Key Limitations
주요 제한 사항
Like all things in engineering, good design is all about making the right tradeoffs, and Bluetooth Low Energy is no different.
엔지니어링의 모든 것과 마찬가지로 좋은 디자인은 올바른 절충안을 만드는 것입니다. Bluetooth Low Energy도 다르지 않습니다.
BLE doesn’t attempt to be a solution to every wireless data transfer need, and classic Bluetooth, WiFi, NFC, and other wireless technologies clearly still have their place, with their own unique set of design tradeoffs and decisions.
BLE는 모든 무선 데이터 전송 요구 사항에 대한 솔루션이 되려고 하지 않으며, 고전적인 Bluetooth, WiFi, NFC 및 기타 무선 기술은 고유한 설계적 상쇄 및 결정과 함께 여전히 자리를 잡고 있습니다.
To help understand what BLE is (and isn’t), it’s useful to recognize its key limitations (as defined in the Bluetooth 4.0 specification and later) and how these limitations translate into real-world products.
BLE가 무엇인지 (그리고 아닌지) 이해하는 데 도움이 되도록 주요 제한 사항 (Bluetooth 4.0 사양 이상에 정의된 대로)과 이러한 제한 사항이 실제 제품으로 어떻게 해석되는지를 아는 것이 유용합니다.
Data Throughput
데이터 처리량
The modulation rate of the Bluetooth Low Energy radio is set by the specification at a constant 1Mbps.
Bluetooth Low Energy 무선 장치의 변조율은 사양에 따라 1Mbps로 일정하게 설정되어 있습니다.
This sets the theoretical upper limit for the throughput that BLE can provide, but in actual terms, this limit is typically lowered significantly by a variety of factors, including but not restricted to bidirectional traffic, protocol overhead, CPU and radio limitations, and artificial software restrictions.
이는 BLE가 제공할 수 있는 처리량의 이론적인 상한을 설정하지만 실제로 이 제한은 일반적으로 양방향 트래픽, 프로토콜 오버헤드, CPU 및 무선 제한, 인위적인 소프트웨어 제한을 포함하되 이에 국한되지 않는 다양한 요소에 의해 상당히 낮아집니다.
To illustrate some of these practical restrictions, consider the following basic preconditions we’ll use for a calculation:
이러한 실제적인 제한 사항 중 일부를 설명하기 위해 계산에 사용할 다음과 같은 기본 전제 조건을 고려하십시오:
A central (master) device has initiated and established a connection with a peripheral (slave) accessory.
중앙(마스터) 장치는 주변 장치(슬레이브) 엑세서리 관계를 시작하고 설정합니다.
While in an active connection, the specification defines the connection interval to be the interval between two consecutive connection events (a data exchange before going back to an idle state to save power), and this connection interval can be set to a value between 7.5 ms and 4 s.
활성 연결에 있는 동안, 사양에서는 연결 간격을 두 개의 연속된 연결 이벤트 (전력을 절약하기 위해 유휴 상태로 돌아가기 전의 데이터 교환) 사이의 간격으로 정의하고, 이 연결 간격은 7.5ms와 4초 사이의 값으로 설정할 수 있습니다.
“Link Layer” on page 17 and “Roles” on page 36 discuss the different roles within a connection in detail.
17 페이지의 "링크 계층' 및 36페이지의 "역할"에서는 연결 내의 다양한 역할에 대해 자세히 설명합니다.
For this example, we’ll use the nRF51822, a widely available SoC (system on chip) BLE IC manufactured by Nordic Semiconductor that is used in a variety of BLE accessories on the market.
이 예에서는 널리 사용되는 nRF51822를 사용하겠습니다. 시중의 다양한 BLE 액세서리에 사용되는 Nordic Semiconductor에서 제조한 SoC (시스템 온 칩) BLE IC입니다.
Nordic’s radio hardware and BLE stack impose the following data throughput limitations:
Nordic의 무선 하드웨어 및 BLE 스택은 다음과 같은 데이터 처리량 제한을 적용합니다:
The nRF51822 can transmit up to six data packets per connection interval (limited by the IC).
nRF51822는 연결 간격당 최대 6개의 데이터 패킷을 전송할 수 있습니다 (IC에 의해 제한됨).
Each outgoing data packet can contain up to 20 bytes of user data (set by the specification unless higher packet sizes are negotiated).
각 발신 데이터 패킷은 최대 20바이트의 사용자 데이터를 포함할 수 있습니다 (더 큰 패킷 크기가 협상되지 않는 한 사양에 의해 설정됨).
Assuming the shortest connection interval (the frequency at which the master and the slave exchange packets, described in “Connections” on page 22) of 7.5 ms, this provides a maximum of 133 connection events (a single packet exchange between the two peers) per second and 120 bytes per connection event (6 packets * 20 user bytes per packet).
22페이지의 "연결"에서 설명한 대로, 가장 짧은 연결 간격 (마스터와 슬레이브가 패킷을 교환하는 빈도)을 7.5ms로 가정하면 이는 초당 최대 133개의 연결 이벤트 (두 피어 간 단일 패킷 교환)와 연결 이벤트당 120바이트 (패킷 6개 * 패킷당 사용자 바이트 20개)를 제공합니다.
Continuously transmitting at the maximum data rate of the nRF51822 would suggest the following real-world calculation:
nRF51822의 최대 데이터 속도로 지속적으로 전송하려면 다음과 같은 실제 계산이 필요합니다.
That’s already significantly lower than the theoretical maximum of BLE, but the peer device you are pushing data to (typically a smart device such as a smartphone or a tablet) can add further limitations.
이는 이미 BLE의 이론적 최대값보다 상당히 낮지만, 데이터를 푸시하는 피어 장치 (일반적으로 스마트폰이나 태블릿과 같은 스마트 장치)가 추가적인 제한을 추가할 수 있습니다.
Your smartphone or tablet might also be busy talking to other devices, and vendor implemented BLE stacks inevitably have their own limitations, which means the central device might not actually be able to handle data at the maximum data rate either.
스마트폰이나 태블릿도 다른 기기와 통신 중일 수 있으며, 공급업체에서 구현한 BLE 스택은 필연적으로 고유한 한계를 가지므로 중앙 장치가 최대 데이터 속도로 데이터를 처리하지 못할 수도 있습니다.
And because of multiple other factors, the actual connection interval might be spread out further or more irregularly than you had originally planned.
그리고 여러 다른 요소 때문에 실제 연결 간격은 원래 계획했던 것보다 더 멀거나 불규칙하게 분포될 수도 있습니다.
So, in practice, a typical best-case scenario should probably assume a potential maximum data throughput in the neighborhood of 5-10 KB per second, depending on the limitations of both peers.
따라서 실제로 가장 이상적인 시나리오는 두 피어의 제한에 따라 잠재적인 최대 데이터 처리량이 초당 5~10KB 정도가 될 것이라고 가정하는 것이 좋습니다.
This should give you an idea of what you can and can’t do with Bluetooth Low Energy in terms of pushing data out to your phone or tablet and explain why other technologies such as WiFi and classic Bluetooth still have their place in the world.
이를 통해 Bluetooth Low Energy로 휴대전화나 태블릿에 데이터를 푸시하는 데 무엇을 할 수 있고 할 수 없는지에 대한 아이디어를 얻을 수 있으며 WiFi 및 기존 Bluetooth와 같은 다른 기술이 여전히 세상에서 자리를 잡고 있는 이유를 설명할 수 있습니다.
Racing to Idle
공회전으로의 경주
In a world where things usually get faster with time, 10 KB/s might seem slow and counterproductive, but it does highlight the primary design goal of Bluetooth Low Energy: low energy!
시간이 지날수록 모든 것이 더 빨라지는 세상에서 10KB/s는 느리고 역효과가 있는 것처럼 보일 수 있지만, Bluetooth Low Energy의 주요 설계 목표를 강조합니다. 즉, 저에너지입니다!
Even transmitting at these relatively modest data rates,10 KB/s will quickly drain any small coin cell battery, and the Bluetooth SIG made a clear, conscious effort not to design yet another generic wireless protocol and slap the label low power on it.
비교적 적당한 데이터 전송 속도인 10KB/s로 전송하더라도 소형 전지 배터리는 금세 고갈되고, Bluetooth SIG는 또 다른 범용 무선 프로토콜을 설계하여 저전력이라는 딱지를 붙이지 않으려고 의식적으로 노력했습니다.
Instead, they wanted to design the lowest power protocol possible, optimizing in every way possible to achieve that goal.
대신 그들은 가능한 한 가장 낮은 전력의 프로토콜을 설계하고, 그 목표를 달성하기 위해 가능한 모든 면에서 최적화하고자 했습니다.
The easiest way to avoid consuming precious battery power is to turn the radio off as often as possible and for as long as possible, and that is achieved by using short burst of packets (during a connection event) at a certain frequency (determined by the connection interval).
귀중한 배터리 전력 소모를 피하는 가장 쉬운 방법은 가능한 한 자주, 가능한 한 오랫동안 라디오를 끄는 것이며, 이는 특정 주파수 (연결 간격에 의해 결정됨)에서 짧은 패킷 버스트 (연결 이벤트 중)를 사용하여 달성됩니다.
In between those, the radio is simply powered off.
그 사이에는 라디오의 전원이 꺼집니다.
This means low amounts of data transmitted in short bursts, with connection intervals spread as far apart as possible to save battery life.
이는 배터리 수명을 절약하기 위해 연결 간격을 최대한 멀리 분산시켜 짧은 버스트로 적은 양의 데이터가 전송됨을 의미합니다.
The user-selectable 7.5 ms–4 s connection interval offers a sufficiently wide window to allow product designers to make the right tradeoff between responsiveness (a short connection interval) and battery life (a longer connection interval), without straying to far from the narrow design goals behind BLE.
사용자가 선택할 수 있는 7.5ms~4s의 연결 간격은 제품 설계자가 BLE의 좁은 설계 목표에서 크게 벗어나지 않으면서도 반응성 (짧은 연결 간격)과 배터리 수명 (긴 연결 간격) 사이에서 적절한 균형을 이룰 수 있을 만큼 충분히 넓은 범위를 제공합니다.
Operating Range
작동 범위
The actual range of any wireless device depends on a wide variety of factors (operating environment, antenna design, enclosure, device orientation, etc.) but Bluetooth Low Energy is unsurprisingly focused on very short-range communication.
무선 장치의 실제 범위는 다양한 요인 (작동 환경, 안테나 설계, 케이스, 장치 방향 등)에 따라 달라지지만, Bluetooth Low Energy는 놀랍지 않게도 매우 짧은 범위의 통신에 초점을 맞춥니다.
Transmit power (typically measured in dBm) is usually configurable over a certain range (usually between -30 and 0 dBm), but the higher the transmit power (better range), the more demands are placed on the battery, reducing the usable lifetime of the battery cell(s).
전송 전력 (일반적으로 dBm 단위로 측정)은 보통 특정 범위 (보통 -30~0 dBm) 내에서 구성할 수 있지만, 전송 전력이 높을수록 (범위 향상) 배터리에 가해지는 요구 사항이 커져 배터리 셀의 사용 수명이 짧아집니다.
It’s possible to create and configure a BLE device that can reliably transmit data 30 meters or more line-of-sight, but a typical operating range is probably closer to 2 to 5 meters, with a conscious effort to reduce the range and save battery life without the transmission distance becoming a nuisance to the end user.
데이터를 30m 이상의 가시거리에서 안정적으로 전송할 수 있는 BLE 장치를 만들고 구성하는 것은 가능하지만, 일반적인 작동 범위는 아마도 2~5m에 가까울 것입니다. 전송 거리가 최종 사용자에게 불편을 주지 않으면서 범위를 줄이고 배터리 수명을 절약하기 위한 의식적인 노력이 필요할 것입니다.