

Bluetooth

개인 근거리 무선 통신 산업 표준의 하나이다. IOT장치, 센서디바이스 등 저전력 디바이스를 위해 사용되는 기술이다.

1999년에 1.0버전으로 출범하였고 지금까지 효율적인 전력 관리를 목표로 발전하고 있다.

무선랜보다 저전력, 낮은 가격, Short Range를 커버 할 할 수 있다는 장점이 있다.

1Mbps , 10m 이하의 근거리에 사용된다.

 

👉 Piconet (Master - Slave) 네트워크 형성

블루투스는 master - slave node 구조의 동작을 한다.

master와 각각의 slave는 piconet이라 불리는 ad-hoc(액세스없는 자율적 통신)네트워크를 형성한다.

모든 기기는 master 혹은 slave 중 1개의 역할을 할 수 있으며 master가 전송권한을 관리한다.

최대 255개의 slave 를 가질 수 있으며(표준 스펙), slave 간의 통신을 허가하지 않는다.

각각의 Piconet은 주파수 영역은 같으나, 하핑 시퀀스가 다르며, Piconet 마다 유니크한 채널을 가질 수 있게 된다.

 

👉 Scatternet 네트워크 형성

2개 이상의 Piconet 은 Scatternet 이라는 네트워크를 형성 할 수 있다.

Piconet 끼리 서로 중첩, 분리 되며 플랙서블하는 구조를 가질 수 있다. 

어느 한쪽의 Piconet에서 Master 였던 노드는 다른 Piconet에선 Slave로 쓰일 수 있다.

 

 

Frequency Hopping

주파수 도약 확산 스펙트럼(Frequency-hopping spread spectrum, FHSS) 방식이란 정해진 시간(TDD)에 따라,

주파수를 점핑하면서 통신하는 방법이다.

물리계층에서 대표적인 블루투스의 전송 방식으로서, 각각의 BandsWidths 는 1MHz (1메가 주파수 채널)이다.

랜덤(난수)에 가까운 시퀀스를 형성한다.

각각의 피코넷 네트워크는 자신에게 부여된 고유의 시퀀스를 사용해서 통신한다.

 

Frequency Hopping	난수에 가까운 시퀀스를 형성하여 각각의 피코넷이 고유의 시퀀스를 가질 수 있도록 함
TDD	일정한 시간에 따라 정해진 시퀀스에 따라 동작하도록 한다.
Polling	Master가 주기적으로 Slave를 체크하여 데이터 전송을 담당한다.

 

 

ZigBee 란?

지그비(ZigBee)는 소형, 저전력 디지털 라디오를 이용해 개인 통신망을 구성하여 통신하기 위한 표준 기술이다.
초당 250 kbit의 전송 속도를 가지며, 블루투스보다 단순하고 저렴한 기술을 목표로 만들어졌다.