Wi-Fi와 블루투스 동시 사용 + 4개 가상 인터페이스

8. Wi-Fi와 블루투스 동시 사용 + 4개 가상 인터페이스 ESP32는 Wi-Fi 스테이션 모드, 소프트AP 모드, Promiscuous 모드를 동시에 사용할 수 있고, 최대 4개의 가상 Wi-Fi 인터페이스를 생성할 수 있습니다. 블루투스 클래식과 BLE도 동시에 사용 가능합니다. 이를 활용하면 하나의 보드로 게이트웨이 + 블루투스 브리지 + 모니터링 역할을 동시에 할 수 있습니다.

 

ESP32 동시 통신 기능 상세 설명

1. 동시 사용 가능한 모드 조합

ESP32는 다음 모드들을 동시에 활성화할 수 있습니다:

시트

 

 

모드 조합설명

Wi-Fi STA + SoftAP	외부 Wi-Fi에 연결하면서 동시에 자체 AP 운영
Wi-Fi + Bluetooth Classic	Wi-Fi 통신 + 블루투스 2.0 장치 연결
Wi-Fi + BLE	Wi-Fi 통신 + 블루투스 저전력 기기 연결
Wi-Fi + BT Classic + BLE	세 가지 모드 모두 동시 활성화
Promiscuous 모드	주변 모든 패킷 스니핑 (보안/분석용)

2. 가상 인터페이스 (VIF - Virtual Interface)

ESP32는 최대 4개의 가상 Wi-Fi 인터페이스를 생성할 수 있습니다:

• STA 인터페이스 (1개): 외부 Wi-Fi 라우터에 연결
• SoftAP 인터페이스 (1개): 자체 AP 운영 (최대 10개 클라이언트)
• Promiscuous 인터페이스 (1개): 패킷 스니핑
• 추가 STA 인터페이스 (1개): 다른 Wi-Fi 네트워크 동시 연결

3. 실용적 활용 시나리오

 

이미지 1: ESP32 Wi-Fi + Bluetooth 듀얼 모드 아키텍처 ESP32 보드 내부의 4개 모듈(Wi-Fi STA, SoftAP, BLE, BT Classic)과 외부 기기들의 연결 구조를 보여줍니다. 2.4GHz 공유 안테나, 각 프로토콜별 연결 방식, 그리고 클라우드 연결까지 한눈에 확인할 수 있습니다.

 

 

실제 사용 예제

예제 1: Wi-Fi STA + SoftAP + BLE 동시 사용 (Arduino IDE)

#include <WiFi.h>
#include <BLEDevice.h>
#include <BLEServer.h>

// ========== Wi-Fi 설정 ==========
const char* STA_SSID = "YourHomeWiFi";
const char* STA_PASSWORD = "YourPassword";

const char* AP_SSID = "ESP32_Gateway";
const char* AP_PASSWORD = "12345678";

// ========== BLE 설정 ==========
#define SERVICE_UUID        "4fafc201-1fb5-459e-8fcc-c5c9c331914b"
#define CHARACTERISTIC_UUID "beb5483e-36e1-4688-b7f5-ea07361b26a8"

BLEServer *pServer = NULL;
BLECharacteristic *pCharacteristic = NULL;

// Wi-Fi 이벤트 핸들러
void WiFiEvent(WiFiEvent_t event) {
  switch(event) {
    case SYSTEM_EVENT_STA_GOT_IP:
      Serial.print("STA IP: ");
      Serial.println(WiFi.localIP());
      break;
    case SYSTEM_EVENT_AP_STACONNECTED:
      Serial.println("AP에 클라이언트 연결됨");
      break;
    case SYSTEM_EVENT_AP_STADISCONNECTED:
      Serial.println("AP 클라이언트 연결 해제");
      break;
  }
}

// BLE 콜백
class MyCallbacks: public BLECharacteristicCallbacks {
  void onWrite(BLECharacteristic *pCharacteristic) {
    std::string value = pCharacteristic->getValue();
    if (value.length() > 0) {
      Serial.print("BLE 데이터 수신: ");
      Serial.println(value.c_str());
      
      // 수신한 데이터를 Wi-Fi로 전송 (예: HTTP POST)
      // sendToCloud(value);
    }
  }
};

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  
  // Wi-Fi 이벤트 등록
  WiFi.onEvent(WiFiEvent);
  
  // 1. Wi-Fi STA 모드 설정 (인터넷 연결)
  WiFi.mode(WIFI_AP_STA);  // 동시 모드 활성화!
  WiFi.begin(STA_SSID, STA_PASSWORD);
  
  // 2. SoftAP 모드 설정 (로컬 기기 연결)
  WiFi.softAP(AP_SSID, AP_PASSWORD);
  Serial.print("AP IP: ");
  Serial.println(WiFi.softAPIP());
  
  // 3. BLE 초기화
  BLEDevice::init("ESP32_Gateway");
  pServer = BLEDevice::createServer();
  BLEService *pService = pServer->createService(SERVICE_UUID);
  
  pCharacteristic = pService->createCharacteristic(
    CHARACTERISTIC_UUID,
    BLECharacteristic::PROPERTY_READ |
    BLECharacteristic::PROPERTY_WRITE
  );
  pCharacteristic->setCallbacks(new MyCallbacks());
  pCharacteristic->setValue("Hello BLE");
  
  pService->start();
  
  BLEAdvertising *pAdvertising = BLEDevice::getAdvertising();
  pAdvertising->addServiceUUID(SERVICE_UUID);
  pAdvertising->start();
  
  Serial.println("ESP32 Gateway 준비 완료!");
  Serial.println("- Wi-Fi STA: 인터넷 연결");
  Serial.println("- Wi-Fi AP: 로컬 네트워크 192.168.4.1");
  Serial.println("- BLE: 저전력 기기 통신");
}

void loop() {
  // STA 연결 상태 확인
  if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) {
    // 인터넷 연결된 상태에서 작업
  }
  
  // AP 연결된 클라이언트 수 확인
  int apClients = WiFi.softAPgetStationNum();
  Serial.printf("AP 클라이언트: %d\n", apClients);
  
  delay(5000);
}

 

 

예제 2: Promiscuous 모드로 패킷 스니핑 (보안 모니터링)

 

#include "esp_wifi.h"

// Wi-Fi 채널 설정
#define CHANNEL 1

// 패킷 구조체
typedef struct {
  uint8_t mac[6];
  int8_t rssi;
  uint8_t channel;
} wifi_client_t;

// Promiscuous 콜백
void promiscuous_callback(void *buf, wifi_promiscuous_pkt_type_t type) {
  wifi_promiscuous_pkt_t *pkt = (wifi_promiscuous_pkt_t *)buf;
  
  // 패킷 길이 확인
  int len = pkt->rx_ctrl.sig_len;
  uint8_t *data = pkt->payload;
  
  // 802.11 프레임 타입 확인
  uint8_t frame_type = data[0] & 0xFC;
  
  // Probe Request 감지 (기기 스캐닝 중)
  if (frame_type == 0x40) { // Probe Request
    Serial.print("Probe Request 감지! MAC: ");
    for (int i = 10; i < 16; i++) {
      Serial.printf("%02X:", data[i]);
    }
    Serial.printf(" RSSI: %d dBm\n", pkt->rx_ctrl.rssi);
  }
  
  // Beacon 프레임 감지 (주변 AP 목록)
  if (frame_type == 0x80) { // Beacon
    Serial.print("Beacon: ");
    // SSID 추출 (데이터 오프셋 24부터)
    int ssid_len = data[37];
    for (int i = 0; i < ssid_len && i < 32; i++) {
      Serial.print((char)data[38 + i]);
    }
    Serial.printf(" (Ch:%d, RSSI:%d)\n", 
      pkt->rx_ctrl.channel, pkt->rx_ctrl.rssi);
  }
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  
  // Wi-Fi 초기화
  WiFi.mode(WIFI_MODE_STA);
  WiFi.disconnect();
  
  // Promiscuous 모드 활성화
  esp_wifi_set_promiscuous(true);
  esp_wifi_set_promiscuous_rx_cb(&promiscuous_callback);
  
  // 채널 설정
  esp_wifi_set_channel(CHANNEL, WIFI_SECOND_CHAN_NONE);
  
  Serial.println("Promiscuous 모드 시작 - 주변 패킷 스니핑 중...");
}

void loop() {
  // 채널 호핑 (1~13 채널 순회)
  static uint8_t channel = 1;
  esp_wifi_set_channel(channel, WIFI_SECOND_CHAN_NONE);
  channel = (channel % 13) + 1;
  delay(200);
}

 

 

예제 3: Bluetooth Classic + BLE 동시 사용 (오디오 + 센서)

 

#include <BluetoothSerial.h>
#include <BLEDevice.h>
#include <BLEServer.h>

BluetoothSerial SerialBT;  // Bluetooth Classic (SPP)

// BLE 설정
#define BLE_SERVICE_UUID "180D"  // Heart Rate Service
#define BLE_CHAR_UUID "2A37"

BLECharacteristic *hrCharacteristic;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  
  // 1. Bluetooth Classic (오디오/데이터 통신용)
  SerialBT.begin("ESP32_Audio");  // 블루투스 기기 이름
  Serial.println("Bluetooth Classic 시작");
  
  // 2. BLE (센서 데이터용)
  BLEDevice::init("ESP32_Sensor");
  BLEServer *pServer = BLEDevice::createServer();
  BLEService *pService = pServer->createService(BLE_SERVICE_UUID);
  
  hrCharacteristic = pService->createCharacteristic(
    BLE_CHAR_UUID,
    BLECharacteristic::PROPERTY_NOTIFY
  );
  
  pService->start();
  
  BLEAdvertising *pAdvertising = BLEDevice::getAdvertising();
  pAdvertising->addServiceUUID(BLE_SERVICE_UUID);
  pAdvertising->start();
  
  Serial.println("BLE Heart Rate 서비스 시작");
}

void loop() {
  // Bluetooth Classic으로 데이터 수신
  if (SerialBT.available()) {
    String data = SerialBT.readString();
    Serial.print("BT Classic 수신: ");
    Serial.println(data);
  }
  
  // BLE로 센서 데이터 전송 (예: 심박수)
  static uint8_t heartRate = 60;
  uint8_t hrValue[2] = {0x06, heartRate};  // Flags + 값
  hrCharacteristic->setValue(hrValue, 2);
  hrCharacteristic->notify();
  
  heartRate = 60 + random(0, 40);  // 60~100 BPM 시뮬레이션
  
  delay(1000);
}

 

 

예제 4: 완전한 IoT 게이트웨이 (ESP-IDF 프레임워크)

 

#include "esp_wifi.h"
#include "esp_event.h"
#include "esp_bt.h"
#include "esp_ble_mesh.h"

// 동시 모드 설정
void init_dual_mode() {
    // 1. Wi-Fi 초기화 (STA + AP 동시)
    wifi_init_config_t cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT();
    ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_init(&cfg));
    
    // STA 설정
    wifi_config_t sta_config = {
        .sta = {
            .ssid = "HomeWiFi",
            .password = "password",
        },
    };
    
    // AP 설정
    wifi_config_t ap_config = {
        .ap = {
            .ssid = "ESP_Gateway",
            .password = "12345678",
            .max_connection = 4,
            .authmode = WIFI_AUTH_WPA_WPA2_PSK,
        },
    };
    
    ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_APSTA));
    ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_config(ESP_IF_WIFI_STA, &sta_config));
    ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_config(ESP_IF_WIFI_AP, &ap_config));
    ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_start());
    
    // 2. 블루투스 초기화 (Classic + BLE 동시)
    esp_bt_controller_config_t bt_cfg = BT_CONTROLLER_INIT_CONFIG_DEFAULT();
    ESP_ERROR_CHECK(esp_bt_controller_init(&bt_cfg));
    
    // Dual Mode 활성화
    ESP_ERROR_CHECK(esp_bt_controller_enable(ESP_BT_MODE_BTDM));
    
    // BLE Mesh 초기화 (메시 네트워크용)
    ESP_ERROR_CHECK(esp_ble_mesh_init(&provision, &composition));
}

// 데이터 브리지: BLE → Wi-Fi
void ble_to_wifi_bridge(uint8_t *data, uint16_t len) {
    if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) {
        // HTTP POST로 클라우드 전송
        // 또는 MQTT Publish
    }
}

// 데이터 브리지: Wi-Fi → BLE
void wifi_to_ble_bridge(uint8_t *data, uint16_t len) {
    // BLE Notification으로 전송
    esp_ble_gatts_send_indicate(gatts_if, conn_id, 
        char_handle, len, data, false);
}

 

 

주의사항 및 성능 팁

시트

 

 

항목설명

메모리 사용	동시 모드 시 RAM 사용량이 크게 증가합니다. PSRAM(외부 RAM) 사용을 권장합니다.
CPU 부하	Wi-Fi + BT 동시 사용 시 CPU 코어 하나가 Radio Driver를 독점합니다. FreeRTOS 태스크 우선순위를 조정하세요.
전력 소모	동시 모드 시 전류 소모가 150~250mA에 달합니다. 배터리 사용 시 주의하세요.
안테나 공유	Wi-Fi와 블루투스가 동일한 2.4GHz 안테나를 공유합니다. TDMA 방식으로 시간 분할 사용합니다.
채널 충돌	Wi-Fi와 BLE 모두 2.4GHz 대역을 사용하므로, Wi-Fi 채널 1/6/11과 BLE 채널 간 간섭에 주의하세요.

 

실제 활용 아키텍처 예시

이미지 2: ESP32 데이터 브리지 흐름도 BLE 센서에서 수집한 데이터가 ESP32 게이트웨이를 거쳐 Wi-Fi로 클라우드에 전송되는 전체 흐름을 보여줍니다. BLE RX → Process → Wi-Fi TX → MQTT Publish 단계와 함께, BT Speaker를 통한 알림 및 Smartphone을 통한 설정/모니터링 연결도 포함되어 있습니다.

 

이러한 동시 모드 기능을 활용하면 단일 ESP32 보드로 Wi-Fi 게이트웨이 + 블루투스 브리지 + 로컬 AP + 보안 모니터 역할을 모두 수행할 수 있습니다.