본 논문에서는 블루투스 비콘을 이용한 스마트팩토리 물류추적시스템에서 복수개의 수신 단말기에서 복수개의 비콘 디바이스의 정확한 위치 인식을 위해 디바이스 모드 제어 방법에 대해 연구하였다. 이를 위해 블루투스 4.0 비콘 IPS 서비스를 활용한 비콘 디바이스 이동 추적, 3축 가속도 센서를 활용한 비콘 디바이스 이동 감지, 비콘 디바이스 이동 감지를 통한 블루투스 모드 제어 실험을 진행하였다. 실험을 통해 비콘 디바이스에 구성된 가속도 센서의 데이터를 활용하여 비콘 신호 전송을 제어할 수 있으며, 신호강도(RSSI) 값을 근거로 비콘 디바이스의 이동 경로와 위치 추적이 가능함을 확인하였다.
저전력 블루투스가 공개 된 이후 저전력 블루투스 비콘을 이용한 서비스들이 출시되고 있다. 비콘 기반 서비스는 사용자의 스마트폰이 블루투스 기능을 활성화해두었을 때, 일정한 주기의 블루투스 스캐닝을 통해 이용할 수 있다. 블루투스 비콘이 밀집된 실내 공간의 경우, 동일한 비콘이 중복 탐지되거나 사용자가 사용하지 않을 먼 거리의 비콘까지 탐지하게 되므로 스마트폰에서 불필요한 에너지 소모가 발생한다. 이러한 문제를 해결하고자 본 연구에서는 실내 구획화를 통해 동일 영역 내에서 비콘이 중복으로 탐지되는 것을 방지하는 방법과, 사용자 이동성에 따른 동적 스캐닝 주기 최적화를 통해 밀집된 실내 공간에서도 누락되는 비콘 신호를 최소로 하는 기법을 제안한다. 이러한 사용자 이동성에 기반한 스캐닝 주기 최적화 방법은 스마트폰의 전력소모량을 감소시킨다.
본 연구에서는 블루투스 비콘 기술의 광업 및 건설 분야 활용을 위해 기술의 특징과 다양한 활용사례를 조사하고, 분석하였다. 문헌 조사를 통해 블루투스 기술의 개념과 버전별 특징을 정리하였고, 블루투스 비콘 기반 서비스의 대표적인 유형과 타 분야에서의 실제 활용사례를 분석하였다. 광업 분야에서는 구버전인 블루투스 클래식 기술을 활용한 기존의 연구사례는 있으나 블루투스 비콘 기술을 활용한 사례는 발견할 수 없었다. 건설 분야에서는 최근에 블루투스 비콘 기술을 활용하여 현장의 원자재 운반 작업을 개선한 사례를 발견할 수 있었다. 블루투스 비콘 기술은 전력 소비량이 작고 스마트폰과 연동이 용이한 장점이 있으므로 기술 개발을 통해 광업 및 건설 분야에 도입할 경우 현장의 생산성과 안전성 개선을 위해 유용하게 활용할 수 있을 것이라 판단된다.
최근 IoT 시스템의 관심도가 높아지고 있어 기본 활용 기술의 방법 중 블루투스 비콘 모드를 이용한 정확한 위치 탐지 방법에 대한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 블루투스 모듈의 비콘 모드를 활성화하여 불특정 다수의 사용자들에게서 획득한 정보의 고유아이디(UUID, Universally Unique Identifiers) 식별 및 특정 기기의 위치를 파악하여 해당 UUID의 위치 탐지 방법을 제안하였다. 비콘 정보의 수신신호세기(RSSI, Received Signal Strength Indicator)값을 이용하여 불특정 사용자의 위치를 탐지하고, 설정된 RSSI의 범위 구간에 따라 탐지 객체의 IoT 모듈에 접근 여부를 판단하고, 접근이 감지되었을 때 해당 모듈의 IoT 모듈의 기능을 작동시키는 방식으로 활용할 수 있다. 또한, 위치 탐지의 정확성을 위해 RSSI의 데이터를 저장하고, 저장된 데이터 관찰을 통하여 해당 블루투스의 위치 데이터를 보다 정확하게 파악하는 시스템을 설계하였다.
본 논문에서는 블루투스 4.0(BLE) 기반의 비콘을 이용하여, 공항에서 물건을 찾을 때, 물건(가방)에 비콘을 장착하고 비콘의 신호를 받아 알림(Notification)을 주는 System으로써, 사용자의 편리성을 위하여 안드로이드 4.3이상 버전의 스마트 폰 Application으로 개발하였다. 스마트 폰과 비콘 사이에는 블루투스를 기술을 이용하여 통신하며, 비콘은 신호를 송신, 스마트 폰에서는 수신한다. 이러한 기능으로 Estimote사의 공개된 Software Development Kit(이하 SDK)를 바탕으로 개발을 진행하였다. SDK의 대표적인 기능으로 비콘의 정보와 연결 상태를 관리하는 객체, 그리고 Listener를 통해 범위 내 비콘을 탐색하는 기능을 정의할 수 있다. 또한 User Interface를 고려하여 사용자의 편이성과 접근성에 중점을 두어, 화면 구성에 많은 노력을 기울였다. 따라서 사용자의 배경지식, 연령대를 고려하더라도 쉽게 이용이 가능하도록 개발하였다.
본 연구에서는 블루투스 비콘이 송신하는 저전력 블루투스 신호의 세기와 전파 방향성에 따른 수신 강도(Received Signal Strength Index, RSSI) 변화를 분석하였다. 자수정 지하광산에서 스마트폰을 이용하여 저전력 블루투스 신호의 RSSI 변화를 조사한 결과, 무지향성 비콘의 경우 비콘과 스마트폰 사이의 거리가 감소할수록 신호 세기가 증가할수록 RSSI 평균이 점차 증가하였다. 지향성 비콘의 RSSI 평균은 비콘과 스마트폰이 마주 보는 각도와는 연관성 없이 변화하였다. 본 연구의 결과는 블루투스 비콘 기반의 지하광산 근접경고시스템 개발을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
사물인터넷 기술은 이미 지능형 정보처리를 필요로 하는 여러 융합 서비스의 주요 기술로 이용되고 있으며 그 중요성은 나날이 부각되고 있다. 특히 사물인터넷의 핵심 기술 중 하나인 저전력 블루투스 기반 무선통신 장치인 비콘이 주목받고 있다. 비콘은 애플의 아이비콘을 시작으로 다양한 산업분야에서 활용되고 있으며, 최근에는 비콘의 기본 기능을 넘어서 특정 환경 및 조건에서 사용하고자 하는 요구가 늘어나고 있다. 이를 위해 본 논문에서는 가속도 센서와 홀 센서를 활용한 비콘 디바이스를 제안한다. 제안한 비콘 디바이스는 센서를 통한 이동 감지를 통해 특정 상황에서의 제어가 가능할 것으로 기대한다.
현재 IoT의 발달로 인해서 많은 위치기반 서비스들이 개발되고 있고 이러한 서비스들을 위해서는 사용자의 정확한 위치 획득이 요구되고 있다. 현재 실내 환경에서 사용자의 위치 획득을 위한 여러 장치들 중 블루투스 비콘이 널리 사용되고 있는데, 비콘은 저전력으로 수명이 길고 설치하기 용이한 장점이 있지만 비콘으로부터 수신되는 신호 자체의 불안정성과 수신신호에 여러 잡음들이 섞이는 문제점 때문에 측위 결과에 큰 오차가 발생하게 되는 단점도 있다. 한편, 최근에는 보다 원할한 위치기반 서비스 제공을 위하여 UWB 기능이 스마트폰에 내재되어 나오면서 사용자에게 점차 보급되는 추세이다. UWB는 블루투스 비콘에 비해 가격이 비싸고 전력소모가 많지만 측위에서의 높은 정확도를 얻을 수 있다고 알려져 있다. 본 논문에서는 비콘과 UWB의 두 방식을 이용하여 실내측위를 수행할 때 실제 측정을 통해서 실내 전파수신 환경을 분석하고, 측정된 데이터를 바탕으로 실내 전파수신 환경을 모델링하여 시뮬레이션을 수행하였다. 측정 데이터와 시뮬레이션 결과의 정확도를 상호 분석하였으며, 블루투스 비콘과 UWB 방식의 실내측위 수행결과를 측정과 시뮬레이션 결과를 바탕으로 비교, 분석하였다.
본 논문에서는 블루투스 4.0(BLE) 기반의 비콘을 이용하여, 공항에서 물건을 찾을 때, 물건(가방)에 비콘을 장착하고 비콘의 신호를 받아 알림(Notification)을 주는 System으로써, 사용자의 편리성을 위하여 안드로이드 4.3이상 버전의 스마트 폰 Application으로 개발하였다. 스마트 폰과 비콘 사이에는 블루투스를 기술을 이용하여 통신하며, 비콘은 신호를 송신, 스마트 폰에서는 수신한다. 이러한 기능으로 Estimote사의 공개된 Software Development Kit(이하 SDK)를 바탕으로 개발을 진행하였다. SDK의 대표적인 기능으로 비콘의 정보와 연결 상태를 관리하는 객체, 그리고 Listener를 통해 범위 내 비콘을 탐색하는 기능을 정의할 수 있다. 또한 User Interface를 고려하여 사용자의 편이성과 접근성에 중점을 두어, 화면 구성에 많은 노력을 기울였다. 따라서 사용자의 배경지식, 연령대를 고려하더라도 쉽게 이용이 가능하도록 개발하였다.
정보통신 기술의 발달로 사물인터넷에 대한 관심이 증가하였다. 사물인터넷의 한 요소인 무선 큰거리 통신 기술에는 WIFi, 블루투스, ZigBee 등이 있다. 이러한 기술들 중 저전력 블루투스는 낮은 전력 소비와 범용성 덕분에 많은 각광을 밭고 있다. BLE(Bluetooth LE)의 한 형태인 비콘은 더욱 저전력이며, 패킷을 전달하는 방식 또한 기존의 블루투스와 차이가 있다. 본 논문에서논 컨텐츠 보안이 필요한 비콘 서비스의 예시로 비콘을 통한 새로운 형태의 음악 음반을 제시하였다. 또한, 그 보안 특성에 맞춰 패킷 이중화, RSSI, Serial Number Binding 등의 기술들을 사용한 보안 방법을 설계 및 구현한 보안 사레에 대하여 서술한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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