Bluetooth Low Energy (BLE) là gì? Những điều bạn chưa biết về BLE

BLE hay Bluetooth Low Energy là công nghệ tiên tiến cho phép các thiết bị giao tiếp với nhau mà không cần cáp. Công nghệ này đã tạo ra nhiều tiện ích cho người dùng trong học tập và làm việc. Bài viết sau sẽ chia sẻ thêm thông tin chi tiết về công nghệ truyền thông mới này, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của nó.

BLE là gì?

BLE là viết tắt của cụm từ tiếng Anh Bluetooth Low Energy hay nhiều người thường gọi là Bluetooth LE. Đây là công nghệ cho phép các thiết bị giao tiếp với nhau mà không cần cáp ở mức công suất thấp. Các thiết bị thông minh có thể kết nối với nhau ở khoảng cách gần bằng công nghệ này.

Một số thiết bị mà người dùng thường sử dụng hàng ngày như đồng hồ thông minh, điện thoại thông minh, tai nghe không dây, máy tính, máy theo dõi hoạt động thể thao, v.v. có thể sử dụng công nghệ Bluetooth năng lượng thấp để giao tiếp với nhau.

BLE là một chuẩn Bluetooth mới được SIG “xác định” với trọng tâm là cải thiện hiệu quả năng lượng trong quá trình truyền dữ liệu. Bluetooth Low Energy cũng có thể được triển khai trong nhiều lĩnh vực như thể thao, sức khỏe, giải trí gia đình, an ninh, IoT, công nghiệp thông minh, tự động hóa gia đình, v.v. Ngoài ra, nó còn được áp dụng cho nhiều thiết bị như máy tính xách tay và điện thoại thông minh mà bạn sử dụng hàng ngày.

Thông thường, Apple đã áp dụng công nghệ Bluetooth LE cho các phiên bản iPhone của mình như iPhone 4s ra mắt năm 2011. Hầu hết các thiết bị iOS và Android trên thị trường hiện nay đều sử dụng Bluetooth LE để tương tác và giao tiếp nhanh chóng với các thiết bị khác. Sự phổ biến của điện thoại thông minh đã tạo tiền đề cho công nghệ giao tiếp này phát triển nhanh hơn nữa.

BLE hoạt động như thế nào

Bluetooth Low Energy hiện định nghĩa cấu trúc thông tin được trao đổi với nhau dựa trên cấu trúc dữ liệu phân cấp. Cụ thể, một thiết bị Bluetooth Low Energy sẽ hoạt động như một thiết bị ngoại vi để các thuộc tính và dịch vụ của nó có thể được áp dụng để giao tiếp và tương tác với các thiết bị khác.

Thuộc tính thiết bị được xác định dựa trên hồ sơ GATT (thuộc tính chung). Mỗi thuộc tính biểu thị một giá trị dưới dạng một gói thông tin nhỏ và có thể thay đổi theo thời gian.

Ngoài ra, các thuộc tính được xác định thường sẽ chứa các giá trị ở chế độ đọc hoặc ghi. Các thiết bị ngoại vi chia sẻ các thuộc tính chế độ đọc sẽ truyền thông tin quan trọng đến hub trung tâm và gửi dữ liệu. Các thiết bị ngoại vi chia sẻ các thuộc tính chế độ ghi sẽ có giao diện để nhận dữ liệu từ hub trung tâm.

Thông thường dữ liệu BLE sẽ được gửi và nhận dưới dạng các gói dữ liệu nhỏ. Trong Bluetooth LE 4.1 và 4.0, kích thước dữ liệu tối đa là 27 byte. Trong đó, gói dữ liệu này cũng chứa một tiêu đề 4 byte, làm cho tổng số gói tăng lên 31 byte.

Ưu điểm và nhược điểm của công nghệ BLE

Không phải tất cả các công nghệ đều mang lại lợi ích cho người dùng mà không có hạn chế. Công nghệ Bluetooth Low Energy cũng có những ưu điểm và hạn chế riêng như sau:

Lợi thế

• Đầu tiên, công nghệ này có mức tiêu thụ năng lượng tối thiểu. Nó cho phép các thiết bị hoạt động trong nhiều tháng đến nhiều năm chỉ với một cục pin. Điều này là nhờ cơ chế kích hoạt kết nối khi thông tin được truyền đến và đi, và sẽ tự động tắt khi không có thông tin nào được truyền đi.
• Các mô hình chip và dữ liệu dùng để thiết kế Bluetooth năng lượng thấp không quá đắt nên công nghệ BLE có chi phí khá thấp.
• Bluetooth LE hoạt động ở tần số băng tần ISM 2,4 GHz nên có thể tránh hiện tượng nhiễu giữa các thiết bị Bluetooth và Wifi.
• Quá trình thiết lập kết nối và truyền tải thông tin diễn ra khá nhanh, cụ thể chỉ mất khoảng 3ms.
• Hiện nay, hầu hết các điện thoại thông minh trên thị trường đều tích hợp công nghệ Bluetooth Low Energy nên có ưu điểm cao hơn so với các công nghệ khác.

Khuyết điểm

Sóng Bluetooth năng lượng thấp trong không gian có tần số điều chế là 1Mps. Nhưng thông số này thường thấp hơn trong thực tế do nhiều yếu tố ảnh hưởng.

Bluetooth Low Energy có thể truyền thông tin trong phạm vi tối đa 100m theo lý thuyết. Nhưng trên thực tế, công nghệ kết nối này chỉ có khả năng truyền thông tin trong phạm vi khoảng 30m và hiệu suất truyền ổn định nhất là khoảng 2 đến 5m. Các yếu tố ảnh hưởng đến khoảng cách truyền dữ liệu này là thiết kế ăng-ten, môi trường hoạt động, hướng thiết bị, chướng ngại vật, v.v.

Sự khác biệt giữa công nghệ BLE và Bluetooth

Bluetooth Low Energy và Bluetooth giống nhau ở chỗ mọi người có thể kết nối với các thiết bị quan trọng của họ cho mục đích thương mại hoặc cá nhân. Sự khác biệt giữa hai công nghệ này nằm ở cách dữ liệu được phân phối để tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng.

Bluetooth tiết kiệm năng lượng thường được sử dụng để tiết kiệm một lượng điện năng đáng kể nhưng nó có một số đặc điểm khác biệt so với công nghệ Bluetooth như thể hiện trong bảng sau:

Với những đặc điểm trên, công nghệ Bluetooth thường được sử dụng cho quá trình truyền tải, xử lý, trao đổi dữ liệu dung lượng lớn như hình ảnh, âm thanh, video,… Tuy nhiên, kết nối bằng công nghệ Bluetooth sẽ tiêu tốn nhiều điện năng hơn và giá thành cũng cao hơn.

Công nghệ Bluetooth LE phù hợp để kết nối và truyền dữ liệu ít hơn. Do đó, các thiết bị được kết nối với công nghệ này có thể hoạt động bằng pin trong thời gian dài với mức giá rẻ hơn Bluetooth vì không yêu cầu kết nối liên tục.

Có những loại thiết bị BLE nào?

Hiện nay, các thiết bị Bluetooth LE được chia thành 2 loại:

• Bluetooth Smart: Chỉ hoạt động với các thiết bị có hỗ trợ Bluetooth Smart hoặc Bluetooth Smart.
• Bluetooth Smart Ready: Có thể tương tác với các thiết bị như Bluetooth Smart Ready, Bluetooth Smart, Classic Bluetooth.

Các thiết bị như điện thoại thông minh, máy tính xách tay và máy tính bảng thường chỉ sử dụng chip Bluetooth Smart Ready.

BLE có thể áp dụng cho những thiết bị nào?

Công nghệ Bluetooth LE ra đời với kỳ vọng mang lại lợi ích to lớn cho người dùng thông qua các thiết bị IoT. Do đó, công nghệ này đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực với nhiều thiết bị thông minh như:

Phụ kiện sử dụng cho định vị và theo dõi

Bluetooth Low Energy được sử dụng để định vị chính xác các vật thể như Samsung Smart Tag, Apple Airtag. Đây là thiết bị có thể gắn vào nhiều loại vật thể khác nhau để người dùng có thể tìm thấy vật thể khi cần.

Nhà thông minh

Bluetooth LE cũng được áp dụng cho Smart Home để điều khiển các vật dụng trong nhà bằng điện thoại thông minh. Ví dụ, August Smart Lock có thể nhanh chóng biến điện thoại thông minh của bạn thành chìa khóa điện tử.

Vòng đeo tay thông minh

Công nghệ này cũng được ứng dụng vào vòng đeo tay thông minh để cung cấp chức năng theo dõi và ghi lại chế độ luyện tập, thể thao của mọi người. Đồng thời, nó cũng hỗ trợ đồng bộ hóa toàn bộ dữ liệu vào điện thoại thông minh.

Thiết bị CGMP

Trong lĩnh vực y tế, BLE cũng được ứng dụng vào CGMP để giúp mọi người dễ dàng theo dõi lượng Glucose của mình. Từ đó, bạn sẽ biết cách điều chỉnh chế độ ăn uống và luyện tập hàng ngày của mình.

Tiếp thị khu phố

Beacon là một lĩnh vực sử dụng công nghệ Bluetooth LE. Đây là công nghệ tiếp thị dựa trên vị trí và khoảng cách. Nó có thể xác định và gửi dữ liệu sản phẩm hoặc khuyến mại đến khách hàng ở gần cửa hàng thông qua điện thoại thông minh.

Quản lý tài sản

Bluetooth Low Energy cũng được sử dụng để theo dõi các vật phẩm vật lý. Do đó, nó được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực quản lý tài sản. Mỗi vật phẩm cần theo dõi sẽ được gắn một thẻ Bluetooth LE. Sau đó, các biểu tượng sẽ được xây dựng trên khắp các cơ sở để nhận mã ID của từng thẻ.

Theo dõi liên lạc

Để đảm bảo an toàn cho nhân viên, các doanh nghiệp đang cân nhắc các giải pháp dựa trên Bluetooth Năng lượng thấp để theo dõi nhân viên mà không cần sự cho phép.

Điều này có nghĩa là mọi người đến văn phòng sẽ được cấp một thẻ BLE và chỉ cần kích hoạt một lần để biên soạn thông tin về những người họ tiếp xúc và nơi họ đến. Nhưng điều đặc biệt là nó không lấy thông tin nhạy cảm được coi là xâm phạm quyền riêng tư. Ví dụ, nếu một nhân viên trong công ty bị bệnh, chúng tôi có thể dễ dàng xác định ai đã tiếp xúc và ở trong khu vực bị nhiễm bệnh.

Hiện nay, hệ thống trung tâm của Bluetooth LE là máy tính bảng, điện thoại thông minh, máy tính xách tay hỗ trợ các hệ điều hành phổ biến như Android, iOS, macOS, Windows Phone, Linux, Windows 10, Windows 8…

Bluetooth Low Energy có an toàn không?

Hầu hết các kết nối Bluetooth LE đều được mã hóa bằng mã hóa AES-128 đầu cuối. Điều này ngăn dữ liệu bị đọc nếu bị chặn. Mặc dù có thể xảy ra tấn công, nhưng chúng chỉ có thể được sử dụng trong thời gian ngắn giữa hai thiết bị Bluetooth Low Energy đang giao tiếp.

Phạm vi giới hạn của Bluetooth LE cũng được hưởng lợi từ tính bảo mật này. Ngay cả khi ai đó cố gắng tấn công các thiết bị Bluetooth Low Energy, họ cũng sẽ khó có thể đột nhập và đánh cắp thông tin.

Những thông tin trên đã cung cấp khá nhiều thông tin về công nghệ BLE đang được nhiều người quan tâm hiện nay. Đây là công nghệ mang lại nhiều lợi ích cho người dùng trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống. Mọi người nên tìm hiểu kỹ về công nghệ này để bắt kịp xu hướng sống hiện đại ngày nay.

Xem các bài viết liên quan: