블루투스 표준

블루투스 1.0 및 1.0B 버전은 초기 구현에서 상호운용성 문제와 연결 설정의 복잡함을 겪었다. 이 문제들은 1.1 버전에서 개선되어 최초로 널리 채택된 버전이 되었다. 1.1 버전은 주파수 도약 확산 스펙트럼 기술을 사용한 기본적인 데이터 전송을 지원했으며, 무선 주파수 간섭을 줄이는 데 기여했다.

1.2 버전은 적응형 주파수 도약 기술을 도입하여 Wi-Fi와 같은 2.4GHz 대역의 다른 장치와의 간섭을 더욱 효과적으로 회피할 수 있게 했다. 또한 연결 설정 속도가 향상되었다. 이 버전부터 블루투스가 헤드셋과 같은 오디오 장치에 본격적으로 적용되기 시작했다.

2.0+EDR 버전은 향상된 데이터 전송률을 도입하여 최대 3Mbps의 데이터 전송 속도를 가능하게 했다. 이는 주로 스테레오 음악 스트리밍과 같은 응용 분야에 활용되었다. 2.1 버전은 보안과 사용 편의성을 중점적으로 개선했으며, 간편 페어링 기술을 도입하여 장치 연결 과정을 크게 단순화했다.

3.0+HS 버전은 혁신적인 접근 방식을 채택했다. 이 버전은 대용량 파일 전송과 같은 고속 데이터 전송 요구를 충족시키기 위해, 블루투스를 연결 설정 및 제어에 사용하고 실제 고속 데이터 전송은 별도의 802.11 Wi-Fi 채널을 통해 수행하는 방식을 도입했다. 이로 인해 이론상 최대 24Mbps의 전송 속도를 달성할 수 있었으나, 두 개의 무선 모듈이 필요하다는 점에서 복잡성과 전력 소모가 증가하는 단점이 있었다.

초기 버전들은 블루투스 기술의 기초를 마련했지만, 상대적으로 높은 전력 소모와 제한된 데이터 전송 대역폭이라는 한계를 지니고 있었다. 이러한 한계는 이후 저전력 및 고성능을 동시에 추구하는 새로운 버전 개발의 동기가 되었다.

블루투스 4.0 규격은 2010년에 도입되어 기존의 블루투스 클래식과는 구분되는 블루투스 저에너지(Bluetooth Low Energy, BLE) 기술을 핵심으로 추가했다. 이 기술은 배터리 수명이 짧은 소형 장치에 최적화되어 있으며, 데이터 전송량은 적지만 매우 낮은 전력 소모로 수개월에서 수년까지 동작할 수 있게 설계되었다. 이는 웨어러블 기기, 건강 모니터링 센서, 스마트 홈 센서와 같은 새로운 응용 분야를 열었다.

블루투스 4.x 시리즈는 크게 세 가지 구현 방식을 정의했다. 첫째, 단일 모드(BLE Only)는 저전력 기능만을 탑재한 장치에 사용된다. 둘째, 듀얼 모드는 기존의 블루투스 클래식과 BLE 기능을 모두 지원하는 장치에 적용된다. 셋째, 고속 모드는 블루투스 3.0+HS의 특징으로, 데이터 전송 시 와이파이를 이용한 고속 채널을 사용한다.

블루투스 5.0은 2016년에 발표되어 BLE의 성능을 크게 향상시켰다. 주요 개선점은 전송 거리, 속도, 데이터 방송 능력에 집중되었다. 최대 2Mbps의 물리 계층 전송 속도를 지원하며, 저속 모드에서는 최대 4배까지 통신 범위를 확장할 수 있다. 또한, 광고 확장 기능을 통해 더 많은 데이터를 비컨(Beacon) 방송에 담을 수 있게 되어 위치 기반 서비스의 정밀도를 높였다.

이후 블루투스 5.1은 방향 탐지 기능을 도입하여 장치의 상대적 방향과 위치를 센티미터 수준으로 찾을 수 있는 기술을 제공했다. 블루투스 5.2는 전력 효율이 더욱 개선된 LE 오디오(Low Energy Audio)의 기반이 되는 LC3 코덱과 새로운 동기 채널을 도입했다. 블루투스 5.3과 5.4는 주로 연결 안정성, 보안, 그리고 주기적 광고 기능과 같은 저전력 특성을 더욱 세밀하게 조정하고 확장하는 데 초점을 맞췄다.

블루투스 5.0은 2016년 7월에 공식 발표되었다. 이 버전은 이전 버전인 블루투스 4.2에 비해 데이터 전송 속도, 범위, 메시지 용량 측면에서 상당한 개선을 이루었다. 특히 저전력 모드에서 최대 2Mbps의 속도를 지원하며, 실내외 통신 범위도 최대 4배까지 확장되었다. 또한, 방송 채널을 통한 대용량 데이터 전송이 가능한 기능이 추가되어 비콘 및 위치 기반 서비스의 활용도를 높였다.

블루투스 5.1(2019년)은 방향 탐지 기능을 도입했다. 이 기술은 앵글 오브 도착(AoA)과 앵글 오브 디파처(AoD) 방식을 사용하여 신호의 방향을 파악할 수 있게 한다. 이를 통해 실내에서 수 센티미터 단위의 정밀한 위치 추적이 가능해져, 실내 네비게이션이나 물건 찾기 서비스에 응용될 수 있다.

블루투스 5.2(2020년)의 가장 중요한 특징은 LE 오디오를 위한 기반 기술인 LC3 코덱과 관련 프로토콜을 도입한 것이다. LE 오디오는 기존의 클래식 오디오에 비해 음질을 유지하면서 전력 소모를 크게 줄이고, 한 오디오 소스를 여러 장치에 동시에 스트리밍하는 오디오 공유 기능을 가능하게 한다. 또한, 전력 제어 메커니즘을 개선하여 연결 안정성을 높였다.

블루투스 5.3(2021년)은 보안과 효율성에 중점을 두었다. 암호화 키 강도 조정 기능을 추가하여 보안 연결을 더욱 유연하게 관리할 수 있게 했으며, 주기적 광고 간격을 조정하는 기능을 통해 연결 설정 과정의 효율성을 개선하고 대기 시간을 줄였다. 이는 특히 IoT 장치의 네트워크 혼잡을 완화하는 데 도움을 준다.

이러한 발전은 블루투스 기술이 단순한 케이블 대체를 넘어, 고품질 오디오, 정밀 위치 서비스, 대규모 IoT 네트워크를 포괄하는 핵심 무선 연결 플랫폼으로 진화하고 있음을 보여준다.

블루투스 프로토콜 스택은 블루투스 장치 간 통신을 가능하게 하는 소프트웨어 계층 구조이다. 이 스택은 여러 계층으로 구성되어 있으며, 각 계층은 특정 기능을 담당한다. 하위 계층은 무선 신호의 물리적 전송과 기본적인 데이터 링크 제어를 담당하고, 상위 계층은 특정 응용 프로그램을 위한 서비스를 제공한다. 주요 계층으로는 물리 계층(PHY), 링크 계층(Link Layer), 호스트 컨트롤러 인터페이스(HCI), L2CAP, RFCOMM, SDP, 그리고 다양한 애플리케이션 프로필이 있다.

프로토콜 스택의 핵심 계층과 역할은 다음과 같다.

L2CAP 계층은 프로토콜 스택의 핵심 중간 계층으로, 다양한 상위 프로토콜의 데이터를 처리한다. 이 계층은 데이터 패킷의 크기를 조정하고, 여러 논리적 채널을 통해 상위 프로토콜의 트래픽을 하나의 물리적 링크 위에서 동시에 전송할 수 있게 한다. RFCOMM은 가상의 직렬 케이블 연결을 생성하여, 헤드셋이나 동기화 소프트웨어와 같은 애플리케이션이 블루투스를 통해 쉽게 통신할 수 있는 기반을 마련한다. 최종적으로, A2DP나 HID와 같은 애플리케이션 프로필은 이러한 하위 계층들을 활용하여 사용자에게 완성된 기능을 제공한다.

블루투스는 ISM 대역 중 2.4 GHz 대역을 사용합니다. 정확한 주파수 범위는 2.400 GHz부터 2.4835 GHz까지입니다. 이 대역은 전 세계적으로 허가가 필요 없는 무선 주파수 대역으로, Wi-Fi 및 일부 마이크로파 오븐과 같은 다른 장치들도 사용합니다.

블루투스는 이 대역을 79개의 채널로 나누어 사용합니다. 각 채널의 대역폭은 1 MHz입니다. 데이터 전송은 주파수 도약 확산 스펙트럼 방식을 채택하여, 이러한 채널들을 매우 빠른 속도로 무작위하게 전환하며 통신합니다. 이 방식은 특정 주파수의 간섭을 회피하고 보안성을 높이는 데 기여합니다.

블루투스 저에너지도 동일한 2.4 GHz 대역을 사용하지만, 채널 구성은 다릅니다. BLE는 40개의 채널을 사용하며, 각 채널의 대역폭은 2 MHz입니다. 이 40개 채널 중 3개는 특별히 광고 채널로 지정되어 장치 발견과 연결 설정에 사용됩니다. 나머지 37개 채널은 실제 데이터 통신에 사용됩니다.

블루투스 장치 간 통신을 시작하려면 먼저 서로를 발견하고 신뢰 관계를 설정하는 과정이 필요하다. 이 과정을 페어링(Pairing)이라고 한다. 페어링은 일반적으로 두 장치가 처음 연결될 때 한 번만 수행되며, 이후에는 자동으로 재연결된다. 페어링 과정에서는 장치 검색, 인증, 그리고 때로는 사용자 확인(예: 화면에 표시된 PIN 코드 입력)이 포함된다. 성공적으로 페어링된 장치 정보는 각 장치의 메모리에 저장되어 이후 빠른 연결을 가능하게 한다.

연결을 시작하기 전에 장치는 주변의 다른 블루투스 장치를 찾기 위해 스캐닝(Scanning) 과정을 거친다. 한 장치는 주기적으로 자신의 존재를 알리는 광고 패킷을 브로드캐스트하는 광고자(Advertiser) 역할을 하고, 다른 장치는 이러한 광고 패킷을 수신하기 위해 주변을 탐색하는 스캐너(Scanner) 역할을 한다. 스캐닝 방식은 연결 목적에 따라 크게 두 가지로 나뉜다.

최초 연결 이후, 장치들은 저장된 정보를 바탕으로 자동으로 재연결을 시도한다. 또한, 블루투스 5.0 이후로는 더 넓은 범위의 장치 검색을 가능하게 하는 확장 광고 기능과, 연결 설정 속도와 안정성을 향상시킨 기능들이 도입되었다.

A2DP는 블루투스를 통해 고품질의 스테레오 오디오를 스트리밍하기 위해 설계된 프로필이다. 이 프로토콜은 주로 무선 헤드셋, 이어폰, 스피커, 자동차 인포테인먼트 시스템과 같은 장치에서 사용되며, 음악이나 기타 미디어 콘텐츠를 전송하는 데 필수적이다. A2DP는 소스 장치(SRC)와 싱크 장치(SNK) 간의 단방향 오디오 스트리밍 연결을 정의한다.

A2DP는 다양한 오디오 코덱을 지원하여 음질과 대역폭 효율성 사이에서 선택할 수 있게 한다. 기본적으로 모든 A2DP 호환 장치는 SBC 코덱을 지원해야 한다. 또한 선택적으로 더 높은 음질이나 낮은 지연 시간을 제공하는 AAC, aptX, LDAC 등의 고급 코덱을 지원할 수 있다. 사용 가능한 코덱과 최종 음질은 연결된 양쪽 장치가 공통으로 지원하는 코덱에 따라 결정된다.

연결 설정은 AVDTP를 통해 오디오 스트리밍 채널을 관리하고, AVCTP를 통해 재생, 일시 정지, 볼륨 조절과 같은 제어 신호를 전달한다. A2DP 프로필 자체는 오디오 콘텐츠의 전송에만 집중하며, 통화 관련 기능은 별도의 HFP 프로필이 담당한다. 따라서 음악을 듣다가 전화가 오면 장치는 A2DP 연결에서 HFP 연결로 자동 전환되는 경우가 많다.

HFP는 블루투스를 통해 휴대전화와 핸즈프리 장치 간의 음성 통화를 관리하기 위한 프로토콜 프로필이다. 주로 헤드셋, 카키트, 스마트워치, 자동차 인포테인먼트 시스템과 같은 장치에서 사용된다. 이 프로필은 장치가 전화를 걸고 받으며, 통화를 전환하고, 음량을 조절하고, 전화번호부에 접근하는 등의 기능을 수행할 수 있도록 표준화된 명령어와 절차를 정의한다.

HFP는 일반적으로 헤드셋 프로필(HSP)보다 더 진보된 기능을 제공한다. 핵심 기능으로는 통화 중 전화 네트워크의 서비스 품질을 나타내는 신호 강도 표시, 배터리 잔량 표시, 통화자 식별, 마지막 번호 재다이얼, 음성 다이얼링 지원 등이 포함된다. 또한, 장치가 오디오 게이트웨이(AG) 역할(일반적으로 휴대전화)과 핸즈프리 장치(HF) 역할로 구분되어 상호작용한다.

HFP의 버전은 시간이 지남에 따라 발전해 왔으며, 주요 개선 사항은 다음과 같다.

이 프로필은 휴대전화를 직접 조작하지 않고도 안전하게 통화할 수 있도록 하여, 특히 운전 중에 널리 사용된다. 또한, A2DP 프로필과 결합되어 고품질 스테레오 음악 스트리밍과 통화 기능을 하나의 장치에서 모두 제공하는 데 기여한다.

HID는 컴퓨터와 인간의 입력 장치 간의 통신을 정의하는 블루투스 프로토콜 프로필이다. 이 프로필은 주로 키보드, 마우스, 게임 패드, 조이스틱, 터치패드와 같은 주변기기를 무선으로 연결하는 데 사용된다. HID 프로필은 기존의 USB HID 표준을 기반으로 하여, 유선 연결을 무선으로 대체하는 것을 목표로 설계되었다. 이를 통해 사용자는 복잡한 드라이버 설치 없이도 장치를 즉시 인식하고 사용할 수 있다.

HID 프로필을 사용하는 장치는 일반적으로 저전력 모드로 동작하여 배터리 수명을 연장한다. 연결은 페어링 과정을 통해 이루어지며, 마우스와 키보드의 경우 보안을 위해 암호 입력이 필요한 경우가 많다. 데이터 전송은 주로 저지연이 요구되는 실시간 입력에 최적화되어 있다. HID 프로토콜은 다양한 보고서 형식을 지원하여, 단순한 버튼 클릭부터 복잡한 게임 컨트롤러의 아날로그 스틱과 진동 피드백 데이터까지 전송할 수 있다.

이 프로필의 광범위한 적용 덕분에, 블루투스 HID는 사무 환경, 가정, 모바일 기기 사용에서 무선 주변기기의 사실상의 표준이 되었다. 최근에는 가상 현실(VR) 컨트롤러나 스마트 펜과 같은 새로운 형태의 입력 장치에도 적용되고 있다.

블루투스의 보안은 인증과 암호화라는 두 가지 핵심 메커니즘을 기반으로 구축된다. 이 과정은 장치 간의 신뢰할 수 있는 연결을 설정하고, 전송되는 데이터의 기밀성을 보장하는 역할을 한다. 초기 연결 단계인 페어링 과정에서 이러한 보안 절차가 시작된다.

인증은 상대방 장치가 신뢰할 수 있는 정당한 장치인지 확인하는 과정이다. 일반적으로 사용자가 두 장치에서 동일한 숫자 패스키를 입력하거나 확인하는 방식으로 이루어진다. 성공적인 인증 후, 두 장치는 공유된 링크 키를 생성하여 저장한다. 이 키는 이후 재연결 시 장치를 서로 인증하는 데 사용된다. 암호화는 인증된 장치 사이에 전송되는 데이터를 제3자가 이해할 수 없도록 변환한다. 링크 키를 바탕으로 생성된 세션 키를 사용하여 실시간으로 데이터를 암호화하고 복호화한다.

블루투스 보안의 강도는 사용되는 알고리즘과 키 길이에 따라 달라진다. 역사적으로 여러 보안 모드와 프로토콜이 발전해왔다.

버전 4.2부터 도입된 LE Secure Connections는 공개 키 기반의 강력한 암호화를 제공하여 보안 수준을 획기적으로 높였다. 최신 블루투스 표준에서는 128비트 AES 암호화를 표준으로 채택하고 있으며, 키 생성 및 교환 프로토콜도 지속적으로 개선되고 있다.

블루투스 기술은 편의성을 제공하지만, 설계와 구현 과정에서 여러 보안 취약점이 지속적으로 발견되어 왔다. 초기 버전의 블루투스는 비교적 약한 암호화와 취약한 인증 절차를 사용했으며, 이는 공격자가 장치 간 통신을 도청하거나 무단으로 접근할 수 있는 가능성을 열어주었다. 대표적인 초기 공격 기법으로는 장치의 주소를 추적하는 블루버그닝(Bluebugging)과 장치를 원격으로 제어하는 블루스나핑(Bluesnarfing) 등이 있었다[6].

주요 취약점과 그에 따른 대응 조치는 다음과 같이 발전해 왔다.

현대의 블루투스 보안은 이러한 취약점들을 극복하기 위해 지속적으로 진화하고 있다. 블루투스 4.2와 블루투스 5에서는 LE Secure Connections가 도입되어 강력한 타원곡선 암호화를 사용한 페어링을 표준화했다. 이는 중간자 공격(Man-in-the-Middle Attack)에 대한 저항성을 크게 높였다. 사용자 차원에서는 불필요할 때 블루투스를 꺼두고, 장치 가시성을 '숨김'으로 설정하며, 출처를 알 수 없는 연결 요청을 수락하지 않는 것이 기본적인 보안 수칙이다. 또한 제조사는 발견된 취약점에 대한 펌웨어 업데이트를 신속하게 제공해야 한다.

블루투스 기술은 무선 오디오 장치 분야에서 가장 널리 채택된 표준 중 하나이다. 특히 A2DP 프로필을 통해 고품질의 스테레오 오디오를 스트리밍하는 데 사용되며, 헤드셋과 이어폰 시장을 주도한다. 최신 버전의 블루투스는 낮은 지연 시간(레이턴시)과 향상된 음질을 제공하는 aptX나 AAC 같은 고급 오디오 코덱을 지원하여 사용자 경험을 개선한다.

주요 오디오 장치 유형은 다음과 같다.

트루 와이어리스 스테레오 기술의 등장으로 좌우 채널이 독립적으로 연결되는 완전 무선 이어폰이 보편화되었다. 또한, 액티브 노이즈 캔슬링 기능을 탑재한 제품들은 블루투스 연결을 통해 외부 소음을 효과적으로 차단한다. 스마트폰이 주요 오디오 소스로 자리 잡으면서, 블루투스 오디오 장치는 필수적인 주변기기가 되었다.

블루투스 오디오의 기술 발전은 주로 전력 효율성, 연결 안정성, 음질 향상에 초점을 맞춘다. 블루투스 LE 오디오는 기존 클래식 블루투스 오디오에 비해 전력 소모를 크게 줄여 배터리 수명을 연장하고, 멀티스트림 오디오를 통해 하나의 소스를 여러 장치에 동시에 전송할 수 있다[7]. 이는 사용자 편의성을 높이는 중요한 진전이다.

웨어러블 기기는 블루투스 기술의 핵심 응용 분야 중 하나로, 주로 블루투스 저전력 기술을 기반으로 한다. 스마트워치, 피트니스 트래커, 무선 이어폰, 스마트 안경 등이 대표적이다. 이들 장치는 주변의 스마트폰이나 태블릿과 지속적으로 데이터를 교환하면서도 배터리 수명을 길게 유지해야 하므로, 낮은 전력 소모가 필수적이다. 블루투스 4.0부터 도입된 BLE는 이러한 요구를 충족시키며, 장치가 대부분의 시간을 절전 모드로 유지하다가 필요할 때만 짧은 데이터 패킷을 전송하는 방식으로 작동한다.

주요 사용 사례로는 건강 및 활동 데이터의 동기화가 있다. 스마트워치나 밴드는 심박수, 걸음 수, 수면 패턴, 소모 칼로리 등의 데이터를 수집한 후, 블루투스를 통해 스마트폰의 관련 앱으로 전송한다. 또한, 스마트폰의 알림(문자 메시지, 전화, 일정)을 웨어러블 기기로 전달하여 사용자가 즉시 확인할 수 있게 한다. 무선 이어폰의 경우, A2DP 프로필을 통해 고음질 오디오를 스트리밍하고, HFP 프로필을 통해 통화를 처리한다.

블루투스 5.x 버전 이후로는 연결 범위, 데이터 전송 속도, 메시지 용량이 향상되어 웨어러블 기기의 성능과 활용도가 더욱 높아졌다. 예를 들어, 더 넓은 범위에서도 스마트폰과의 연결이 안정적으로 유지되거나, 스마트워치를 통해 더 풍부한 콘텐츠를 전송할 수 있게 되었다. 또한, 메쉬 네트워킹 기술의 발전은 여러 웨어러블 및 IoT 장치가 하나의 네트워크를 형성하는 스마트 홈 환경에서의 역할을 확대하고 있다.

스마트 홈 환경에서 블루투스는 저전력, 저비용, 그리고 상대적으로 간단한 연결 설정 덕분에 다양한 장치 간의 근거리 통신 표준으로 널리 채택되었다. 특히 블루투스 저에너지 기술의 등장 이후, 배터리 수명이 중요한 가전제품과 센서 장치에 매우 적합한 기술로 자리 잡았다. 스마트 홈 허브나 스마트폰이 중앙 제어 장치 역할을 하며, 여러 주변 장치들과 메시 네트워크를 형성하여 통신 범위를 확장하고 안정성을 높이는 경우가 많다.

주요 응용 사례로는 스마트 조명, 스마트 도어록, 환경 센서, 스마트 플러그 등이 있다. 예를 들어, 블루투스를 탑재한 전구나 조명 스위치는 스마트폰 앱을 통해 직접 제어하거나, 음성 비서와 연동하여 음성 명령으로 조절할 수 있다. 스마트 도어록은 블루투스를 통해 스마트폰의 디지털 키로 문을 열고 잠글 수 있으며, 출입 기록을 관리한다. 온도계나 습도계, 공기질 센서와 같은 환경 센서들도 실시간 데이터를 블루투스를 통해 중앙 장치나 폰으로 전송한다.

블루투스 메시 네트워킹은 스마트 홈에서 중요한 진전이다. 이 기술을 통해 각 블루투스 장치가 중계기 역할을 하여 신호를 전달함으로써, 통신 범위를 극적으로 확장하고 단일 장치 고장에 따른 네트워크 단절을 방지한다. 이는 특히 Zigbee나 Z-Wave 같은 경쟁 스마트 홈 프로토콜이 가진 주요 강점을 블루투스 영역으로 가져온 것이다. 그러나 대용량 데이터 전송이나 장거리 통신에는 한계가 있어, Wi-Fi나 셀룰러 네트워크와 같은 다른 기술과 협업하는 하이브리드 시스템이 구축되기도 한다.

Wi-Fi는 블루투스와 마찬가지로 무선 근거리 통신망 기술이지만, 일반적으로 더 높은 데이터 전송률과 더 넓은 범위를 제공합니다. Wi-Fi는 주로 인터넷 접속을 위한 로컬 에어리어 네트워크 구축에 사용되지만, Wi-Fi Direct는 라우터나 액세스 포인트 없이도 기기 간 직접 연결을 가능하게 하는 표준입니다. 이는 파일 전송이나 화면 미러링과 같은 피어 투 피어 통신에 적합합니다.

Wi-Fi Direct와 블루투스는 모두 단거리 무선 연결을 제공하지만, 기술적 특성과 주요 용도에서 차이를 보입니다. 다음 표는 두 기술의 주요 비교점을 보여줍니다.

따라서, 고속으로 대용량 데이터를 전송해야 하거나 더 넓은 범위에서 연결이 필요한 경우에는 Wi-Fi Direct가 유리합니다. 반면, 배터리 수명이 중요하고 지속적인 저전력 연결이 필요한 헤드셋, 키보드, 스마트워치 등의 장치에는 블루투스가 더 적합합니다. 두 기술은 상호 보완적으로 사용되며, 많은 현대 기기들은 두 가지 방식을 모두 지원합니다.

Zigbee는 저전력, 저비용, 저속도의 무선 메시 네트워크를 구축하기 위해 설계된 통신 표준이다. 주로 스마트 홈 자동화, 산업 제어, 센서 네트워크와 같은 응용 분야에서 사용된다. IEEE 802.15.4 표준을 기반으로 한 물리 계층과 매체 접근 제어 계층을 사용하며, 그 위에 Zigbee 고유의 네트워크 및 응용 계층이 정의되어 있다.

Zigbee 네트워크는 스타 토폴로지, 트리 토폴로지, 메시 토폴로지를 지원하며, 특히 메시 네트워크로 구성될 경우 각 장치(노드)가 중계기 역할을 하여 통신 범위를 확장하고 신뢰성을 높인다. 네트워크 내 장치는 코디네이터, 라우터, 엔드 디바이스로 구분된다. 코디네이터는 네트워크를 시작하고 관리하는 하나의 핵심 장치이며, 라우터는 데이터를 중계하고 엔드 디바이스는 최소한의 전력으로 동작하는 단말 장치이다.

블루투스와의 주요 차이점은 다음과 같다.

Zigbee는 스레드와 같은 경쟁 프로토콜과도 경쟁 관계에 있다. 스레드는 IPv6를 기반으로 한 메시 네트워크 프로토콜로, Zigbee보다 더 개방적인 인터넷 프로토콜 스택과의 호환성에 중점을 둔다. Zigbee Alliance는 2021년 커넥티드 스탠다드 얼라이언스(CSA)로 통합되어, Matter라는 새로운 스마트 홈 표준을 개발하는 데 주력하고 있다. Matter는 Zigbee의 기술적 경험을 바탕으로 Wi-Fi, 스레드 등 다른 프로토콜과의 상호 운용성을 보장하는 것을 목표로 한다.

초광대역은 매우 짧은 펄스를 사용해 넓은 주파수 대역에 걸쳐 데이터를 전송하는 무선 통신 기술이다. 일반적으로 3.1GHz에서 10.6GHz 사이의 주파수를 사용하며, 그 대역폭이 중심 주파수의 20% 이상이거나 최소 500MHz 이상이어야 한다는 정의를 따른다. 이 넓은 대역폭은 매우 정밀한 위치 추적과 도달 시간 측정을 가능하게 하며, 동시에 낮은 전력 밀도로 인해 기존 무선 시스템과의 간섭이 적다는 특징을 가진다.

블루투스와의 주요 차이점은 정확한 위치 인식 능력에 있다. 블루투스, 특히 블루투스 저에너지 기반의 비콘 기술은 근접 감지에는 유용하지만, 수십 센티미터 이내의 정밀한 실내 위치 파악에는 한계가 있다. 반면 초광대역은 펄스의 도달 시간 차이를 분석해 수 센티미터 수준의 정밀도로 거리와 방향을 동시에 측정할 수 있다. 이는 실내 내비게이션, 물건 찾기, 디지털 키, 그리고 증강 현실과 같은 응용 분야에서 결정적인 장점으로 작용한다.

다음 표는 블루투스와 초광대역의 주요 특성을 비교한 것이다.

두 기술은 상호 보완적으로 사용되는 경향이 강하다. 예를 들어, 스마트폰이 블루투스를 사용해 주변 장치를 발견하고 저전력으로 연결을 설정한 후, 초광대역을 활용해 문을 열기 위한 정확한 위치와 거리를 확인하는 방식이다. 최근의 스마트폰과 태그 장치는 두 무선 기술을 모두 탑재해 편의성과 정밀성을 동시에 제공하는 추세이다.