비콘의 하드웨어에 대해서 관심 있으신 분들이나 직접 구매하여 비콘 설정에 대해 자세하게 확인하신 분들은 아마도 Connectable Mode와 Non-Connectable Mode에 대해서 들어보셨을거라 생각됩니다. 하지만 일반 App 개발자들은 이 두가지 모드에 대해서 아예 들어보지 못하셨거나 차이를 정확히 알지 못하신 분들이 대다수일 것입니다.
아마도 국내에서 판매하는 BLE Beacon의 대부분은 Connectable Mode만 지원하고 있기 때문일수도 있습니다.
우선 간단하게 Connectable Mode와 Non-Connectable Mode를 정의하자면 아래와 같습니다.
Connectable Beacon은 Peripheral Mode의 BLE 디바이스를 이야기하며 데이터를 송신할 뿐만 아니라 받을 수도 있습니다. 다시말하면, 스마트폰과 같은 Central 디바이스와 Scan_Request와 Scan-Response을 String Data로 주고 받을 수 있으며 이를 통해 OTA(Over the Air)로 Beacon 기기의 설정 값들을 변경할 수 있습니다. 즉 우리가 비콘의 ID, 송출 주기, Tx Power와 같은 설정값을 바꾸기 위해서는 비콘은 항상 Connectable Mode여야만 가능합니다.
그 와는 반대로 Non-Connectable Beacon은 Advertising Mode의 BLE 디바이스로 단순히 정의되어 있는 데이터를 송신하기만 하며 Advertising 데이터 전송 이후는 바로 Sleep 모드로 들어가고 다시 깨어나 송출하기 반복하기 때문에 전력을 최소한으로 사용할 수 있게 됩니다. 때문에 어떠한 Bluetooth 기기와도 Data를 주고 받으 수 없으며 UART, SPI, USB와 같은 물리적인 연결을 통해서만 가능합니다. Non-Connectable Beacon의 최대 장점은 최소한의 전류 소모량을 통해 배터리 수명을 최대화 시키는 것입니다.
일반적인 Bluetooth 기기는 Central Mode 나 Peripheral Mode 혹은 두 가지 모두를 전부 지원하게 되며 Paring을 위해서 Peripheral만 지원되는 즉 다른 기기가 자신을 검색할 수 있는 기기일 경우 기기들은 모두 Connectable-Mode라고 보시면 됩니다. 하지만 비콘은 Paring이 아닌 이미 저장되어 있는 특정 Data Packet을 단 방향으로 Advertising 하는 기기이기 때문에 Non-Connectable Mode도 가능하게 됩니다.
iBeacon 발표 이후 초기에 출시된 비콘들은 대부분 Connectable Mode만을 지원하였고 실제 필드에서 몇 가지 문제점이 도출 되기도 하였습니다. 비콘의 신호를 검색하는 Central Mode의 기기들이 많아지게 되거나 동시에 여러개가 Scan을 위해 Scan_Request를 보내에 되면 Connectable Mode의 비콘들은 이에 대해 Response를 해야 하고 그에 따라 전류 소모가 많아지며 때에 따라서는 수신율도 떨어지게 됩니다. 또한 안드로이드 모델 및 버전별로 Connectable Mode와 Non-Connectable Mode의 비콘에 따라 스캔 시 Callback Event를 통한 수신 빈도도 달라지는 것이 확인 되기도 하였습니다.
이는 몇 개의 비콘을 스캔하여 서비스하는 것은 문제가 없지만 다수의 비콘을 지속적으로 스캔하는 서비스에서는 스마트 폰별로 서로 다른 수신율을 보일 수 있어 서비스의 퀄러티에 영향을 미칠 수 있다는 의미 입니다.
예를 들면, 전원 연결 이후 처음에는 Connectable Mode로 유지되다가 일정 시간(30초 or 1분) 이후 Non-Connectable Mode로 자동 전환되는 비콘이 있습니다. 혹은, 어떤 모델은 케이스를 분리하면 PCB 상에 작은 스위치가 있어 이를 눌러 Connectable 모드로 바꿔주어야 하기도 합니다. 이러한 비콘들은 설정값을 변경하려면 매번 배터리를 탈부착 시켜 재부팅을 해거나 케이스를 분리해야 하는 번거로움이 있습니다. 또한 배터리 교체가 불가능하거나 방수형 비콘으로 케이스 분리가 안되는 모델들은 적용이 불가능합니다.
그래서 비콘에 센서를 내장하여 외부의 물리적인 변경을 통해 Connectable Mode로의 전환을 하기도 합니다. 예를 들면 움직임 감지 센서를 통해 비콘을 두번 노크(Knock)를 하거나 흔들어서 외부 이벤트를 발생시키기도 하고 기울기 센서를 통해 비콘을 뒤집거나 새로로 굴리는 행위로 모드 전환을 하기도 합니다.
물론 센서가 이러한 이벤트를 감지하기 위해서 최소한의 전력소모가 발행하기도 함으로 어느 방법이 더 효율적인지는 제조사에서 판단하기에 따라 다를 것입니다. 기구 디자인 상으로 크게 문제가 되지 않는다면 외부에서 누를 수 있는 리셋 버튼 같은 것을 두는 것도 하나의 방법이겠죠.
앞에서도 이야기 했지만 이는 단지 비콘 디바이스의 전류 소모만을 고려하기 위한 Mode 변경의 문제가 아니라 실제 스마트 폰에서의 수신율도 달라질 수 있습니다. 비콘이 Connectable 모드로 동작될 때 수 많은 사람들이 주위에서 스마트폰으로 스캔을 하게 되면 비콘은 Scan_Request가 올 때마다 이에 대한 Scan_Response를 보내야 하기 때문에 실제 Advertising Packet과 Scan_Response를 동시에 보내야 하기 때문에 실제 모든 스캔 디바이스가 이를 받을 수 없는 경우가 생길 수도 있습니다.
또한 안드로이드에서 테스트 한 결과 서로다른 모델과 비콘의 모드에 따라 스캔 결과가 다르게 나온다는 실험 결과를 본 적이 있습니다. 제가 직접 테스트를 한 것은 아니지만 이 글에 따르면 Android 4.3이 탑재된 Nexus4 단말에서 Connectable 모드는 한 번의 스캔 사이클에서 한번의 Callback만 호출되는 반면 Non-Connectable 모드일 경우에는 여러번의 Callback을 받을 수 있다고 합니다. 이러한 Scan 결과는 폰의 모델이나 OS별로 상이하며 때문에 다양한 스캔 방법이 적용되어야 합니다. Android 5.0이 탑재된 Nexus5에서 지원하는 Scanning 관련 API를 활용하면 동일한 비콘의 다른 Mode라 하더라도 동일하게 다수의 Callback을 받을 수 있습니다. 하지만 Nexus4에 Android 5.0을 업그레이드 하더라도 Connectable 모두에서는 한 사이클에서 한번의 Callback만 받을 수 있다고 하니 꼭 OS 버전의 문제만도 아닌 것 같습니다.
하지만, 아이폰의 경우 CBCentralManagerScanOptionAllowDuplicatesKey 라는 Flag를 스캔 함수에 전달하여 선택이 가능합니다.
이처럼 비콘을 이용하는 서비스를 개발하는 개발자의 경우 비콘의 모드에 따라 각 모델별 확인 및 테스트가 필요해 보입니다.
헬로팩토리 비콘 테스트랩에서는 40여종 이상의 다양한 비콘 제품들을 구비해서 직접 보거나 테스트 할 수 있는 공간을 마련해 놓았습니다. 제 개인적으로 시간을 할애해야 하기 때문에 한 번에 많은 분들을 응대할 수는 없지만 예약하시고 방문해 주시면 성심성의껏 대응해 드리도록 할 예정입니다.
