저전력 웨어러블 센서 제작을 위한 BLE 5.0 물리계층 특성 연구 = Research about BLE 5.0 Physical layer characteristics for low power based wearable sensor
저자
전진택 ( Jintack Jeon ) ; 임은정 ( Eunjeong Em ) ; 상완규 ( Wankyu Sang ) ; 이동훈 ( Donghoon Lee )
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발행연도
2021
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학술저널
수록면
216-216(1쪽)
제공처
농업의 4차 산업화는 5G, AI, 빅데이터, IOT 등 4차 산업혁명의 핵심 기술을 응용하여 농업과의 융합으로 이루어지고 있다. 이를 위해 국내 유수 기업들을 중심으로 융복합 기술을 농업분야에 다양하게 적용시키기 위한 노력을 하고 있다. 축산 분야에서는 웨어러블 센서 기술을 활용하여 소나 돼지의 모니터링과 품질 향상을 도모할 수 있다. 한편 무선 통신 기반의 웨어러블 센서는 배터리 용량, 센서의 크기, 전력력 등을 고려해야 한다. 또한 가축에 부착하는 경우 축사 환경으로부터 발생하는 물리적 손상, 통신 장애 및 방해들로부터 강인함이 요구된다. 본 연구에서 저전력 기반의 BLE 5.0 물리적 계층별 데이터 수신거리, 데이터 크기의 특성을 분석하였다.
연구를 위해 사용된 보드는 Nano33 BLE with sense이며 BLE 기능을 지원하는 B306 모듈을 포함하고 있다. B306 모듈은 블루투스 5.0을 지원하는 nRF52840(Nordic Semiconductor, US)의 다중 프로토콜 SoC이며, 1MB의 플래시를 갖춘 ARM 기반의 칩으로 구성되어있다. BLE 5.0 에서의 물리계층은 기존 LE 프로토콜인 LE 1M을 포함하고 있으며, LE 2M, LE Coded 계층이 추가되었다. LE 2M 프로토콜의 이론적인 데이터 전송 속도는 2Mbps 으로 근거리 환경에서 LE 1M 프로토콜 대비 2배 빠른 통신 속도를 제공한다. LE Coded 프로토콜은 기본적으로 FEC(Forward Error Correction) 과정을 포함한다. 이와 같은 방식은 전송 속도는 1Mbps 이하로 떨어지지만, LE 1M 대비 4배의 통신 거리 향상이 가능하다. BLE 프로토콜의 물리계층별 최대수신거리와 데이터 크기는 통신 감도와 해당 거리를 기록하여 비교하였다.
비교 결과 LE 2M은 근거리 환경에서 LE Coded 대비 통신감도가 좋은 것으로 확인되었다. 최대 수신거리는 LE Coded가 LE 2M 대비 약 2배 멀리 까지 무선 통신이 가능함을 확인했다. 기본적으로 무선 통신에서 통신 거리는 송신부에서 신호 출력의 강도를 조절하는 방식으로 제어가 가능하다. 농업현장의 시설 구조물, 계측 대상 등에 대응하여 BLE 프로토콜 물리계층의 특성에 따라 적절하게 적용이 가능할 것이다. 추후 BLE 5.0의 물리 계층 특성에 따라 소비전력 비교를 통해 BLE 프로토콜의 응용 분야를 확장시킬 추가 연구가 필요하다.
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