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IoT 용으로 환영받는 블루투스 메시



글/스킵 애쉬튼(Skip Ashton)

블루투스 SIG는 지난 해 7월에 블루투스 메시 표준을 발표했다. 이는 새로운 무선 표준의 공표만을 의미하지 않는다. 블루투스 메시 기술이 사물인터넷(IoT) 용으로 점점 더 활력을 얻고 있다는 것을 확인해 주기 때문이다.


메시 네트워킹이 가정용과 상업용 모두에서 커넥티드 디바이스의 대세가 되고 있다. 지그비(Zigbee)는 2004년에 처음 발표된 저전력 메시 네트워킹 스택이자 IEEE 802.15.4 표준에 기반한 것으로서, 필립스(Philips)와 오스람(OSRAM)의 커넥티드 조명을 비롯한 많은 성공적인 스마트홈 제품에 사용되고 있으며 또 미국과 영국의 스마트 미터 애플리케이션에 널리 채택되고 있다.

스레드(Thread)는 2015년에 발표된 또 다른 802.14.5 메시 스택으로서, 네스트(Nest) 및 구글(Google)과 손을 잡으면서 크게 주목을 끌었다. 최근에는 이에로(eero)의 와이파이 라우터가 출시되면서 최초의 스레드 가능 제품도 선보이게 되었다. 와이파이 메시도 가정용으로 일반화되고 있다. 이에로(스레드 가능한 최초의 이중 메시 제품)뿐 아니라 구글, 삼성, 넷기어(Netgear), 링크시스(Linksys), 루마(Luma) 같은 회사들도 관련 제품을 내놓고 있다.

이처럼 IoT 용으로 다양한 메시 네트워킹 기술들이 이미 나와 있는데, 왜 또 다른 메시가 필요할까? 블루투스 메시가 지그비나 스레드와 경쟁하고 시장을 더 혼란스럽게 하지는 않을까? 어떤 IoT 애플리케이션에 어떤 메시를 사용해야 할까?

저전력 메시 기술들은 저마다의 특장점이 있고 적합한 활용 사례가 다르다. 따라서 어느 한 메시 표준이 지배적인 지위를 차지하지는 않을 것이다. 지그비는 지금까지 10년 넘게 사용돼 오면서 풍부한 ‘클러스터 라이브러리’ 또는 애플리케이션 계층(일명 ‘닷닷(dotdot)’이라고 함)을 구축하고 있다. 이를 통해 전구와 스위치에서부터 도어록에 이르기까지 각종 기기들이 서로 통신할 수 있게 해준다. 6LoWPAN과 IPv6 기술을 기반으로 하는 스레드는 인터넷 프로토콜(IP)을 지원하는 최초의 메시 스택으로서, 네트워크 상의 수백 개의 엔드 노드들이 IP 어드레스를 갖게 해준다. 스레드는 애플리케이션 계층은 없지만, 지그비 닷닷을 활용해서 디바이스-대-디바이스 및 네트워크 상호운용이 가능하다.

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블루투스 메시는 블루투스의 브랜드 인지도와 편재성을 바탕으로 하고 있어 메시를 대중화하기에 유리하다. ABI 리서치에 따르면, 블루투스는 매일 82억 개의 기기들을 연결하고 있으며 2021년에는 전체 무선 디바이스의 60%에 블루투스가 사용될 것이라고 기대된다. 또한 블루투스는 연속적인 음성/오디오 스트리밍 용의 고전적인 BR/EDR에서부터 디바이스-대-디바이스 데이터 전송과 비콘 방식의 일-대-다 브로드캐스팅을 위한 저전력 블루투스 버전에 이르기까지 다양한 버전으로 나와 있다. 여기서 더 나아가 블루투스 메시는 ‘다-대-다’ 통신을 추가하고 있다. 이 기능은 자산 추적, 홈 오토메이션, 빌딩 자동화, 조명, 비콘, 스마트 미터링 같은 대규모 네트워킹 애플리케이션에 유용하다.

지그비와 스레드 네트워크는 라우팅 기법을 이용해 메시지를 전달한다. 다시 말해 메시지를 노드에서 노드로 전달해서 최종 목적지에 도달하게 하는 것이다. 블루투스 메시는 ‘매니지드 플러딩(managed flooding)’ 기법을 사용한다. 이는 네트워크 상의 모든 기기들이 다른 모든 노드로 메시지를 밀어내는 것이다. 플러딩 방식 메시가 더 쉽고 유연하게 구축할 수 있으며 애플리케이션도 더 간단하다. 대신에 아주 대규모 네트워크의 경우에는 지연 시간과 전력 소모가 늘어날 수 있다.

지그비/스레드의 라우팅 방식과 블루투스 메시의 플러딩 방식의 기술적 장단점을 따져보는 것도 흥미로울 것이다. 하지만 결국에는 하나의 질문으로 귀결된다. “왜 그렇게 많은 무선 표준들이 블루투스 메시로 수렴되고 있는가?” 그렇다면 메시는 IoT 용으로 어떤 장점들을 갖고 있는지 살펴보자:

* 메시 범위 확장: 스타(star) 네트워크 토폴로지에서는, 모든 기기들이 중앙 기기의 무선 범위 내에 있어야 한다. 그 범위를 벗어나면 통화가 끊기거나 와이파이 접속이 끊어진다. 휴대전화나 와이파이를 사용할 때 이런 경험이 있을 것이다. 하지만 메시를 사용하면 다른 기기들이 메시지를 전달하도록 함으로써 기기들이 서로의 범위 내에 있지 않아도 통신이 가능하다.

* 자체 치유(self-healing) 능력: 많은 가정용 무선 기술들은 초기에 멀티 호핑(multi-hop) 기능을 지원했다. 하지만 네트워크를 설치할 때 네트워크 구성은 수작업으로 이루어졌다. 무선 환경이나 조건은 시간이 지나면서 변화한다. 이제 메시는 출발지와 목적지 사이의 경로가 여러 개 존재하므로 자율적인 자체 치유가 가능하다.

* 네트워크 신뢰성 향상: 잘 설계되고 구현된 메시 네트워크는 신뢰성이 굉장히 뛰어나다. 고장이나 장애가 발생한 부위를 우회할 수 있기 때문이다.

* 확장성: 네트워크에 연결되는 기기의 수가 수백 개로 늘어남에 따라 중앙으로 연결되는 지점은 병목이 발생할 수 있다. 메시를 사용하면 무선 부하를 네트워크 상에 골고루 분산할 수 있으므로 더 규모가 크면서 확장이 용이한 네트워크를 구축할 수 있다.

* 에너지 효율 향상 및 배터리 수명 연장: 잦은 빈도로 전송하는 기기의 경우에는, 송신 전력이 배터리 수명에 중대하게 영향을 미칠 수 있다. 메시를 사용하면 이러한 기기에 더 낮은 송신 전력을 사용할 수 있으며 라우터들을 통해서 통신을 보다 신뢰성 있게 처리할 수 있다.

메시가 모든 IoT 네트워킹에 만병통치약은 아니다. 블루투스 메시가 실제의 대규모 네트워크에서 얼마나 잘 작동하는지도 두고 봐야 한다. 블루투스 메시가 현장에 좀더 많이 구현되어야 상호운용성, 신뢰성, 확장성, 성능을 제대로 평가할 수 있을 것이다. 또 기업마다 메시 기술을 구현하는 것이 다를 수 있다. 모든 메시 스택이 표준에서 정한 규격을 충족하도록 설계되기는 하지만 그렇다고 모든 기업의 스택이 똑같이 견고하고, 신뢰할 수 있고, 잘 구현되는 것은 아니다.

상호운용성은 메시의 또 다른 중요한 문제이다. 지금까지 블루투스 가능 제품은 주로 점-대-점 솔루션으로서 한 회사의 제품이 양쪽 애플리케이션을 모두 제어할 수 있었다. 하지만 향후 실제 메시 애플리케이션에서는 다양한 회사의 다양한 제품들이 연결될 것이며, 이들 제품 모두 매끄러운 메시지 전달과 높은 보안성으로 상호운용 할 수 있어야 한다.

지그비와 스레드가 상호운용성과 애플리케이션 계층 문제를 해결하도록 진화한 것과 마찬가지로, 블루투스 메시 역시 IoT의 요구 사항을 충족하도록 발전할 것이다. 그럼으로써 대규모 네트워크를 위한 또 다른 저전력 커넥티비티 대안을 개발자들과 사용자들에게 제공할 것이다.

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leekh@semiconnet.co.kr
(끝)
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