단말 근접 서비스 기술동향

최근 근거리 무선통신기술인 블루투스 기반의 비콘을 이용한 근접 서비스 솔루션들이 잇달아 출시되고 있다. 블루투스 비콘의 경우 GPS(Global Positioning System) 기반 위치 측위에 비해 실내에서 사용 가능하고 더 정교하다는 장점이 있어 경기장, 전시회, 미술관, 상점 등 건물 내에서 다양한 서비스를 제공할 수 있는 기반 기술로 사용될 수 있다. 대표적인 사례로, 애플의 iBeacon과 Gimbal을 들 수 있으며, 국내에서도 SKT가 솔루션을 이미 출시하였다. (그림 1)은 블루투스 비콘을 이용한 근접 서비스의 대표적인 예를 도시한다.

(그림 1)

비콘 기반의 근접 서비스 제공 예

<출처>: http://estimote.com/retail

사용자가 매장 근처에 가면 매장에서 광고하는 특별 판매 행사 안내를 받고, 매장 안으로 들어가면 즉석에서 할인 쿠폰을 받게 된다. 진열된 상품 앞에 서면 그 상품에 대한 다양한 정보를 스마트폰을 통해 즉시에 확인할 수 있으며, 물건을 구입하고 매장을 나갈 시에는 자동으로 결제까지 이루어진다. 매장 내에 비콘이라 불리는 조그마한 장치를 설치하고, 사용자의 스마프폰에는 비콘을 인식하는 애플리케이션이 설치가 된다면 위와 같은 서비스는 쉽게 구현될 수 있다. 이러한 유형의 서비스에서의 가장 큰 강점은 제공되는 서비스가 현재의 사용자의 의도와 높은 관련성(Relevance)을 가질 수 있다는 점이다. 즉, 필요한 곳(적재성)에서 필요한 시점(적시성)에 서비스 제공이 가능해 질 수 있다는 것이다.

현재까지는 많은 솔루션이 오프라인 매장에서 소비자에게 보다 나은 서비스를 제공하기 위한 것들이 대부분이지만, 최근 스마트 홈, 유통 등 다양한 분야로 적용 범위가 확대되는 양상을 보이고 있다.

블루투스 기술은 WPAN(Wireless Personal Area Network)에 쓰이는 저전력, 근거리 무선통신기술이다. 2002년 BR 표준(1.1로써 Basic Rate를 의미)이 개발된 이후, 무선 헤드셋, 무선 키보드 등 다양한 분야에서 활용되어 왔다. 그 후 전송속도 향상을 위한 EDR(En-hanced Date Rate), 동영상과 같은 대용량 전송을 지원하기 위한 HS(High Speed) 등 지속적으로 규격을 발전시켜 왔다. 2007년 6월에 블루투스 SIG는 Wibree 포럼에서 표준화를 진행하고 있던 초저전력 응용 기술인 Wibree를 블루투스 규격으로 흡수하고, 2010년 6월에 저에너지 기술이 탑재된 블루투스 4.0(일명 BLE(Blue-tooth Low Energy), BT-LE)을 발표하였다. 블루투스 4.0은 IoT(Internet of Things) 시장을 겨냥한 것으로 전력소비를 급격하게 줄일 수 있어 스포츠, 헬스케어, 센서, 기기 제어 등에 사용 가능한 제품을 만들 수 있다.

블루투스 저에너지 기술에서 우리가 눈 여겨 봐야 할 점은 블루투스 비콘을 이용한 근접 서비스가 가능해졌다는 점이다. 이와 관련하여 블루투스 저에너지 GAP (Generic Access Profile)에 아래와 같은 4가지 역할이 정의되어 있다.

Peripheral이나 broadcaster 역할을 하는 장치는 소량의 데이터를 주기적으로 방송할 수가 있는데, 이러한 장치를 불루투스 비콘이라고 부른다. 이때 포함되는 소량의 정보를 활용함으로써 근접 서비스 개발이 가능해 질 수 있다. (그림 2)는 블루투스 비콘을 통해 간단한 광고 메시지가 전송되는 예이다. 블루투스 비콘(우측상단)이 소규모 데이터(광고)를 주기적으로 방송하면 obser-ver나 central 역할을 하는 단말이 이를 수신하고, 데이터 내에 포함된 정보를 분석하여 광고 메시지를 사용자에게 보여주는 예제이다.

(그림 2)

비콘 동작 예제

<출처>: http://estimote.com/api

이때 브로드캐스트되는 패킷은 (그림 3)과 같은 구조이며 최대 31바이트까지 데이터가 실릴 수 있다. (그림 4)는 iBeacon이 사용하는 데이터 패킷의 구조를 도시한다. 다음과 같은 정보가 실린다.

(그림 3)

BLE Advertisement Packet Format

<출처>: http://www.warski.org/blog/2014/01/how-ibeacons-work

*PDU(Protocol Data Unit)

iBeacon은 마이크로 로케이션 정보에 기반한 다양한 서비스를 제공할 수 있도록 돕는 BLE 기반의 기술이다. iBeacon은 iOS7 이후 버전을 사용하는 iPhone 및 iOS 기반 장치들에 기본적으로 탑재되어 있다. 표준적인 BLE 기술을 사용하기 때문에 Android OS와도 호환이 될 수 있다. iBeacon은 소규모 정보를 주기적으로 방송하는 조그만 전송장치인 비콘과 비콘 시그널을 인식하여 처리하는 리시버 장치로 구성된다고 볼 수 있다. 리시버 장치의 대표적인 예는 스마트폰이다.

iBeacon은 (그림 4)와 같이 iBeacon 프리픽스, 자신의 아이디, major 수, minor 수 등 간단한 정보를 주기적으로 방송한다. 단말이 비콘에 가까워지면 iOS가 해당 정보를 읽어 애플리케이션에 전달하고, 애플리케이션은 iOS가 전달하는 정보에 근거하여 서비스 로직을 수행한다. 커피숍을 예로 들면 단말에 설치된 커피숍 광고 애플리케이션이 iOS가 전달해준 정보을 분석하여 사용자에게 커피숍 이용 할인 쿠폰 메시지를 디스플레이한다.

(그림 4)

BLE Advertisement Packet Format

iBeacon을 이용한 서비스 제공 모델은 비콘과 단말 사이에 동작하는 모델로 인터넷에 존재할 수 있는 서버와의 연결을 강제하지 않는다. 인터넷에 있는 서버와의 연결성은 비콘 기반의 애플리케이션이 어떤 구조로 서비스를 제공하느냐에 달린 문제이고, iBeacon과는 직접적인 연관성이 없다.

최근 근접 서비스가 화두가 되는데, 선봉적인 역할을 한 것이 iBeacon이다. 이미 시장에 적용된 다양한 사례들이 등장하고 있다[3]. iBeacon의 가장 큰 장점은 개방형 시장을 지향한다는 것이다. 즉, 누구든지 iOS에 기 탑재된 iBeacon 기술을 이용하여 근접함을 기반으로 하는 애플리케이션을 만들 수 있다. 구글과 애플이 모바일 애플리케이션 자체가 아닌 생태계를 조성함으로써, 막대한 이득을 얻는 것과 마찬가지의 전략으로 볼 수 있다. iBeacon은 전망이 아주 밝을 것으로 예상되는 근접 서비스 시장에서 주 플레이어가 될 것으로 기대된다.

퀄컴에서도 BLE 기반의 근접 기반 서비스를 가능하게 하는 플랫폼인 Gimbal을 출시하였는데, 최근 별도의 회사로 독립하였다. Gimbal은 애플리케이션 개발을 돕기 위한 SDK(Software Development Kit)를 제공함은 물론 다양한 형태의 비콘을 출시하고 있다.

특히 Gimbal은 사용자 위치 및 관심분야와 같은 컨텍스트 정보를 이용하여 맞춤형 서비스를 실시간으로 제공하는 상황 인지 플랫폼이라고 주장하고 있다. Gimbal이 상황 인지형 서비스를 제공하기 위해 이용하는 컨텍스트는 위치, proximity, 사용자의 관심사항이다. 이러한 컨텍스트 정보는 단말에 설치된 Gimbal 프레임워크에 의해 수집되어 서버로 전송된다.

다음과 같은 주요 서비스를 제공하고 있다.

Gimbal은 iBeacon에 비해 다양한 컨텍스트를 제공한다는 점과 Gimbal이 자체적으로 제공하는 서버와 연동해야 한다는 점에서 iBeacon과 다르다. 이는 장단점이 있을 수가 있는데, 단점은 서비스 제공자가 Gimbal 프레임워크에 록인(lock-in)될 수 있다는 것이고, 장점은 보다 통합된 형태의 상황인지 서비스를 별도의 인프라 없이 제공 가능하다는 점이다.

가. Paypal

온라인 결제의 선두 두자 페이팔(Paypal)은 2013년 9월, PC의 USB 포트나 전원 콘센트에 삽입하는 방식의 'PayPal Beacon'을 공개했다. PayPal Beacon은 사용자의 스마트폰에 설치된 Paypal 모바일 애플리케이션과 연동하여 고객이 매장에 들어오면 소비자에게 매장 안내, 할인정보를 제공하거나, 접촉 없이 물품 대금을 지불하는 것이 가능하도록 한다.

최근 BC카드도 비콘 기반의 간편결제 솔루션인 'ZEP (Zero Effort Payment) 서비스'를 한국전자통신연구원과 함께 선보였다.

나. SKT

SKT는 국내 이동통신사업자 중 가장 발 빠르게 비콘 기반의 서비스를 도입하고 있다. 2014년 5월 실내에서 스마트폰 사용자의 위치를 확인시켜주는 블루투스 비콘 4종과 관련 서비스 개발을 위한 플랫폼 '위즈턴'을 출시했고[4], 지난해 3월부터 분당서울대병원에서 '비콘'을 활용한 실내 내비게이션 시스템을 운영하고 있으며 서울 잠실 학생 체육관에 비콘을 설치하고 (그림 5)와 같이 SK 나이츠 홈구장을 찾는 팬들에 스마트폰을 통해 유용한 정보 및 라이브 이벤트 서비스를 실시간으로 제공하고 있다. 월드 IT 쇼 2014에 비콘 기반 스마트 전시회 솔루션 '위즈턴 전시회'를 공급하기도 했다[5]. SKT 플래닛의 시럽은 비콘을 활용하여 쿠폰과 기프티콘을 매장과 가까운 곳에 있는 사용자에게 전달할 수 있다.

(그림 5)

SK 나이츠 비콘 서비스

<출처>: http://blog.sktworld.co.kr/4557

다. 삼성

삼성은 2014년 11월에 iBeacon 중심의 비콘 서비스생태계에 대항하기 위하여 Placedge[6]를 출시했다. Placedge에서 제공하는 SDK를 이용하면 Placedge 호환 비콘을 이용한 다양한 서비스 개발이 가능하다. 현재 Placedege 호환 비콘 단말기는 기가레인, 레디우스 네트웍스, 록시미티, 스월과 협력하여 제작하는 것으로 알려져 있다[7].

LTE 기반의 근접 서비스는 2011년 2월 퀄컴이 MWC(Mobile World Congress)에서 FlashLinQ를 시연한 이래 3GPP에서도 Prose라는 이름으로 표준화가 되고 있다. 3GPP에서 표준화하고 있는 Prose는 크게 일반적인 상황에 사용되는 시나리오와 비상 상황 시 공공의 안전을 위해 단말 간 직접 통신을 가능하게 하는 public safety 시나리오로 나눌 수가 있다[8]. 일반적인 시나리오에서는 두 단말이 직접 데이터 통신을 할 수 있는 방법과 더불어 두 가지의 찾기(Discovery) 방법을 제시하고 있다. 열린 찾기(Open Discovery)의 경우는 아무런 조건 없이 근처에 있는 단말이 서로 그 존재를 발견할 수 있는 경우이고, 제한된 찾기(Restricted Dis-covery)의 경우에는 특정한 조건(예: 친구 사이)이 맞을 때만 서로 발견할 수 있는 경우이다. 전자는 상점에서 광고를 하는 경우에 유용하고 후자는 SNS(Social Networking Service)와 같은 애플리케이션을 사용할 때 유용할 수 있다.

Prose(Proximity (based) Service)를 이용한 D2D 통신은 모바일 트래픽 폭증을 경감시키는 역할을 할 것으로 기대하고 있는 반면 Prose Discovery 기능은 모바일 마케팅, Geofencing와 같은 새로운 근접 기반 서비스의 등장을 가속화시킬 것으로 기대하고 있다.

(그림 6)은 3GPP Prose를 이용하여 어떻게 서비스가 제공 가능한지를 개념적으로 도시한다. 먼저 단말 A와 단말 B에는 근접 서비스를 위한 애플리케이션이 실행(예: 레스토랑 광고 애플리케이션)되고 있다고 가정한다. 단말 A는 기지국의 도움을 받아 Prose Application ID와 같은 특정 근접 기반 서비스와 연관된 작은 정보를 주기적으로 공중(Air)에 브로드캐스트하고, 단말 B는 기지국으로부터 얻은 정보에 근거하여 무선 전송 프레임 내에서 단말 탐색을 위한 정보를 수신하고 Prose Application ID를 추출한다. Prose Application ID에는 사용자 근처에 있는 특정 매장을 식별할 수 있는 비즈니스 카테고리, 비즈니스 서브 카테고리, 비즈니스 이름, 상점 아이디 등이 포함될 수 있다[9]. 단말에서 실행 중인 애플리케이션은 Prose Application ID를 해석하여 사용자에게 정보(예: 레스토랑 정보 팝업)를 알려주게 되는데, 필요에 따라 D2D 연결을 통해 부가적인 통신을 수행(3a)하거나 인터넷에 있는 애플리케이션 서버와 연동(3b)할 수 있을 것이다.

(그림 6)

Prose 기반 근접 서비스 동작 원리

현재 진행 중인 Prose 표준화에 따르면 단말 검색은 크게 그림에서 설명한 것과 같이 단말이 브로드캐스팅하는 무선 프레임을 직접 센싱하여 하는 방법(Direct Discovery)과 이동 통신 코어망의 도움을 받아 발견하는 방법(EPC-level Prose Discovery)이 있다[9].

퀄컴은 면허대역에서의 OFDMA(Orthogonal Frequency-Division Multiple Access) 기반의 D2D 시스템으로서 D2D 통신을 위해 전용으로 할당된 주파수 자원이 있는 환경을 목표로 FlashLinQ를 개발한 바 있다. 현재 퀄컴은 FlashLinQ 기술을 LTE Direct라는 이름으로 변경하여 LTE 기반 D2D 통신의 표준화를 위해서 노력 중이다[10].

LTE Direct 기술을 활용한 근접 서비스를 제공하기 위해 퀄컴은 2014년 11월 현재 Deutsche Telekom 및 KT와 협력하여 상용망에서의 시험을 진행 중이며, 2016년에는 상용 서비스를 제공할 예정이다[11][12]. Deutsche Telekom에서는 LTE Direct 기반 근접 서비스를 LTE-Radar라 부르고 있다. LTE-Radar에서는 근접 서비스 예로써, (그림 7)과 같이 SNS, 음식점 광고, 버스 도착 알림 서비스 등을 선 보이고 있다.

(그림 7)

LTE-Radar 근접 서비스 예제

<출처>: "Enabling proximity services via LTE device broadcast," LTE World Summit 2014.

Wi-Fi는 우리가 가장 흔하게 사용하는 인터넷 접속 방법의 하나로, 사용자 단말이 AP에 접속하게 됨으로써 IP 연결 서비스를 사용하게 된다. 그러나 최근 Wi-Fi를 단순한 인터넷 접속 방법으로 사용하는 것이 아닌 근접 서비스를 제공하기 위한 방법으로 사용하기 위한 기술들이 등장하고 있다. AP(Access Point)를 이용하여 상점 주변에 있는 사람들에게 광고를 할 수 있는 플랫폼이 상용화되어 사용되고 있으며(일명 Proximity Marketing), 근접 단말 간 콘텐츠 공유, SNS 메시징, 근접 광고 등과 같은 Wi-Fi Direct를 이용한 다양한 근접 서비스가 제공되고 있다.

AP를 이용한 근접 마케팅 솔루션은 크게 2가지 형태로 볼 수가 있다. 첫 번째는 사용자가 AP에 접속하지 않고 AP가 전송하는 광고 메시지를 수신하는 경우와, 두 번째는 사용자가 AP에 접속할 때, 사용자가 브라우저를 실행하면 특정 광고 페이지가 자동으로 나오도록 하는 경우이다. 예를 들어 커피숍에 갔을 때 커피숍에서 제공하는 무료 Wi-Fi 서비스를 사용하기 위해 커피숍에 설치된 AP에 접속하면 광고 페이지가 나오고, 해당 광고 페이지를 보고 난 후에야 비로소 다른 인터넷 웹 페이지에 접속할 수 있도록 하는 서비스가 대표적인 후자의 예이다. 이는 AP 근처에 있는 불특정 다수에게 광고를 전달하는 것이 아니라, AP와 연결을 맺는 사용자에게만 광고가 전송된다는 단점이 있을 수 있다.

전자처럼 사용자가 AP에 접속하지 않고 광고를 수신할 수 있도록 하는 대표적인 기술로 Wi-Fi Beacon Stuffing을 들 수 있다. (그림 8)은 IEEE 802.11의 기본적인 접속 절차를 도시한다. AP는 단말(Station)이 자신에게 접속할 수 있도록 하기 위하여 자신의 정보를 주기적으로 공중에 브로드캐스트하게 되는데, 그것이 바로 비콘 시그널이다. Beacon Stuffing이란 비콘에 실리는 정보에 임의의 정보(예: 광고 메시지)를 덮어 쓰는 것을 이르는 말이다. Beacon Stuffing에 쓰이는 비콘 정보 요소 중 대표적인 것으로 SSID(Service Set Iden-tifier), BSSID(Basic Service Set Identifier), BIE(Bea-con Information Element)를 들 수 있다[13].

(그림 8)

802.11 연결 절차

최근 IEEE에서는 802.11.aq 표준화 작업을 진행 중에 있다. 802.11.aq는 단말이 무선 기지국에 연결하기 전에 무선 기지국이 지원하는 서비스에 대한 정보를 단말에 제공하는 방법(일명: Pre-Association Discovery)을 규격화한다. 이를 확장하면 AP를 이용한 근접 마케팅 서비스를 구현할 수 있을 것으로 기대된다.

Wi-Fi Direct는 Wi-Fi P2P 규격[14]에 따라 단말끼리 AP 없이 직접 통신을 할 수 있도록 하는 기술이다. Wi-Fi Direct를 이용하면 단말 간 파일 공유, 스트리밍, 메시징 등 다양한 서비스가 가능하다. Wi-Fi Direct는 근처에 있는 단말끼리 그룹을 형성하여 통신하게 되는데, 단말 간 통신을 하고자 하는 단말 중에 하나를 AP 역할을 하도록 하고 나머지는 일반적인 클라이언트 역할을 하도록 함으로써 이것이 가능하게 된다. 이때 AP 역할을 하는 단말이 GO(Group Owner)가 된다. 일반적인 AP를 이용하는 절차에 비해, Wi-Fi Direct 연결을 희망하는 단말끼리 서로를 발견하는 단계와 GO를 결정하는 단계가 더 포함된다. 단말을 발견하는 단계에는 부가적으로 단말이 제공하는 서비스를 발견하는 단계가 포함될 수 있다.

Wi-Fi Direct는 기본적으로 단말과 단말이 연결을 설정한 후에 IP 기반의 데이터 통신을 통해 여러 가지 서비스가 구현되는 형태로 사용되지만, 최근 Pre-Association 통신 방법을 이용한 메시지 푸시 기술²⁾이 개발되고 있다. Pre-Association 통신 방법에 의하면 단말 발견 단계의 프로토콜을 수정하여 그룹 형성 과정의 복잡한 진행 없이 바로 디바이스 간 메시지를 교환하는 것이 가능하다. 디바이스 발견 단계에서 교환되는 프로브 요청 프레임에 비교적 간단한 메시지를 적재하여 상대방 디바이스로 전송하면 Wi-Fi P2P(Peer To Peer) 규격을 만족하고 보안 문제를 유발하지 않도록 하면서도 실용적인 메시지를 교환하는 것이 가능하다[15].

특히 한국전자통신연구원에서 개발한 PAM(Pre-Association Messaging)은 단말끼리 커넥션을 맺기 전에 메시지를 전송할 수 있기 때문에, Wi-Fi를 이용한 근접 광고 서비스에 널리 사용될 수 있다.

PAC(Peer Awareness Communications)는 IEEE 802.15 WPAN에서 표준화가 진행 중인 완전 분산형 D2D 통신기술이다. PAC는 근접 SNS 및 근접 광고 등을 중요한 응용 분야로 간주하고[16] 있기 때문에 표준화가 완료되고 상용 제품이 출시되면 기존 기술들과 근접 기반 서비스 시장에서 경쟁할 것으로 예상된다.

Wi-Fi를 활용하여, 근접 거리 내 고객에게 맞춤형 광고를 제공하는 근접 마케팅 솔루션으로 iSign³⁾과 BT-Push 등이 있다. 이들은 자사 서버에 미리 등록된 고객에게 인터랙티브 마케팅 지원을 위해 개별 상점에 설치된 AP 모양의 기기에서 고객의 위치를 이용하여 로컬 광고를 전달한다[17].