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

BLE hay Bluetooth Low Energy là một công nghệ tiên tiến giúp các thiết bị có thể liên lạc với nhau mà không cần dây. Công nghệ này mang lại nhiều lợi ích trong học tập và công việc. Bài viết sau sẽ giải thích chi tiết hơn về công nghệ giao tiếp này, cùng với nguyên lý hoạt động và các ứng dụng của nó.

BLE là gì?

BLE là viết tắt của Bluetooth Low Energy hay còn gọi là Bluetooth LE. Đây là công nghệ cho phép các thiết bị giao tiếp với nhau mà không cần dây với mức tiêu thụ điện năng thấp. Các thiết bị thông minh có thể kết nối với nhau bằng công nghệ này.

Các thiết bị phổ biến như đồng hồ thông minh, điện thoại thông minh, tai nghe không dây, máy tính, và thiết bị theo dõi hoạt động thể thao được kết nối với nhau thông qua công nghệ Bluetooth Low Energy (BLE).

BLE là tiêu chuẩn Bluetooth mới được SIG định nghĩa, tập trung vào việc cải thiện hiệu suất sử dụng năng lượng trong việc truyền tải dữ liệu. Nó có thể áp dụng rộng rãi trong thể thao, sức khỏe, giải trí gia đình, bảo mật, IoT, công nghiệp thông minh, và tự động hóa gia đình. Ngoài ra, BLE cũng được tích hợp trên nhiều thiết bị như laptop và smartphone mà bạn sử dụng hàng ngày.

Ví dụ rõ nhất là Apple đã tích hợp công nghệ Bluetooth LE vào iPhone từ phiên bản 4s ra mắt vào 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 Smartphone đã thúc đẩy sự phát triển của công nghệ này ngày càng mạnh mẽ hơn.

Nguyên lý hoạt động của Bluetooth Low Energy

Bluetooth Low Energy hiện đang sử dụng cấu trúc dữ liệu dạng cây để trao đổi thông tin giữa các thiết bị. Mỗi thiết bị Bluetooth Low Energy hoạt động như một thiết bị ngoại vi, cung cấp các thuộc tính và dịch vụ để tương tác với các thiết bị khác.

Cấu hình GATT (Generic Attribute Profile) xác định các thuộc tính trên thiết bị, mỗi thuộc tính đại diện cho một gói thông tin nhỏ có thể thay đổi theo thời gian.

Các thiết bị ngoại vi chia sẻ các thuộc tính dưới hai hình thức: đọc và ghi. Thiết bị chia sẻ dưới hình thức đọc truyền tải thông tin đến trung tâm, trong khi chia sẻ dưới hình thức ghi nhận dữ liệu từ trung tâm.

Dữ liệu trong Bluetooth Low Energy được truyền tải dưới dạng gói tin nhỏ. Trong phiên bản Bluetooth LE 4.1 và 4.0, gói tin có kích thước tối đa là 27 byte, với tiêu đề kích thước 4 byte, tổng cộng là 31 byte.

Ưu điểm và nhược điểm của công nghệ Bluetooth Low Energy

Không phải công nghệ nào cũng mang lại lợi ích mà không có những hạn chế. Công nghệ Bluetooth Low Energy cũng có những ưu điểm và hạn chế riêng như sau:

Ưu điểm của Bluetooth Low Energy

Bluetooth Low Energy tiết kiệm năng lượng tối đa, cho phép thiết bị hoạt động trong vài tháng hoặc thậm chí vài năm chỉ với một viên pin. Điều này nhờ vào cơ chế kích hoạt kết nối khi có dữ liệu truyền đi và tự động tắt khi không có hoạt động.

Nhược điểm

Sóng của Bluetooth Low Energy trong không gian có tần số điều chế là 1Mps. Tuy nhiên, thực tế thường có yếu tố ảnh hưởng làm giảm thấp tham số này. 

Bluetooth Low Energy có thể truyền thông tin tối đa trong khoảng cách lý thuyết là 100m. Nhưng trong thực tế, công nghệ kết nối này chỉ có thể truyền tải thông tin trong khoảng cách 30m, với hiệu suất truyền tải ổn định nhất ở khoảng 2 đến 5m. Các yếu tố ảnh hưởng đến khoảng cách truyền tải dữ liệu bao gồm thiết kế anten, môi trường hoạt động, hướng thiết bị, và các vật cản,...

Sự khác biệt giữa công nghệ BLE và Bluetooth 

Bluetooth Low Energy và Bluetooth đều có điểm chung là người dùng có thể kết nối với các thiết bị quan trọng của họ cho cả mục đích thương mại và cá nhân. Điểm khác biệt giữa hai công nghệ này nằm ở cách phân phối dữ liệu để tối ưu hóa sử dụng năng lượng.

Bluetooth Low Energy thường được sử dụng để tiết kiệm điện năng đáng kể, nhưng nó cũng có một số đặc tính khác so với công nghệ Bluetooth, như được thể hiện trong bảng dưới đây:

Với những đặc tính này, công nghệ Bluetooth thường được sử dụng cho quá trình truyền tải, xử lý và trao đổi dữ liệu lớn như hình ảnh, âm thanh, v.v. Tuy nhiên, kết nối với công nghệ Bluetooth tiêu tốn nhiều điện hơn và có giá thành cao hơn.

Còn công nghệ Bluetooth LE thích hợp hơn cho việc kết nối và truyền tải dữ liệu ít hơn. Do đó, các thiết bị sử dụng công nghệ này có thể hoạt động lâu hơn với nguồn pin và có giá thành rẻ hơn Bluetooth, vì không yêu cầu kết nối liên tục.

Thiết bị BLE có những loại nào?

Hiện tại, các thiết bị Bluetooth LE được phân thành hai loại như sau:

Bluetooth thông minh: Chỉ tương thích với thiết bị Bluetooth Smart Ready hoặc Bluetooth Smart.

ble-5

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

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

Phụ kiện để định vị và theo dõi

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

Nhà thông minh

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

Vòng đeo tay thông minh

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

Thiết bị CGMP

Trong lĩnh vực sức khỏe, BLE cũng được áp dụng vào CGMP để giúp người dùng dễ dàng theo dõi mức độ glucose trong cơ thể. Điều này giúp bạn điều chỉnh chế độ ăn uống và luyện tập hàng ngày một cách hiệu quả.

Tiếp thị trong khu vực lân cận

Beacon là một lĩnh vực mà công nghệ Bluetooth LE được áp dụng. Đây là công nghệ giúp xác định vị trí và tiếp thị trong khu vực gần. Nó có khả năng xác định và gửi dữ liệu về sản phẩm hoặc khuyến mãi đến những khách hàng đang ở gần cửa hàng thông qua điện thoại thông minh.

Quản lý tài sản

Bluetooth Low Energy cũng được áp dụng để theo dõi các mục vật lý. Do đó, công nghệ này được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực quản lý tài sản. Mỗi mục cần theo dõi sẽ được gắn một thẻ Bluetooth LE riêng. Sau đó, các cơ sở sẽ được xây dựng để nhận và quản lý mã ID của từng thẻ.

Theo dõi liên hệ

Để đảm bảo an toàn cho nhân viên trong doanh nghiệp, họ đang xem xét các giải pháp sử dụng Bluetooth Low Energy để theo dõi nhân viên mà không cần phải ủy quyền.

Cụ thể, mỗi người đến văn phòng sẽ được cấp một thẻ BLE và chỉ cần kích hoạt một lần để tổng hợp thông tin về người họ tiếp xúc và nơi họ đi. Điều đặc biệt là không thu thập các thông tin nhạy cảm để đảm bảo sự riêng tư. Ví dụ, nếu có nhân viên nào đó trong công ty mắc bệnh, chúng ta có thể dễ dàng xác định ai đã tiếp xúc và có thể có nguy cơ nhiễm bệnh.

Hiện nay, các thiết bị trung tâm sử dụng Bluetooth LE như máy tính bảng, điện thoại thông minh và laptop hỗ trợ các hệ điều hành phổ biến như Android, iOS, macOS, Windows Phone, Linux, Windows 10, Windows 8...

Bluetooth Low Energy có tính bảo mật cao không?

Hầu hết các kết nối Bluetooth LE đều được mã hóa End-to-end AES-128 để ngăn chặn việc đọc trộm dữ liệu khi bị chặn. Mặc dù có thể xảy ra các cuộc tấn công, nhưng chỉ trong thời gian ngắn khi hai thiết bị Bluetooth Low Energy đang kết nối với nhau.

Phạm vi giới hạn của Bluetooth LE cũng được hưởng lợi từ tính bảo mật này. Dù có ai cố gắng tấn công vào các thiết bị Bluetooth Low Energy, họ cũng gặp khó khăn trong việc xâm nhập và đánh cắp thông tin.

Thông tin trên đã cung cấp rất nhiều về công nghệ BLE, đang thu hút sự quan tâm rất lớn hiện nay. Đây là công nghệ mang lại nhiều lợi ích cho người dùng trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống. Mọi người nên nghiên cứu kỹ về công nghệ này để theo kịp xu hướng sống hiện đại ngày nay.