BLE là gì ? Đặc điểm & cách thức hoạt động của công nghệ BLE

Nhắc đến công nghệ không dây phổ biến hiện nay thì không thể bỏ qua cái tên BLE (Bluetooth Low Energy). Đây là một công nghệ mạng không dây tiên tiến cho phép thiết bị hoạt động trong thời gian dài chỉ với một viên pin nhỏ. Cụ thể BLE là gì? Cách thức hoạt động của công nghệ BLE như thế nào? Có khác gì với Bluetooth Mesh không? Tất cả sẽ có ngay trong bài viết dưới đây. Theo dõi nhé!

BLE là gì ?

Công nghệ BLE là gì? BLE (Bluetooth Low Energy) có nguồn gốc từ Wibree được Nokia phát minh vào năm 2016. Sau đó, BLE được mua lại bởi tập đoàn Bluetooth SIG và trang bị phiên bản Bluetooth 4.0 vào năm 2010. Mục đích của việc này là giảm thiểu tiêu hao năng lượng khi kết nối giữa các thiết bị. Điều này sẽ tăng hiệu quả truyền tải và giúp người dùng gửi được nhiều dữ liệu quan trọng hơn.

Bluetooth Low Energy (BLE) là công nghệ giao tiếp không dây công suất thấp có thể được sử dụng trong khoảng cách ngắn để cho phép các thiết bị thông minh giao tiếp với nhau. Một số thiết bị bạn tương tác hàng ngày như điện thoại thông minh, đồng hồ thông minh, thiết bị theo dõi thể dục, tai nghe không dây và máy tính đang sử dụng BLE để tạo ra trải nghiệm liền mạch.

BLE có nhiều khả năng và được triển khai trong nhiều lĩnh vực như y tế, thể dục, an ninh, nhà thông minh…Nó cũng hoạt động trên các thiết bị quen thuộc hàng ngày như điện thoại thông minh và máy tính xách tay mà bạn đang sử dụng.

Điểm khác biệt giữa Bluetooth và BLE là gì ?

Bluetooth và BLE tương tự nhau ở điểm chúng giúp người dùng kết nối với các thiết bị yêu thích và quan trọng nhất của họ cho cả mục đích sử dụng tiêu dùng và thương mại. Sự khác biệt nằm ở cách họ phân phối dữ liệu để tiết kiệm năng lượng. Dưới đây là bảng so sánh của hai công nghệ này. Về bản chất, BLE sẽ phát triển trên nền tảng IoT chứ không phải bản nâng cấp của Bluetooth.

• Bluetooth liên kết mạng liên tục theo cả hai hướng. BLE chỉ giao tiếp theo từng đợt ngắn và một số kết nối BLE chỉ đi theo một hướng.
• Bluetooth thực hiện truyền dữ liệu với tốc độ 1-3MB. BLE được giới hạn ở 125KBs-2MBs.
• Bluetooth có khả năng thoại còn BLE thì không.
• Kết nối Bluetooth có độ trễ lên đến 100ms. Kết nối BLE có độ trễ là 6ms. Hãy nhớ rằng càng thấp càng tốt.
• Bluetooth sử dụng nguồn 1 Watt. BLE sử dụng từ 0.01 đến 0,5 Watts. Điều này có nghĩa là một số thiết bị BLE sử dụng ít năng lượng hơn 100 lần.

Theo đó, kết nối Bluetooth thông thường thường được sử dụng để xử lý, truyền và trao đổi một lượng lớn dữ liệu như video đầu vào, âm thanh và hình ảnh. Tuy nhiên, kết nối Bluetooth sẽ tiêu tốn nhiều điện năng hơn và tốn kém hơn.

Công nghệ BLE phù hợp với các ứng dụng không yêu cầu truyền tải lượng lớn dữ liệu. Do đó, thiết bị này có thể chạy bằng pin trong nhiều năm với chi phí thấp hơn Bluetooth vì nó không yêu cầu kết nối liên tục.

>>>Tìm hiểu thêm: Bộ điều khiển không dây Bluetooth chính hãng, giá tốt

Cách thức hoạt động của BLE như thế nào ?

Để các thiết bị hỗ trợ BLE có thể truyền dữ liệu cho nhau, trước tiên chúng phải tạo thành một kênh giao tiếp. Việc sử dụng API Bluetooth LE yêu cầu bạn khai báo một số quyền trong tệp kê khai của mình.

Sau khi ứng dụng của bạn có quyền sử dụng Bluetooth, ứng dụng của bạn cần truy cập BluetoothAdapter và xác định xem Bluetooth có khả dụng trên thiết bị hay không. Nếu Bluetooth khả dụng, thiết bị sẽ quét các thiết bị BLE lân cận. Khi một thiết bị được tìm thấy, các khả năng của thiết bị BLE được phát hiện bằng cách kết nối với máy chủ GATT trên thiết bị BLE. Sau khi kết nối được thực hiện, dữ liệu có thể được truyền sang thiết bị được kết nối dựa trên các tính năng và dịch vụ có sẵn.

Công nghệ BLE sử dụng cấu trúc dữ liệu phân cấp từ đó xác định cấu trúc trao đổi thông tin. Một thiết bị sử dụng BLE làm thiết bị ngoại vi quảng cáo các tính năng và dịch vụ của nó để nó có thể được sử dụng để giao tiếp với các thiết bị khác. Các thuộc tính này được xác định bằng cách sử dụng cấu hình GATT (Generic Attributes: thuộc tính chung). Hơn nữa, những đặc điểm này đại diện cho các giá trị dưới dạng các gói thông tin nhỏ, có thể thay đổi theo thời gian.

Các đặc tính của công nghệ BLE được xác định để giữ các giá trị theo kiểu ghi hoặc đọc. Đối với các thiết bị ngoại vi cung cấp giá trị theo cách ghi, thường có một giao diện để nhận dữ liệu từ một trung tâm. Đối với các thiết bị ngoại vi cung cấp đặc tính kiểu đọc, chúng thường tiết lộ thông tin cho trung tâm để gửi dữ liệu.

Một số thuật ngữ về BLE mà bạn không thể bỏ qua

Dưới đây là tóm tắt các thuật ngữ và khái niệm BLE chính:

• Cấu hình Thuộc tính Chung (GATT): Cấu hình GATT là một đặc điểm kỹ thuật chung để gửi và nhận các phần dữ liệu ngắn được gọi là “thuộc tính” qua liên kết BLE. Tất cả các cấu hình ứng dụng BLE hiện tại đều dựa trên GATT.
• Cấu hình: Bluetooth SIG xác định nhiều cấu hình cho các thiết bị BLE. Cấu hình là một thông số kỹ thuật về cách một thiết bị hoạt động trong một ứng dụng cụ thể. Lưu ý rằng một thiết bị có thể triển khai nhiều cấu hình. Ví dụ: một thiết bị có thể chứa máy đo nhịp tim và máy dò mức pin.
• Giao thức thuộc tính (ATT): GATT được xây dựng dựa trên Giao thức thuộc tính (ATT). Đây còn được gọi là GATT / ATT. ATT được tối ưu hóa để chạy trên các thiết bị BLE. Để đạt được điều này, nó sử dụng càng ít byte càng tốt. Mỗi thuộc tính được nhận dạng duy nhất bởi Mã định danh duy nhất toàn cầu (UUID), là định dạng 128 bit được tiêu chuẩn hóa cho các ID chuỗi được sử dụng để xác định thông tin duy nhất. Các thuộc tính được vận chuyển bởi ATT được định dạng dưới dạng các tính năng và dịch vụ.
• Tính năng: Một đặc tính chứa một giá trị duy nhất và bộ mô tả 0-n mô tả giá trị của thuộc tính. Một thuộc tính có thể được coi là một kiểu, tương tự như một lớp.
• Bộ mô tả: Bộ mô tả là các thuộc tính được xác định mô tả một giá trị đặc trưng. Ví dụ, một bộ mô tả có thể chỉ định một mô tả mà con người có thể đọc được, một phạm vi chấp nhận được đối với giá trị của một đặc tính hoặc một đơn vị đo lường cụ thể cho giá trị của một đặc tính. đếm.
• Dịch vụ: Một dịch vụ là một tập hợp các đặc điểm. 

Ứng dụng của BLE là gì? 

Công nghệ BLE ra đời với chức năng mang lại hiệu quả tối ưu cho người dùng thông qua các thiết bị IoT. Vì vậy, công nghệ này đã được ứng dụng rộng rãi trên các thiết bị thông minh trong các lĩnh vực khác nhau. BLE sẽ không bao giờ thay thế bluetooth. Nhưng nó đã trở thành công nghệ tiêu chuẩn cho nhiều ứng dụng.

Thiết bị thông minh

Hầu hết các thiết bị thông minh sử dụng BLE để giao tiếp với nhau. Nhiều thiết bị thông minh có nguồn điện hạn chế và sẽ không thể hỗ trợ việc sử dụng Bluetooth. BLE cũng được tìm thấy trong hầu hết các điện thoại thông minh, vì vậy nó cung cấp khả năng tương thích dễ dàng.

Máy theo dõi thể dục

Đây là một trong những trường hợp sử dụng chính của Bluetooth Low Energy, được cho là đã khiến nó trở nên phổ biến. Vì công nghệ Bluetooth (cả cổ điển và BLE) rất phổ biến trên điện thoại thông minh, máy tính bảng và máy tính xách tay, nên có một lý do khiến các thiết bị cá nhân mà chúng ta thường ghép nối với chúng chẳng hạn như máy theo dõi thể dục và các thiết bị thông minh khác cũng sẽ sử dụng chúng.

Tiếp thị vùng lân cận

BLE có thể được sử dụng để gửi tin nhắn quảng cáo đến các điện thoại thông minh ở gần. Điều này cho phép tiếp thị có mục tiêu đến mọi người chỉ dựa trên vị trí. Ví dụ: một cửa hàng có thể gửi thông báo cho mọi người khi họ bước vào cơ sở.

Theo dõi vị trí trong nhà

GPS rõ ràng là hiệu quả trong việc theo dõi vị trí. Nhưng nó thường không đủ chính xác để sử dụng ở những khu vực nhỏ như bên trong các tòa nhà. BLE cung cấp một giải pháp thay thế hữu ích cho việc giám sát trong nhà. Khi kết hợp với đèn hiệu, nó có thể được sử dụng để theo dõi điện thoại thông minh từ phòng này sang phòng khác.

Một trong những lợi ích chính của BLE là nó có thể được sử dụng để định vị chính xác những nơi không thể sử dụng GPS - trong nhà. Bạn có thể sử dụng các thiết bị được trang bị BLE làm tín hiệu, tức là để truyền dữ liệu đến tất cả các thiết bị trong vùng lân cận, thay vì trao đổi một đối một. Dựa vào đó, các thiết bị có khả năng xử lý dữ liệu đó (chẳng hạn như điện thoại) hoặc chỉ cần chụp và chuyển tiếp dữ liệu đó xa hơn (chẳng hạn như điểm truy cập) có thể xác định vị trí của đèn. nhãn hiệu.

Quản lý tài sản

BLE cũng có thể được sử dụng để theo dõi các hạng mục vật chất và do đó phổ biến trong quản lý tài sản. Mỗi mục cần theo dõi được gán một thẻ BLE. Sau đó, các biểu tượng được thiết lập trên toàn bộ cơ sở để lắng nghe ID duy nhất của mỗi thẻ.

Theo dõi liên hệ

Vị trí trong nhà càng trở nên quan trọng hơn khi việc quản lý sử dụng trở thành một trong những ưu tiên hàng đầu của tất cả các doanh nghiệp. Để giữ an toàn cho đồng nghiệp của họ, người sử dụng lao động ngày càng xem xét các giải pháp dựa trên BLE để theo dõi liên hệ không cần ủy quyền.

Trong trường hợp này, những người đến văn phòng được trang bị một thẻ BLE đơn giản dùng một lần để thu thập thông tin về nơi họ đến và người họ tiếp xúc. Đồng thời, nó không lưu trữ bất kỳ dữ liệu nhạy cảm nào có thể bị coi là xâm phạm quyền riêng tư. Nếu ai đó trong văn phòng bị ốm, rất dễ dàng xác định ai có thể đã tiếp xúc và bùng phát dịch bệnh.

Ưu và nhược điểm của BLE là gì? 

Mọi công nghệ, thiết bị không phải lúc nào cũng hoàn hảo với những tính năng của chúng mà sẽ có những ưu nhược điểm riêng, điều này không riêng gì BLE. Vậy ưu, nhược điểm của BLE là gì?

Ưu điểm 

• Tiết kiệm năng lượng tiêu thụ ở mức tối thiểu: với một pin đồng xu duy nhất, bạn có thể sử dụng thiết bị trong nhiều tháng hoặc nhiều năm nhờ cơ chế bật khi có dữ liệu hoặc tắt và tắt khi không có dữ liệu. cho dù một cách liên tục.
• Giá thành của công nghệ BLE tương đối thấp: Các thành phần thiết kế BLE như chip, mô hình dữ liệu,… không quá đắt và không quá phức tạp nên giá thành của công nghệ này cũng tương đối thấp.
• Hạn chế nhiễu giữa các thiết bị Bluetooth và Wifi nhờ BLE hoạt động ở tần số 2.4 Ghz
• Thiết lập kết nối và truyền dữ liệu rất nhanh chỉ khoảng 3ms

Nhược điểm

• Truyển lượng dữ liệu nhỏ: Công nghệ BLE có tần số điều chế của sóng Bluetooth trong không gian là 1Mbps. Tần số trên chỉ là thông số lý thuyết. Trên thực tế, thông số này nhỏ hơn do ảnh hưởng của nhiều yếu tố.
• Khoảng cách giới hạn: Về mặt lý thuyết, công nghệ BLE có khả năng truyền dữ liệu với khoảng cách tối đa là 100m. Tuy nhiên trên thực tế, công nghệ này chỉ có thể truyền được với khoảng cách 30m, đạt hiệu quả cao nhất từ ​​2 đến 5m. 

Giải đáp một số thắc mắc về BLE là gì?

Nền tảng hỗ trợ của BLE là gì? 

Hỗ trợ cho Bluetooth 4.0 và BLE khả dụng trên hầu hết các nền tảng chính kể từ các phiên bản như:

• iOS5 + (ưu tiên iOS7 +)
• Android 4.3+ (nhiều bản sửa lỗi trong 4.4+)
• Apple OS X 10.6+
• Windows 8 (XP, Vista và 7 chỉ hỗ trợ Bluetooth 2.1)
• GNU / Linux Vanilla BlueZ 4.93+

BLE có bảo mật không? 

• Tất cả các kết nối BLE đều được trang bị mã hóa AES-128. Điều này ngăn không cho dữ liệu được đọc nếu nó bị chặn. 
• Các cuộc tấn công Man-in-the-Middle là có thể xảy ra, nhưng điều này chỉ có thể xảy ra trong một thời gian giới hạn khi hai thiết bị BLE đang ghép nối. 
• Phạm vi hạn chế của BLE cũng được hưởng lợi từ quan điểm bảo mật. Bất kỳ nỗ lực nào để tấn công một thiết bị BLE đều yêu cầu tin tặc đến gần thiết bị đó.

Trên đây KNX Store đã chia sẻ đến các bạn những thông tin về công nghệ BLE là gì, các ứng dụng của công nghệ này cũng như ưu nhược điểm của BLE, hy vọng sẽ hữu ích cho bạn. Nếu bạn có nhu cầu tìm hiểu thêm thông tin về công nghệ này cũng như tham khảo các sản phẩm nhà thông minh, vui lòng liên hệ với KNX Store qua hotline để được tư vấn và hỗ trợ nhanh chóng.