제가 학부 4학년일때 SW중심대학사업의 일환으로 구현하였던 플랫폼의 실험 내용을 요약 및 정리하여 국내 학술지에 게재한 논문입니다. 발행기관은 한국정보통신학회이며, 게재일은 2021년 11월입니다. 아래의 링크를 클릭하여 무료로 다운로드할 수 있으며, DBpia나 한국학술지인용색인 사이트에서 직접 검색하여 확인하실 수도 있습니다. 지금 다시 보니까 너무 옛날 기술을 다룬 게 아닌가 싶네요.;;
인용(APA 타입): 윤동언 and 오암석. (2021). BLE 비콘을 활용한 O2O 서비스 플랫폼의 설계. 한국정보통신학회논문지, 25(11), 1457-1462.
2. 내용
(1) 초록
국문 초록
해당 논문을 쓰게 된 첫 계기는 멤버십 서비스에 대한 생각에서 시작되었다. 쇼핑을 하기 전, 주변의 상점 정보를 미리 알고 싶을 때 복잡한 절차없이 바로 확인할 수 있는 방법은 없을까 하는 의문에서 연구를 진행하였다. 주로 쓰이는 무선 데이터 통신 방법인 Wi-Fi 또는 LTE/5G 접속 방법은 통신 거리가 넓다는 장점이 있지만 전력 소모(배터리 소모)가 크다.
전력 소모량을 기준으로 하였을때, 저전력이면서 효율적인 통신이 가능한 BLE(Bluetooth Low Energy) 비콘¹이 적합하다고 판단, 이를 중점적으로 조사하였다.
¶¹비콘이란 표지판이나 신호 등을 의미하는 영단어인 ‘beacon’에서 따온 명칭으로서, 신호를 쏴서 반경 50~70m 정도의 범위 안에 있는 사용자의 위치를 찾고 메시지 전송이나 모바일 결제 등을 가능하게 해주는 통신 기술이다. 비콘의 종류는 크게 BT(Bluetooth)와 BLE로 나뉘는데 BT는 전송속도가 빠르고 음성 데이터 전송도 가능한 반면, BLE는 전송속도가 느리고 음성 데이터 전송이 불가능하지만 전력 소모가 1/10으로 매우 낮고, 비콘 사용자의 위치를 파악하는데 유용하다는 차이가 있다.
사례 1) 2014년 5월, 스타벅스에서는 사이렌 오더를 도입하여 고객이 매장에서 대면 주문을 할 필요없이 전용 앱으로 미리 결제된 음료를 받아갈 수 있도록 하였다. 이로 인해 주문 대기 시간이 짧아져 편의성이 향상되었다.
사례 2) 영화, 드라마 등을 보기 위해 구글 크롬캐스트를 휴대폰, TV 같은 전자기기와 연결할 때 와이파이(Wi-Fi)를 사용하는 것이 일반적이다. 만약 Wi-Fi가 없는 상황일 때는 비콘을 이용하여 기기 간 페어링 연결 후, 데이터를 주고받을 수 있다.
사례 3) 2014년 6월 2일, SK 플래닛에서 개발 및 출시한 ‘시럽 월렛(Syrup Wallet)’은 카드, 멤버십, 쿠폰 등의 정보를 제공하는 모바일 지갑 앱이다. 전국의 수많은 가맹점 덕분에 범용성이 넓고 쇼핑, 레저, 음식, 항공, 뷰티, 공연예술 등 다양한 카테고리의 알짜 쇼핑 정보를 제공해 사용자들에게 인기가 많다. ‘시럽 월렛’ 사용자가 비콘 설치 매장에 들어서면 모바일 전단, 할인 혜택, 쿠폰 등을 폰에서 실시간으로 받아볼 수 있다. 예를 들면 내가 ‘맥도날드’ 매장에 들어섰을 때, ‘맥도날드 할인쿠폰’이 내 스마트폰으로 자동 전송되므로 보다 쉽게 할인 혜택을 받아볼 수 있다.
사례 4) 아이비콘 마일(iBeacon Mile)은 네덜란드 암스테르담에서 세계 최초로 수행된 대규모의 비콘 인프라와 IoT (Internet of Things) 통신망을 공급하는 리빙랩(living lab) 프로젝트이다. 암스테르담 중앙역에서 시작해 마리너테레인(Marineterrein)까지 약 2km 정도 거리에 iBeacon이 설치되어 있다. 비콘 플랫폼 사용자는 해당 구역을 지나면서 주변 식당과 상점, 박물관이나 도서관, 교통 정보 등을 실시간으로 수신받을 수 있다. 기존처럼 정보를 얻기 위해 단말기로 일일이 검색을 해보거나 직접 건물에 찾아갈 필요가 없어서 O2O서비스 활성화의 성공사례로 꼽힌다.
Fig. 2 iBeacon mile map
주변 환경의 변화(코로나)로 인해 사람들의 비대면 경제 활동(쇼핑, 업무, 배달 등) 비중이 늘면서 온라인과 오프라인을 이어주는 O2O(Online to Offline)서비스 시대가 도래하였다. 이에 본 초록에서는 O2O서비스 제공에 적합한 기술로 가용 전력이 적게 들며 실내측위에 유용한 BLE 비콘을 지목한다. 비콘 통신 범위 내의 휴대폰에 무선 전파를 송신할 BLE 비콘과 반대로 무선 전파를 수신할 때 사용할 플랫폼을 제작하고 해당 기기들 간의 거리 측정 실험을 진행하는 것으로 마무리한다.
(2) 본문
본 논문에서 제안하는 O2O 서비스 플랫폼은 무전 전파를 발생시킬 BLE 비콘과 해당 무선 신호를 수신하고 거리를 계산하여 사용자가 통신 범위 내에 있다면 광고 데이터를 보여주는 애플리케이션을 의미한다.
먼저 BLE 비콘 제작을 위해 아두이노(Arduino)² 보드와 애플에서 개발한 근거리 무선 통신 규격인 iBeacon을 사용하였다. iBeacon은 31 Byte 크기의 데이터 패킷을 가지며, 이 중 iBeacon Prefix에는 휴대폰 사용자에게 전송될 광고데이터 패킷이 저장된다. UUID(universally unique identifier)는 비콘 식별자를 의미하며 Major과 Minor는 광고데이터 패킷의 그룹을 구분하기 위하여 쓰인다. Tx Power는 비콘 무선 전파의 출력 세기를 의미하며, 무선 전파 수신 세기를 의미하는 RSSI(Receiver Signal Strength Indicator)와 함께 거리 측정에 활용된다.
¶²아두이노(Arduino)는 단일보드로 구성된 마이크로컨트롤러를 의미하며 소프트웨어 통합 개발 환경(아두이노 IDE)과 오픈소스 플랫폼으로 구성된 펌웨어이다. 다양한 모터 및 센서, 부품을 연결 할 수 있고 JAVA 및 C언어 기반의 독자적인 통합개발 환경(IDE)를 가지고 있어서 소스코드의 작성, 편집 및 업로드가 편리하다.
아두이노 보드에 iBeacon과 블루투스 4.0을 지원하는 HM-10 모듈을 연결하고 아두이노 소프트웨어 개발 환경에 접속하여 일정 시간마다 무선 전파를 발산하도록 코드를 입력해주었다.
Fig. 3 Cofiguration of the BLE beacon
거리측정 및 광고데이터 표시 애플리케이션 제작을 위해 안드로이드 스튜디오 툴과 JAVA 언어를 활용하였다. 비콘 거리 측정 화면 표시를 위한 메인 액티비티와 서브 액티비티, UI는 아래와 같이 구성하였다. Fig. 6은 Fig. 3의 비콘 3개를 활성화시킨 다음, 애플리케이션에서 이를 감지했을때 UI(User Interface)에 출력되는 비콘의 다양한 정보(왼쪽부터 비콘 이름, 측정 거리, 수신 신호 세기, 송신 신호 세기, 그룹번호1, 2, 맥주소, 범용 고유 식별자)를 나타낸다.
Fig. 5 File structure of O2O platform componentsFig. 6 Beacon search screen in main activity
수신 신호 세기인 RSSI와 송신 신호 세기인 Tx값을 이용해 거리계산을 수행하였다.
비콘 3개를 각각 화장실과 베란다, 안방에 배치하고 거리 측정을 실시하였다. 측정 결과, 애플리케이션에서 계산한 거리와 휴대폰 위치에서 비콘까지 실제 거리를 자로 재본 거리에 차이가 있음을 확인했다. 또한, 거리가 멀어질수록 오차가 커져서 9m 정도에서는 약 0.93m의 차이를 보였다.
Result
※ 글을 마치며
오늘은 논문리뷰 한번 해보았습니다. 리뷰 경험이 없다보니 내용 전달이 좀 매끄럽지 못한 것이 느껴지네요. 지속적으로 수정하면서 점점 발전해 나갈 수 있도록 노력하겠습니다! 감사합니다.
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