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블루투스 메시, ‘산업용 조명’ 시작으로 영화 속 ‘스마트 시티’ 구현 ②다대다 디바이스 통신 지원, 대규모 디바이스 네트워크 생성 최적화
이나리 기자 | 승인 2017.12.06 13:17

[EPNC=이나리 기자] 2017년 7월 18일 전세계 처음으로 공개된 블루투스 메시 네트워킹은 컨슈머를 넘어 공장 자동화 시스템, 스마트 오피스, 스마트 시티 등으로 블루투스의 활용을 확대하는 전환점이 될 것으로 보여진다. 블루투스 메시는 블루투스 저에너지(Low Energy)를 기반으로 하며, 다대다 디바이스 통신을 지원하고 대규모 디바이스 네트워크 생성에 최적화돼 있다. 따라서 수십 개에서 수천 개의 디바이스들이 서로 안정적이고 안전하게 통신해야 하는 건물 자동화, 센서 네트워크 등의 사물인터넷 솔루션에 적합하다. 이로 인해 스마트 오피스 분야에 연간 11억 개의 디바이스가 보급될 것으로 블루투스 SIG는 전망하고 있다. 

지난 9월 한국에 방안한 켄 콜데럽 블루투스 SIG 부사장은 “산업용 조명 업계가 블루투스 메시에 가장 많은 관심을 보이고 있다. 공장에서는 조명 스위치를 한꺼번에 끄거나 켜야 하는 경우가 많은데, 메시 네트워킹을 통해 손쉽게 관리할 수 있다. 또 냉난방을 무선으로 조정하고, 센서를 활용해 이동을 파악함으로써 인력, 고가의 장비, 재고를 추적할 수 있다”고 말하며 향후 블루투스 메시로 인한 공장 자동화에 대한 기대감을 내비쳤다. 


진짜로 스마트해진 스마트 빌딩 

블루투스 메시는 우리의 생활을 어떻게 변화시킬까? 어느 겨울 날, 해가 뜨기 전의 이른 아침에 회사에 도착한 상황을 가정해 보자. 당신의 차를 인식한 주차 시스템이 주차장 출입구를 열어준다. 이후 비어 있는 주차 공간을 배정하고, 주차면 센서등으로 위치를 안내한다. 주차면 센서를 통해 공간에 차가 들어선 것을 인식한 주차 시스템은, 이 주차 위치를 공차에서 만차로 변경한다. 

차에서 내린 후 건물에 들어서는 당신을 동체 감지 센서가 인식하고, 당신이 착용하고 있는 웨어러블 기기를 통해 당신이 누구인지를 파악한다. 엘리베이터에 오른 당신은 2층에서 내린다. 당신은 오늘 첫 출근자였기 때문에 엘리베이터에서 사무실로 이어지는 복도의 전등이 켜지고, 휴게실 내 커피 머신이 작동한. 다른 공간은 에너지 절약을 위해 정전 상태가 유지된다. 

당신이 사무실에 들어서자, 사무실 출입문은 자동으로 닫힌다. 사무실 내 LED 전등은 이미 켜져 있고, 책상 위 스탠드 또한 당신이 좋아하는 밝기로 켜져 있는 상태이며, 사무실의 온도는 당신이 설정한 대로 건물 내 온도보다 살짝 높은 상태를 유지하고 있다. 건물은 당신을 인식하고, 당신의 취향을 고려해 모든 것을 맞춘다. 이를 가능하게 하는 것이 바로 ‘블루투스 메시 네트워크’다. 

블루투스 메시는 조명 시스템을 시작으로, 동체 감지 센서, 환경 측정 센서, 무선 난방 제어 시스템, 그리고 주차유도시스템까지 건물의 모든 부분을 동작시킨다. 이를 통해 회사는 난방과 전력 낭비로 인한 비용을 줄일 수 있었다. 또 개인의 취향이 반영된 공간에서 일하는 직원들의 생산성은 향상됐다. 더불어 축적되는 정보를 통해 관리 부는 건물과 사람의 상호작용을 모니터링하며 가장 효율적으로 최적의 서비스를 제공할 수 있다. 이로써 블루투스 메시는 건물 내 서비스의 통제와 무선 자동화를 쉽고 저렴하게 제공한다. 

사진 : 블루투스 SIG


‘산업용 솔루션’은 블루투스 메시의 새로운 기회

상업용 건물과 공장의 자동화는 무선 메시 네트워킹 기술의 대표적인 시장 기회다. 특히 스마트 조명은 블루투스 메시가 가장 빠르게 적용될 것으로 기대되고 있다. 기존에 컨슈머 중심으로 적용됐던 블루투스 기술은 산업용에 집중되는 블루투스 메시로 진화되면서 ‘안전성, 확장성, 보안성, 상호운용성’을 보다 강화했다. 

• 안정성

메시 네트워크의 안정성은 하나의 디바이스에서부터 다른 디바이스로의 메시지 전달 능력에 따라 평가된다. 블루투스 메시 네트워크는 ‘피어-투-피어’ 통신과 ‘다경로(Multipath)’ 메시지 중계를 이용한 중단 없는 메시지를 전달한다. 피어-투-피어는 블루투스 메시로 네트워크 내 모든 노드가 서로 통신할 수 있다. 센트럴 허브나 라우팅 노드가 존재하지 않으며, 단일 장애 지점이 없다. 

블루투스 메시는 매니지드 중첩 메시지 중계 구조 (Managed flood message relay architecture)를 사용해 쉬운 설치와 관리뿐만 아니라, 안정적인 메시지 전송에 필요한 다중경로, 자가 치유 기능을 제공한다. 

예로, 심박수 측정기와 포인트-투-포인트 연결을 한 스마트폰을 가정해 보자. 블루투스 기술은 한 기기가 다수의 연결을 할 수 있기 때문에 같은 스마트폰으로 활동 측정기와도 포인트-투-포인트 연결을 할 수 있다. 이 경우, 스마트폰은 각 측정기와 통신할 수 있지만 측정기 간 직접적인 연결은 되지 않는다. 반대로 메시 네트워크는 다대다 네트워크 구조를 형성하기 때문에 메시를 구성하는 모든 기기 간 통신할 수 있다. 따라서 조명 간에 서로 메시지를 주고 받는 중계를 가능케 한다. 

블루투스 메시 메시지 전달 구조


 • 확장성

블루투스 메시는 상업, 산업용 수준으로 수 천개의 디바이스 간 통신을 지원한다. 네트워크 당 3만2000개의 노드를 지원할 수 있고, 현재 1000개 이상의 노드를 지원하는 네트워크에 적용되고 있다. 네트워크 규모는 조명이나 센서 등의 활용이 높은 상업, 산업 환경일수록 급속도로 확장된다. 블루투스 메시는 이런 대규모 네트워크 수요에 최적화돼 있다. 

블루투스 메시는 고속 라디오와 작은 패킷 크기의 블루투스가 결합해 메시지를 음속보다 빠르게 전달한다. 이를 통해 전등 스위치 한 개로 수백개의 조명을 동시에 제어할 수 있다. 

• 보안성 

블루투스 메시의 보안 구조는 대규모 무선 디바이스 네트워크를 사용하는 기업들이 요구하는 수준의 보안성을 갖추고 있다. 네트워크에 연결된 기기는 256비트 EC(Elliptic Curves)와 대역 외 인증으로 프로비저닝된다. 모든 메시 통신은 128비트 키의 AES-CCM으로 보안돼 모든 메시지가 암호화/인증된다. 

암호화/인증은 네트워크와 애플리케이션의 두 계층에서 이뤄진다. 네트워크의 모든 노드는 네트워크 계층에서 메시지를 읽지 않고 중계할 수 있다. 각 메시 패킷은 메시지에서 식별 정보를 확인할 수 없도록 조정된다. 이는 특히 다른 네트워크 범위로 이동할 때, 타인이 메시 디바이스를 추적할 수 없도록 해준다.

• 상호운용성 

블루투스 메시는 서로 다른 벤더의 제품과 호환이 가능하도록 글로벌 상호운용성을 지원한다. 풀 스택으로 저사양 라디오부터 고사양 응용 프로그램 계층까지 전 단계의 기술을 지원하고, 사양 개발 과정 중에 다중 사업자간 상호운용성에 대한 포괄적인 테스트 진행했다. 블루투스SIG에 따르면 오늘 구매하는 조명 스위치가 몇 년 후에 구매하는 다른 밴더사의 스위치와 호환된다는 확신이 있어야 한다. 이를 위해 블루투스 메시는 상호운용성 테스트를 15차례에 걸쳐 진행했다고 밝혔다. 

켄 콜데럽 블루투스 SIG 마케팅 부사장은 “연결은 혁신을 주도하고, 혁신은 새로운 시장을 형성한다 블루투스 LE가 개발됐을 때 이를 개발자들이 잘 활용함으로써 웨어러블 시장이 크게 성장할 수 있었다”라며 “이처럼 블루투스 메시 네트워킹은 이전에는 상상할 수 없었던 대규모 디바이스 연결을 통해, 사물인터넷을 기반으로 하는 다양한 신시장을 개척할 것으로 기대한다”고 말했다.

#블루투스 블루투스 메시#블루투스 5#스마트 시티#스마트 조명

이나리 기자  narilee@epnc.co.kr

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