블루투스와 와이파이의 평화로운 공존 방법

해당글은 http://egloos.zum.com/raonworld/v/503394 에서 발췌되었습니다.

http://www.microvision.co.kr/bluetooth/lecture/lecture_protocol_1.htm

블루투스와 와이파이는 비인가 대역인 산업, 과학, 의료(ISM)용 2.4GHz대역에서 동작하고 패킷 형태로 데이터를 전송한다. 블루투스와 와이파이는 동일한 대역을 다른 방식으로 사용하지만 와이파이 수신기가 와이파이 신호를 수신하면서 블루투스 신호를 감지할 때 간섭이 발생한다.

블루투스 수신기의 경우에도 마찬가지이다. 다른 무선 표준과 공존할 때 나타나는 간섭 외에도 블루투스 통신 링크는 작동 시 RF 에너지를 발산하는 전자 레인지 등 기타 가정용 장치의 간섭을 받을 수 있다.

이러한 주변 RF 간섭에도 불구하고 블루투스와 와이파이는 특히 지난 6년 동안 소비자들로부터 점점 더 높은 인기를 얻고 있다. 두 기술이 물리적으로 가까운 위치에 배치될 때 공존이 가장 중요한 문제이며 여러 세밀한 메커니즘이 간섭을 해결하기 위해 도입되었다.

블루투스 스펙이 개발될 때 블루투스가 와이파이 및 기타 잠재적 간섭원과 공존할 수 있도록 하는 새로운 방식이 추가되었다. 이 기사에서는 현재 구현되고 있는 그러한 방식에 대하여 다룬다.

AFH─이 방식은 블루투스 SIG(Special Interest Group)에서 개발한 V1.2 블루투스 사양에 처음으로 포함되었는데 블루투스 무선 장치가 일반적인 간섭을 제거하는 효과적인 방식이다. AFH는 다른 무선 장치가 블루투스 신호를 간섭하거나 블루투스가 다른 장치를 간섭할 때 “불량” 채널을 식별한다.

AFH 장착 블루투스 장치는 피코넷 내의 다른 장치와 통신하여 식별된 불량 채널의 세부 정보를 공유한다. 그리고 장치가 간섭 영역을 벗어난 다른 가용 “우량” 채널로 전환되므로 사용되는 대역폭에 영향을 미치지 않는다. AFH가 작동하려면 불량 채널의 분류가 정확해야 하면 “정상” 간섭이 간섭의 유일한 형태이어야 한다.

채널 건너뛰기는 와이파이 신호의 중단을 최소화하기 위해 블루투스 대역폭의 일부를 희생해야 하지만 AFH의 장점을 블루투스 V1.1인증 장치에 제공한다. AFH를 켤 때 스테레오 오디오 스트리밍과 모노 오디오 헤드셋 등 시간 제약적 미디어 제품은 일반적으로 영향을 받지 않는다.

TDM─이것은 AFH로 관리할 수 없는 전치 오버로드 타입 간섭에 대항하여 사용되는 도구이다. 이 방식은 원래 블루투스 간섭으로부터 802.11b/g 송신을 보호하기 위해 도입되었고 그 반대의 경우를 위한 것이 아니었다. 이 방식은 802.11b/g가 ISM 대역에서 작동할 때 우선 순위가 높은 송신을 제외한 모든 블루투스 송신을 차단함으로써 작동한다.

채널 건너뛰기처럼 이 방식은 블루투스 대역폭의 일부를 희생시키지만 희생되는 대역폭의 크기가 802.11b/g의 충격 계수에 비례한다. 따라서 802.11b/g가 유휴 상태일 경우 링크 유지 트래픽은 사용자가 감지할 수 없는 2~3퍼센트 저하를 가져올 수 있다.

채널 품질 중심 데이터 속도(CQDDR)─각각 고대역폭과 중대역폭을 사용하는 DH, DM 두 유형의 데이터 패킷이 있다. DH 패킷은 패킷 내에 더 많은 데이터를 전송할 수 있다. 그러나 패킷의 일부가 손상될 경우 데이터를 복구하려면 전체 패킷을 다시 전송해야 한다.

DM 패킷에는 페이로드의 1/3을 차지하는 FEC 코드가 포함된다. 데이터 10비트마다 5비트 FEC 코드가 추가되어 각 15비트 데이터/FEC 블록마다 2비트 오류까지 정정을 허용한다. 이 데이터 패킷 형식은 최대 데이터 속도를 감소시킬 수 있지만 오류 정정이 포함되지 않은 DH 패킷보다 더 튼튼하다. 이 패킷을 사용하면 수신 장치가 송신기와 협상하여 주변 간섭에 따라 어느 패킷 형식을 사용할 것인지 결정할 수 있다.

CQDDR은 블루투스 링크의 선택적 추가 사항이며 블루투스 사양으로 규정되지 않았다.

eSCO 채널─이것은 손상된 음성 데이터의 재송신을 허용하는 오류 검사 음성 채널이다. 각 패킷에는 CRC가 있으며 따라서 수신기가 패킷이 올바르게 수신되었는지 확인할 수 있다.

오류가 포함된 채 수신되거나 완전히 손실된 패킷은 부정 수신 확인이 전송된다. 재송신 윈도우는 수신 확인되지 않은 패킷의 재송신을 허용한다. eSCO 채널은 블루투스 사양 v1.2에 규정되었다.

블루투스 초기 버전에서 사용되었던 버전 1.1 SCO는 단일 슬롯 패킷만 사용하였다. 한편, eSCO는 동기식 음성 또는 데이터의 3 슬롯 패킷을 사용한다.

따라서 버전 1.1은 고정 64Kbps인데 비하여 eSCO는 100Kbps 이상으로 접속될 수 있다. 이것은 손실되는 링크 용량(단일 슬롯 패킷의 경우)과 패킷 간의 간격(무선 장치가 주파수를 변경하는 동안) 때문에 가능하다.

마스터가 eSCO 패킷을 전송하는 각 eSCO 순간에 슬레이브가 정상적 SCO 규칙을 사용하여 응답한다(슬레이브는 마스터 패킷을 수신하지 않은 경우에도 응답할 수 있다). 그러면 SCO의 차이가 명확해진다. 수신 확인이 될 때까지 수신 확인이 되지 않은 패킷을 재전송할 수 있는 재전송 윈도우가 있다. eSCO 순간의 간격은 협상 가능하다.

버전 1.1 SCO를 사용할 때 모두 동일한 64Kbps를 제공하는 서로 다른 세 패킷 간격 중 선택할 수 있었다. eSCO를 사용할 경우 패킷 길이와 간격은 양방향 링크에서 협상할 수 있으며, 비대칭적 트래픽이 허용된다. eSCO 채널이 간섭을 처리하거나 회피하지는 않지만 손상된 데이터 패킷의 재전송이 다른 무선 장치의 간섭으로 오디오 품질이 영향을 덜 받도록 한다.

독자적 기법들

이러한 네 가지 메커니즘 외에 기업들은 독자적 기술을 통하여 개선하고 있다. 예를 들어 CSR은 임베디드 제품용 802.11b/g 하드웨어 솔루션(UniFi)을 제조한다. CSR은 우선 순위와 채널 신호 방식을 통하여 최적화 방법을 더욱 발전시킬 수 있었다. 이 기업은 현재 보호 기술을 사용하는 경우에도 약간의 공존 문제가 남아 있기 때문에 이러한 특별 기능을 구현한다.

음성 통신용 무선 VoIP 전화와 하나의 짝으로 연결된 블루투스 헤드셋을 사용하는 사람을 예로 들어보자. 동기화된 블루투스 SCO 연결이 와이파이가 전송해야 하는 패킷 수신 확인으로 중단될 수 있다. 그러면 블루투스 링크의 음성 품질이 저하된다.

TDM과 CSR의 독자적 기술을 UniFi 장치에(UMA 호환 17dBm 무선 주파수 출력) 구현할 경우 동기화된 블루투스 HV3 패킷은 간섭을 일으키지 않는다.