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

BLE hay Bluetooth Low Energy là một công nghệ tiên tiến giúp những thiết bị có thể giao tiếp với nhau mà không cần dây cáp. Công nghệ này đã tạo ra nhiều điểm tiện lợi cho người dùng trong học tập và công việc. Bài viết sau sẽ chia sẻ chi tiết hơn về công nghệ giao tiếp mới này cùng nguyên lý hoạt động và ứng dụng của nó.

BLE là gì?

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

Một vài thiết bị mà người dùng hay sử dụng mỗi ngày như đồng hồ thông minh, điện thoại thông minh, tai nghe không dây, máy tính, thiết bị theo dõi hoạt động thể thao,… có thể dùng công nghệ Bluetooth Low Energy để giao tiếp qua lại với nhau.

BLE là một tiêu chuẩn Bluetooth mới được SIG “định danh” với việc tập trung vào cải thiện hiệu suất dùng năng lượng trong quá trình truyền tải dữ liệu. Bluetooth Low Energy còn có thể triển khai trong nhiều lĩnh vực như thể dục thể thao, sức khỏe, giải trí gia đình, bảo mật, IoT, công nghiệp thông minh, tự động hóa trong gia đình,… Ngoài ra nó cũng được áp dụng trên nhiều thiết bị như laptop, smartphone mà bạn sử dụng hàng ngày.

Điển hình là hãng Apple đã ứng dụng công nghệ Bluetooth LE vào những phiên bản điện thoại iPhone của mình như iPhone 4s ra mắt vào năm 2011. Hầu hết những thiết bị iOS và Android trong thị trường ngày nay đều đang dùng Bluetooth LE để tương tác, giao tiếp nhanh chóng với những thiết bị khác. Sự thịnh hành của Smartphone đã tạo tiền đề cho công nghệ giao tiếp này ngày càng phát triển vượt bậc hơn nữa.

Nguyên lý hoạt động của BLE

Bluetooth Low Energy hiện đang xác định cấu trúc các thông tin trao đổi với nhau dựa trên cấu trúc dữ liệu dạng phân cấp. Cụ thể là một thiết bị Bluetooth Low Energy sẽ hoạt động với vai trò của thiết bị ngoại vi để các thuộc tính, dịch vụ của nó để ứng dụng vào giao tiếp, tương tác với những thiết bị khác. 

Những thuộc tính trên thiết bị sẽ được xác định dựa vào cấu hình GATT (thuộc tính chung). Từng thuộc tính sẽ thể hiện giá trị dưới hình thức gói nhỏ thông tin và có khả năng thay đổi qua thời gian.

Ngoài ra, những thuộc tính được xác định thường sẽ chứa những giá trị theo kiểu ghi hoặc kiểu đọc. Thiết bị ngoại vi nào chia sẻ thuộc tính theo kiểu đọc sẽ truyền tải các thông tin quan trọng cho trung tâm và gửi các dữ liệu đi. Còn những thiết bị ngoại vi chia sẻ thuộc tính theo kiểu ghi sẽ có giao diện nhận các dữ liệu từ trung tâm.

Thông thường dữ liệu BLE sẽ được gửi đi và nhận với hình thức gói nhỏ dữ liệu. Trong Bluetooth LE 4.1 và 4.0 thì kích thước dữ liệu cao nhất là 27 byte. Trong đó, gói dữ liệu này còn chứa tiêu đề có kích thước 4 byte làm cho tổng gói tăng lên 31 byte.

Ưu điểm và nhược điểm của công nghệ BLE

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

Ưu điểm

• Đầu tiên là công nghệ này có mức tiêu hao năng lượng tối thiểu. Nó cho phép các thiết bị có thể vận hành trong vài tháng đến vài năm với duy nhất 1 viên pin. Điều này nhờ vào cơ chế kích hoạt kết nối khi có thông tin được truyền đến và đi, đồng thời nó sẽ tự tắt khi không có thông tin truyền tải.
• Các mô hình chip và dữ liệu sử dụng để thiết kế Bluetooth Low Energy có giá cả không quá đắt nên công nghệ BLE có giá khá thấp.
• Bluetooth LE vận hành ở tần số là 2.4 GHz ISM Band nên có thể tránh tình trạng nhiễu sóng giữa các thiết bị Bluetooth và Wifi.
• Quá trình thiết lập khả năng kết nối và truyền tải thông tin khá nhanh, cụ thể là chỉ mất khoảng 3ms.
• Hiện nay hầu hết những chiếc Smartphone trên thị trường đều tích hợp công nghệ Bluetooth Low Energy nên sở hữu ưu thế cao hơn các công nghệ khác. 

Nhược điểm

Sóng của Bluetooth Low Energy trong không gian có tần số điều chế là 1Mps. Nhưng tham số này trên thực tế thường thấp hơn do nhiều yếu tố ảnh hưởng. 

Bluetooth Low Energy có thể truyền tải thông tin trong khoảng cách lớn nhất là 100m theo lý thuyết. Nhưng theo thực tế thì công nghệ kết nối này chỉ có khả năng truyền tải được thông tin trong khoảng 30m và hiệu suất truyền tải ổn định nhất ở khoảng 2 đến 5m. Những nhân tố tác động đến khoảng cách truyền tải dữ liệu này là thiết kế anten, môi trường hoạt động, hướng thiết bị, vật cản,…

Điểm khác nhau giữa công nghệ BLE và Bluetooth 

Bluetooth Low Energy và Bluetooth đều giống nhau ở điểm là mọi người có thể kết nối với những thiết bị quan trọng của họ nhằm mục đích thương mại hay cá nhân. Sự khác nhau giữa hai công nghệ này là ở cách phân phối các dữ liệu để tối ưu năng lượng sử dụng.

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

Với những đặc điểm trên, công nghệ Bluetooth thường dùng cho quá trình truyền tải, xử lý, trao đổi lượng dữ liệu lớn như hình ảnh, âm thanh, video vào… Nhưng việc kết nối với công nghệ Bluetooth sẽ tốn điện năng nhiều hơn và giá cả cũng cao hơn.

Còn công nghệ Bluetooth LE sẽ thích hợp với việc kết nối và truyền tải ít dữ liệu hơn. Vì vậy mà những thiết bị kết nối với công nghệ này có thể hoạt động với năng lượng bằng pin trong thời gian dài với giá cả rẻ hơn Bluetooth bởi vì nó không đòi hỏi phải thực hiện kết nối liên tục.

Thiết bị BLE có những loại nào?

Hiện nay những thiết bị Bluetooth LE được chia thành 2 loại là:

• Bluetooth Smart: Nó chỉ có tương tác với thiết bị Bluetooth Smart Ready hoặc Bluetooth Smart.
• Bluetooth Smart Ready: Nó có thể tương tác với những thiết bị như Bluetooth Smart Ready, Bluetooth Smart, Classic Bluetooth.

Những thiết bị như smartphone, laptop, tablet thường chỉ sử dụng loại chip Bluetooth Smart Ready.

BLE có thể ứng dụng trong thiết bị nào?

Công nghệ Bluetooth LE xuất hiện với kỳ vọng đem lại những lợi ích lớn cho người dùng qua những thiết bị IoT. Vì vậy mà công nghệ đã được ứng dụng trong đa dạng lĩnh vực với nhiều thiết bị thông minh như:

Phụ kiện dùng để định vị, theo dõi

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

Nhà thông minh

Bluetooth LE còn được ứng dụng vào Smart Home với việc điều khiển những đồ vật trong nhà bằng điện thoại thông minh. Ví dụ August Smart Lock có thể biến Smartphone của bạn thành chìa khóa điện tử nhanh chóng.

Vòng đeo tay thông minh

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

Thiết bị CGMP

Trong lĩnh vực sức khỏe thì BLE còn được áp dụng vào CGMP để giúp mọi người dễ dàng theo dõi lượng Glucose. Từ đó bạn sẽ biết cách điều tiết chế độ ăn uống và rèn luyện hàng ngày của mình.

Tiếp thị khu vực lân cận

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

Quản lý tài sản

Bluetooth Low Energy cũng được ứng dụng để theo dõi những hạng mục về vật lý. Vì vậy mà nó được sử dụng nhiều trong lĩnh vực quản lý tài sản. Từng mục cần phải theo dõi sẽ được cấp 1 thẻ Bluetooth LE. Tiếp đó thì những biểu tượng sẽ xây dựng khắp các cơ sở để tiếp nhận mã ID của từng thẻ. 

Theo dõi liên hệ

Để giữ an toàn cho nhân viên trong doanh nghiệp thì họ đang cân nhắc những giải pháp dựa vào Bluetooth Low Energy để theo dõi nhân viên mà không cần phải ủy quyền. 

Có nghĩa là những ai đến văn phòng đều sẽ được phát một thẻ BLE và chỉ cần hoạt động 1 lần để tổng hợp những thông tin về người họ tiếp xúc, nơi họ đi. Nhưng điểm đặc biệt là nó không lấy các thông tin nhạy cảm để bị coi là xâm phạm đời sống riêng tư. Chẳng hạn nếu có nhân viên nào đó trong công ty bị ốm thì chúng ta có thể xác định dễ dàng ai là người tiếp xúc và có trong khu vực 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 những 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 mọi kết nối Bluetooth LE đều được mã hóa theo dạng End-to-end AES-128. Việc này sẽ ngăn chặn dữ liệu bị đọc trộm nếu như nó bị chặn. Tuy những cuộc tấn công hoàn toàn có khả năng xảy ra những trường hợp này chỉ có thể diễn ra trong thời gian ngắn khi 2 thiết bị Bluetooth Low Energy đang thực hiện kết nối với nhau.

Phạm vi giới hạn của Bluetooth LE cũng được lợi từ tính bảo mật này. Dù có ai nỗ lực tấn công vào các thiết bị Bluetooth Low Energy thì đều khó có thể xâm nhập vào và đánh cắp thông tin.

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

Tham khảo bài viết liên quan:

• Bluetooth 5.0 là gì? Có đặc điểm gì nổi bật? Đem lại lợi ích gì?
• Hướng dẫn cách cài đặt Bluetooth Driver cho laptop nhanh chóng