근거리 디지털 정보통신 규격 해설과
블루투스(Bluetooth) 시스템 설계 기술
(주)동역메카트로닉스연구소 기술분석팀 편저
B5/300P
블루투스는
스펙트럼 확산통신기술을 채용한 근거리용 디지털 정보통신 방식으로, 휴대전화의 세계적인 메이커인 Ericsson사를 중심으로, 미국, 유럽의 여러
주력 메이커가 협력하여 규격을 책정하고 있다. 블루투스를 이용하면 현재, 주로 유선으로 접속하고 있는 PC나 주변기기, 휴대전화, 정보단말,
디지털 AV기기 등을 무선으로 접속할 수 있기 때문에 각종 기기간의 cableless화를 쉽게 실현할 수 있다.
1999년 12월에
Bluetooth의 기술사양서 Ver1.0b가 발표되고, 그 동안 모듈 공급이 원활하지 못해 전시회 등에서만 볼 수 있었던 블루투스 탑재 제품도
이젠 여러 메이커로부터 제품이 발매되기 시작했다. 블루투스가 첫 등장했던 1998년 당시는 블루투스 모듈은 5칩으로 구성되어 있었다. 그후
에릭슨사에서 베이스밴드 처리로직과 CPU, RAM을 원칩화한 3칩 구성의 모듈이 발표되었고, 최근에는 종래의 Bi-CMOS 프로세스로 제조되고
있던 RF 트랜시버를 CMOS 프로세스로 실현한 메이커가 나타나면서 드디어 Bluetooth 모듈의 원칩화가 가능하게 되었다. 따라서 모듈의
단가가 대폭 내려갈 것이며, 이에 따라 블루투스를 탑재한 장치가 수없이 증가할 것이다.
본서는 우선, Bluetooth를 이해하기
위한 멀티미디어 정보통신의 기초지식으로, 패킷, 전송방식, 오류정정, 송수신감도와 전력, 블루투스가 적용하고 있는 스펙트럼 확산방식의 특징과
다중접속의 원리, 그리고, 전체적인 구성과 규격의 내용에 따라 Core 부분에서는 무선부분을 중심으로 통신방식을, Profiles 부분에서는
소프트웨어에 관한 규격 내용에 대해 해설한다.
다음 단계는 Bluetooth 시스템을 상품화하기 위한 기법으로, 하드웨어 수법, 로고
인증과 전파법의 규정, 현재 발매되고 있는 블루투스 제품, 또 발매 예정의 제품이나 전시회 등에서 전시되고 있는 개발 예정의 제품 등을
분석함으로써, 금후 블루투스가 어떤 용도에 이용될 것인지에 대해서 소개한다.
블루투스 시스템을 설계하기 위한 실무 지식으로 최근에 개발된
베이스밴드 LSI를 예로 들어 자세하게 그 사용법을 설명하고, 세계적으로 가장 표준적인 Ericsson사의 Bluetooth 모듈을 이용하여 그
개발 수법과 하드웨어를 모두 공개하며, 그 애플리케이션 개발 환경과, 최근 주목받고 있는 Bluetooth 시스템용의 초소형 안테나와 그 회선
설계에 대하여 설명한다.
Bluetooth 시스템을 능률적으로 개발하기 위해서는 중요한 프로토콜 스택을 입수해야 하는데, 통상 해외의
프로토콜 밴더와 라이센스 계약을 체결한다. 라이센스 계약료는 벤더에 따라 달라지며, 수백만∼수억원으로 폭이 넓다. 계약에 따라 생기는 제한이나
로열티에 관한 약속 등도 벤더에 따라 크게 다르다. 라이센스 계약을 하게 되면 프로토콜 스택의 소스코드와, 목적의 환경에 스택을 이식(포팅)하기
위해 필요한 정보류를 손에 넣을 수 있다.
프로토콜 스택을 입수하는데, 수천만원 이상이나 들게 되면 Bluetooth 시스템을 소규모 또는
시험 제작하는 일은 불가능한 것일까? . 그렇지는 않으며, 좋은 방법이 있다. 그것은 stack vendor나 module vendor가
판매하고 있는 개발도구, 개발 키트, SDK(System Development Kit), 평가 키트, Starter Kit 등의 명칭으로 불리고
있는 하드웨어와 프로토콜의 세트(개발도구: tool)를 구입하는 것이다.
본서에서는 여러 메이커에서 발매하고 있는 Bluetooth 제품을
개발하기 위한 개발 도구(tool)를 비교 소개한다. 특히, 이들 가운데서 널리 알려져 있는 CSR사에서 발매되고 있는
Bluetooth 개발키트 'CASIRA'를 예로 들어, 그 사용법과 기능을 아주 자세히 소개한다.
주요 내용
■ 최근의
Bluetooth 규격 및 시장 동향
- 무선 네트워크의 개념, 블루투스의 개념과 SIG 동향, 블루투스의
국제 표준, 무선화(cableless)의 개념
- Bluetooth에 대한 메이커의 전념, 블루투스 칩과 프로세스, 해외
선진업체들의 동향, 블루투스의 상품화 동향과 문제점, 블루투스의 용용 산업
■
Bluetooth 디지털 정보통신의 기초지식
- Bluetooth 정보통신의 3가지 특징:비동기형 전송방식(ATM:
Asynchronous Transfer Mode), 고능률 부호화 방식과 고능률 전송방식, 스펙트럼 확산(SS: Spread Spectrum)
통신방식
- Bluetooth 통신의 기본 평가항목에 대한 해설: 수신감도, 비동기식과
동기식 검파방식, 송신전력, 오류정정 부호, 통신의 파형 등가
- Bluetooth의 스펙트럼 확산과 다중 접속: 스펙트럼 확산과 주파수 호핑,
주파수 호핑의 다중접속
■
Bluetooth 통신의 상세한 규격 해설
- Bluetooth의 배경과 성장 및 지향 요소: 등장 배경, 역사와 성장
과정, 3가지 지향 요소
- 2. Bluetooth의 무선 네트워크와 이점: 무선
네트워크(pico-net, scatter net), Bluetooth 무선접속의 이점
- Bluetooth의 계층 구조와 펌웨어 해설: 계층 구조, firmware
내부 설명,
- 무선통신 부분의 사양 해설: 주파수 대역과 정보변조,주파수 호핑 방식, 송수신
전력과 복신방식
- Bluetooth의 Baseband 부분의 사양 해설: 동기접속(SCO:
Synchronous Connection Oriented 링크), (ACL: Asynchronous Connectionless 링크),
오류정정과 security code, Access Code, Packet Header
- Bluetooth의 접속 수법: Bluetooth의 접속 순서와 방식,
Bluetooth의 링크 제어, 문의(Inquiry)상태의 동작과 순서, 호출(Page) 상태의 동작과 순서, Bluetooth의 저소비전력
모드
- Bluetooth의 Profiles 규격 해설: Profiles의 구성,
용도별 프로파일(전화용 프로파일), Serial Port 프로파일, 범용 오브젝트 교환 프로파일, Bluetooth protocol stack
■
Bluetooth의 핵심기술과 로고 인증
- 전파법 규정과 간섭 대책: 전파법상 근거리 통신방식의 구분과
Bluetooth의 위치, ISM(Industrial Science and Medical Band 2.4GHz) 대역 적용, 장치간의
간섭 대책을 위한 규정
- Bluetooth 시스템 실현을 위한 핵심기술과 동향: Bluetooth
모듈의 구조 해설과 동향, LSI의 제조기술과 개발 동향, 칩세트화 기술해설과 동향, 칩세트의 개발 사례, 칩세트의 실장기술
- Bluetooth 로고 및 단말인증과 상품개발 사례: Bluetooth
상품화를 위한 인증 기관, Bluetooth logo의 인증 절차와 시험항목 측정, 단말인정 절차와 시험 항목, Bluetooth를 이용한 상품
개발의 사례
- Bluetooth 규격의 금후 동향: 금후 발전과 과제, Bluetooth의
금후 과제에 대한 해결 지침
■ 국내의 특정
소출력 무선국용 무선설비 기술기준과 한국 블루투스 포럼에 대하여
- Bluetooth 국내 주파수 대역
- 한국 블루투스 포럼의 조직 구성: 분과위원회, 법·제도 분과위원회, 기술개발
분과위원회, 표준화 분과위원회, 서비스 분과위원회
■
Ericsson사 모듈을 이용한 Bluetooth 시스템 설계와 개발환경
- Bluetooth System 설계의 개요: PC 베이스의 시스템, 내장
베이스의 시스템
- Bluetooth 모듈의 구조 분석: 모듈의 구성과 주요 Vendor
- Ericsson사의 ROK101 007 Bluetooth 모듈의 분석: RF
module, Baseband controller, flash memory, Voltage Regulator
- 시스템의 설계 사례 분석:ROK101 007 주변과 EIA-232 주변회로의
분석(시리얼 인터페이스부의 구성, 표면실장 타입의 시리즈 레귤레이터, 기타 주변회로의 구성)
- 음성 CODEC 주변회로의 분석, 안테나의 선정에 대하여
- Bluetooth System의 개발 환경: 하드웨어의 개발 환경,
소프트웨어의 개발 환경, Bluetooth 시스템을 저가격으로 시험 제작하는 방법
■ 최신
Bluetooth Baseband LSI의 분석과 시스템 개발기법
- 개발된 최신 베이스밴드 LSI의 구조 분석: Bluetooth Baseband
LSI의 개발 개요, 전용 칩 KL5BBT002의 특징, RF interface 부분의 설계 분석(serial interface
controller, synthesizer controller, data flow controller), Baseband Core 부분의 설계
분석, LMP firmware에 대하여(HCI-LM firmware, 처리의 흐름 )
- 평가 시스템과 제품에 응용 기술: 평가 시스템의 구성과 원리 및 특징, 시스템
제품에 대한 응용, Bluetooth용 LSI 개발의 금후 동향
■
2.4GHz대 전파를 확실히 송수신하기 위한 Bluetooth 시스템용 안테나 설계
- 2.4GHz대 안테나의 종류와 특성: 전파의 송수신 원리, 2.4GHz대
안테나의 종류,(옥내외용 안테나: 기기 외부에서 사용하는 안테나, 기기 내부에서 사용하는 안테나)
- 안테나의 회선 설계 요령: 안테나의 회선 설계, 멀티패스 페이딩의
대책(multipass fading이란, 멀티패스 페이딩의 대책(diversity), 안테나의 선정 조건과 사례(옥내 통신, 옥외 통신),
안테나에 대전력을 공급하기 위해
- 프린트 패턴에 의한 소형 안테나의 설계: slot antenna의 구조와
조건, microstrip antenna의 구조와 조건(기본 특성, 급전 방법), 유전체에 의한 안테나의 소형화
- 칩 세라믹 안테나의 구조와 특성, 안테나를 소형화, 광대역화하는 방법
■
개발기간 단축과 평가, 개발지원을 위한 Bluetooth 개발도구 소개
- Bluetooth 개발도구(tool)에 대하여, 주요 메이커의
Bluetooth 개발 키트의 비교
- Ericsson사의 Bluetooth 개발 키트, EBDK(Ericsson
Bluetooth Development Kit)(부속된 도큐먼트, 액세서리, 소프트웨어)
- Ericsson사의 Bluetooth 스타트 키트, EBSK(Ericsson
Bluetooth Starter Kit(부속된 도큐먼트, 소프트웨어, 액세서리 )
- The Bluetooth Application Tool Kit, The
Bluetooth Application And Training Tool Kit부속된 도큐먼트, 소프트웨어, 액세서리)
- CSR사의 CASIRA Development Kit(부속 도큐먼트,
소프트웨어, 액세서리, 추가 구입으로 입수 가능한 소프트웨어)
- Digianswer사의 Bluetooth Demo &
Development, PC Card MkⅡ(PC 카드판)(부속 도큐먼트, 소프트웨어, 액세서리와 옵션)
■ CSR사의
Bluetooth 모듈평가와 개발지원용 도구/개발 키트 'CASIRA'의 사용법과 측정
- CSR사의 개발 키트 'CASlRA'의 구성: 개발 키트 본체의 구조,
인터페이스(RS-232C 포트, USB 포트, 프린터 포트), 개발 키트용 CD-ROM의 내용, CSR사의 Web site
- 'CASIRA'에 부속되어 있는 소프트웨어: BlueCore,
BlueChat, 제품 테스트용의 루틴과 기타 커맨드, BlueFlash, DFU Wizard, PSTool, 인스톨(파라미터의 변경,
Bluetooth Address, Country Code)
- BlueStack 소프트웨어 개발 키트(평가판): 커맨드의 송신, 매크로
송신, 샘플 매크로
- Bluetooth 개발 키트의 USB 접속: 개발 키트와 USB 접속할 때의
특징, CASlRA의 USB 접속 방법
- Bluetooth, 무선 LAN에 의한 전파 간섭의 영향: 측정 방법과 측정
조건, 측정 결과(전파간섭 없음, 다른 Bluetooth와의 간섭, 무선 LAN과의 간섭)
■ System
Development Kit: UBQ-Blue, PF-724A Bluetooth 내장형 응용개발 키트
- 응용 개발 키트 UBO-Blue와 PF-724A의 개요: System
Development Kit(UBO-Blue ), UBO-Blue protocol stack 평가용 기트(PF-724A)
- 실제의 통신시험과 UPF(UnPlugFest), Bluetooth 모듈의
원칩화 기술과 CMOS화의 흐름
■
Bluetooth의 응용사례와 제품 동향
- Bluetooth 모듈이 탑재된 노트북 PC의 사례 분석(Sony사의 노트북
PC, 후지쓰사의 노트북 PC
- Bluetooth 탑재의 프린트서버와 프린터 어댑터: Print
Plug(AXIS BT-850)와 Print Server(AXIS BT-840), NEC Bluetooth
Adapter(PR-BT01)
- Bluetooth를 탑재한 휴대전화와 헤드셋의 사례: Bluetooth 탑재
헤드셋 JTDC(i2me), Bluetooth 내장 휴대전화 Ericsson(R520), 헤드셋Ericsson(HBH-10), Omron사의
Bluetooth 모뎀
- 메모리 카드, Bluetooth PC/CF 카드의 사례: 메모리 스틱형
Bluetooth 모듈 Infostick, Toshiba사의 SD 카드형 Bluetooth 모듈, Bluetooth PC 카드 와이어리스 모뎀
스테이션, Bluetooth CF(Compact Flash) 카드
- Access Point: Access Point AXIS BT-800,
후지쓰디바이스(주)의 액세스 포인트, PDA(Personal Digital Assistance)용 Bluetooth 어댑터
- 조만간 선보일 기타 Bluetooth의 응용 사례
■
Bluetooth의 국내 동향 분석
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