TONG QUAN VE BLUETOOTH Gidi thiéu vé Bluetooth Bluetooth là công nghệ không dây cho phép các thiết bị điện, điện tu giao tiép voi nhau trong khoảng cách ngắn ở đải tân 2.40- 2.48 GHz.. M
Trang 1
TRUONG DAI HOC KHOA HỌC - HUE KHOA CONG NGHE THONG TIN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC HUẾ HUE UNIVERSITY OF SCIENCES
BẢO CAO
Mạng không dây và di động
TEN DE TAI: TIM HIEU VE CHUAN IEEE 802.15.1 (BT)
Hué — 12/2023
Trang 2
TONG QUAN VE BLUETOOTH
Gidi thiéu vé Bluetooth
Bluetooth là công nghệ không dây cho phép các thiết bị điện, điện
tu giao tiép voi nhau trong khoảng cách ngắn ở đải tân 2.40- 2.48
GHz
Bluetooth cho phép các thiết bị giao tiếp với nhau trong khoảng cách ngắn, thường là trong phạm vi khoảng 10 mét (tuy nhiên có thê có các phiên bản hồ trợ khoảng cách xa hơn) Điều nay lam cho
nó trở thành công nghệ phô biên đề kết nội các thiệt Dị trong các môi trường như trong nhà, trong xe hơi, và trong các nên tảng công nghệ thông tin
Công nghệ Bluetooth có nhiều phiên bản khác nhau, mỗi phiên bán
cal tiên về toc độ truyền tải dữ liệu, tiêu thụ năng lượng, và khả
năng kêt nội Các phiên bản gần đây nhất thường hồ trợ tốc độ
truyền tải nhanh hơn và có khả năng kết nồi ôn định hơn so với các phiên bản trước đó
Một số ứng dụng phô biến của công nghệ Bluetooth bao gồm kết nôi điện thoại di động với tai nghe không dây, kết nôi loa với thiệt
bị phát nhạc đề truyền tải âm thanh không day, ket noi ban phim va chuột không dây với máy tính, và nhiêu ứng dụng khác trong cuộc sông hàng ngày
Bluetooth được thiết kế dé thay thé dây cable giữa máy tinh và các thiệt bị truyền thông cá nhân, kết nỗi vô tuyên giữa các thiết bị điện
tử với nhau
Bluetooth khi kích hoạt có thê tự định vị những thiết bị khác có
chung công nghệ trong vùng xung quanh và bắt đầu kết nôi với
chúng
Trang 3*
“e
*
“e
Công nghệ Bluetooth được phát triển bởi một liên minh công ty gồm Ericsson, IBM, Intel, Nokia va Toshiba vao dau những năm 1990 Nguyên tắc ban đầu là tạo ra một giao thức không dây tiêu chuẩn đề kết nói các thiết bị điện tử ngắn cự ly mà không cần dây kết nói trực tiếp Tên "Bluetooth" thực sự xuất phát từ tên của vị vua người Đan Mạch và Na Uy, Harald Bluetooth, người đã thông nhất các vùng lãnh thô khác nhau vào thế kỷ 10 Tên nảy được chọn
dé ton vinh khá năng của công nghệ này trong việc kết nối và thống nhất các thiết bị khác nhau Phiên bản đầu tiên của Bluetooth (Bluetooth 1.0) đã ra mắt vào năm 1999, Tuy nhiên, sự phố biến thực sự của công nghệ này bắt đầu từ khi phiên bản 1.1 được phát hành vào năm 2002, cải thiện tính ô én định và tương thích Từ đó, các phiên bản mới đã liên tục được phát triển, cung cấp tốc độ truyền tải nhanh hơn, tiết kiệm năng lượng hơn và khả năng kết nôi tôt hơn Bluetooth không chỉ được sử đụng đề kết nói điện thoại di động với tai nghe không dây Nó đã
mở rộng ứng dụng của mình sang nhiều lĩnh vực khác nhau bao gồm máy tính cá nhân, xe hơi,
thiết bị y tế, và nhiều thiết bi thông minh khác
Phiên bản BLE (Bluetooth Low Enerey) ra đời vào năm 2010 đã đánh dầu một bước tiền quan
trọng, cho phép Bluetooth được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị có nhu cầu về tiết kiệm năng
lượng như đồng hồ thông minh, cảm biến IoT (Internet of Things), và các thiết bị có tuổi thọ
pm lầu dài hơn
Hiện nay, Bluetooth vẫn tiếp tục phát triển với các phiên bản mới, cải thiện hiệu suất, tốc độ và
tính năng để đáp ứng nhu câu ngày càng đa dạng của thị trường công nghệ
._ Các giai đoạn phát triển
Phát triển của công nghệ Bluetooth đã trái qua một số giai đoạn chính:
Giai đoạn thành lập và phát triển sơ khai (1994 - 1999):
- _ Công nghệ Bluetooth được bat đầu phát triển bởi một nhóm các công ty công nghệ hàng đầu vào dau những năm 1990,
-_ Giai đoạn này chứng kiến sự thiết lập ý tưởng cơ bán và các nghiên cứu sơ khai để phát triên một giao thức không dây mới
Ra mắt phiên bán đầu tiên (1999 - 2001):
Trang 4- Bluetooth 1.0 ra đời năm 1999, đánh đấu bước khởi đầu cho công nghệ không đây này
- Tuy nhiên, phiên bản đầu tiên gặp nhiều hạn chế về tương thích và ôn định
s* Phát triển và cải tiến (2002 - 2004):
- Bluetooth 1.1 được ĐIỚI thiệu vào năm 2002, cải thiện đáng kế tính tương thích và én
định so với phiên bản đầu tiên
- _ Công nghệ này bắt đầu thu hút sự chú ý của người dùng thông qua khá năng kết nối với
các thiết bị điện tử
s* Sự phố biến và sự lan rộng (2004 - 2010):
- Bluetooth 2.0 va 2.1 duoc ra mat, cung cap tốc độ truyền tải dữ liệu nhanh hơn và khả
năng kết nổi tốt hơn
-_ Trong giai đoạn này, Bluetooth trở nên phổ biến hơn với việc tích hợp vào điện thoại đi
động, máy tính và nhiêu thiết bị khác
oe *° Ra doi cua Bluetooth Low Energy (2010 - hiện tại):
-._ Bluetooth 4.0 giới thiệu công nghệ BLE, cho phép kết nối tiết kiệm năng lượng hơn, mở
ra cánh cửa cho nhiêu ứng dụng loT và thiết bị có tuôi tho pin lau dai hon
- Cac phién ban Bluetooth sau nay tiép tục cải thiện hiệu suất, tốc độ và khả năng kết nối
đề đáp ứng nhu cầu ngày càng da dang của thị trường công nghệ
5 26/07/2007 ta
4 10/11/2004 Tốc độ ‘ cường tinh bao one
truyén tai tang tir mật, công nan:
3 lên 10 lần sử đi ‘HD :
Enhanced Data
a oS,
6 21/04/2009
Rate (EDR) (3.0
độ truyền > ae mdi Ultra
dữ liệu cao — wideband
kbps Pitt (480mbit/
+ | r 4.0% 7 Bluetooth 4.0 2.2001 Buetooth ` mới nhất chỉ dành
phát triển kit- ` 4 P cho các ứng
XTND Access dụng trong link
Blue SDK 1.7/1999 Các chuyên vực y tê, chăm
gia SIG đưa ra Soe suc mờ
kỳ thuật _—
Bluetooth 1.0 `
4 Đặc điểm
Bluetooth có một số đặc điểm quan trọng sau:
% Kết nối không dây: Bluetooth cho phép truyền tải đữ liệu giữa các thiết bị mà không cần dây kết nói trực tiếp Điều này tạo ra sự thuận tiện và linh hoạt trong việc kết nói các thiết bị điện tử
Trang 5IL
Pham vi ngan: Thông thường, Bluetooth có phạm vi hoạt động trong khoảng cách ngắn, thường
từ vải mét đến khoảng 100 mét, tùy thuộc vào phiên ban cụ thê và điều kiện môi trường Tốc độ truyễn tải dữ liệu: Các phiên bản Bluetooth khác nhau có tốc độ truyền tái đữ liệu khác nhau Các phiên bản mới nhất có tốc độ cao hơn, cho phép truyền tải âm thanh, video và dữ liệu khác một cách nhanh chóng và ôn định
Tiết kiệm năng lượng: Bluetooth Low Energy (BLE) được phát triển đề tiết kiệm năng lượng hơn, thích hợp cho các thiết bị có nhu cầu sử dụng pin lâu đài như đồng hồ thông minh, cảm biến loT và các thiết bị khác
Tương thích: Bluetooth thường được tích hợp rộng rãi trong nhiều loại thiết bị điện tử như điện
thoại di động, máy tính, loa, tai nghe, đồng hồ thông minh, và nhiêu thiệt bị khác Điêu này tạo
ra sự linh hoạt trong việc kết nỗi và truyền tải đữ liệu
Đa dạng ứng dụng: Bluetooth không chỉ được sử dụng cho việc nghe nhạc qua loa không dây hoặc nguyên liệu các cuộc gọi bằng tai nghe, mà còn có thể được áp dụng trong các lĩnh vực công nghiệp, y tế, ô tô thông minh và IoT, mớ ra nhiều cánh cửa cho việc sáng tạo và ứng dụng công nghệ mới,
Kỹ thuật Bluetooth
Thuật ngữ trong Bluetooth
Pairing (Ghép doi): Quá trình thiết lập một kết nối an toàn và mã hóa giữa hai thiết bị Bluetooth
để họ có thể giao tiếp với nhau
Discoverable (Có thể tìm thấy): Trạng thái của một thiết bị Bluetooth khi nó được đặt để cho
phép các thiết bị khác tìm thây và kết nỗi với nó
Device ID (ID thiét bi): Dinh danh duy nhất của mỗi thiết bị Bluetooth, giúp trong việc xác định
và kết nối với các thiết bị khác
Profile (Hỗ sơ): Một tập hợp các chuẩn và quy tắc mà các thiết bị Bluetooth str dung dé giao tiếp trong các tình huống cụ thé, vi dy nhu Bluetooth Headset Profile cho tai nghe
Class of Device (Lop thiét bi): Một số hệ thống sử dụng mã số để xác định loại thiết bị
Bluetooth (ví dụ: điện thoại di động, máy tính, loa) dựa trên dãy sô chỉ định
SCO (Synchronous Connection-Oriented): Loai két nói Bluetooth sử dụng cho âm thanh
realtime như cuộc gọi điện thoại
ACL (Asynchronous Connectionless): Loại kết nổi Bluetooth thường được sử dụng cho việc
truyền tải dữ liệu không đông bộ như âm nhạc hoặc dữ liệu
RSSI (Received Signal Strength Indicator): Danh giá mức độ mạnh yếu của tín hiệu Bluetooth
nhận được, thường được sử dụng dé ước tính khoảng cách giữa hai thiết bị
Piconet: Một piconet là một mạng được tạo ra giữa các thiết bị Bluetooth, trong đó một thiết bị hoạt động như chủ (master), và có thê kết nối tối đa bay thiét bi khac hoat dong nhu con (slave) Trong một piconet, thiết bị chủ đồng bộ và kiêm soát việc giao tiếp giữa các thiết bị con
Scatternet: Một scatternet được tạo ra khi nhiều piconet duoc kết nối thông qua các thiết bị chung Trong một scatternet, một thiết bị có thê hoạt động như chủ trong mét piconet va lam
viée nhu con trong piconet khác, cho phép giao tiếp giữa các pIconet khác nhau
Trang 6trong khi các thiệt bị con phản ứng theo các lệnh của thiệt bị chủ Thiệt bị chủ đồng bộ và lên
lịch trình truyền đữ liệu giữa các thiết bị con
Tablet PC
Muiễo phưnc Slave
“4 =
Piconet Piconet
T Scatternet
Trang 7
PICONET &c thanh vuêd
kịch hoạt 7 Cac thanh vién
i BD-4 kịch hoạt
¿ v J MASTER 9 — —
PALM PD Y -
BD+4
oe _—_
»*
sẮ od Goi tin bao néu > PICONET
ˆC— GÓI tan Bluetooth kích hoạt
+, we
* we
Các tầng giao thức
Bluetooth Radio (Sóng Radio Bluetooth): Tầng vật lý của Bluetooth, xử lý việc truyền và nhận
dữ liệu thông qua sóng radio, quán lý các kênh truyền và tần số sóng
Baseband: Nằm trên tang vat ly, Baseband quan ly cac két noi và truyền dữ liệu giữa các thiết bị Bluetooth Nó xử lý các thông điệp và điều khiến các kết nối radio
Link Manager Protocol (LMP): Giao thức quản lý liên kết, LMP thực hiện các chức năng quản
lý cấp thấp, bao gồm việc thiết lập và duy trì các kết nói Bluetooth
Logical Link Control and Adaptation Protocol (L2CAP): L2CAP làm việc tại tằng truyền, cung cấp các địch vụ giao tiếp cho các giao thức cao cấp hơn, cho phép truyền dữ liệu tin cậy và không tin cậy
Radio Frequency Communication (RFCOMM): RFCOMM tạo ra một giao diện ảo giống cong COM (port) trén cac thiệt bị Bluetooth, cho phép các ứng dụng sử dụng giao thức chuẩn công serial thông thường đề truyện dữ liệu
Service Discovery Protocol (SDP): Giao thức này cho phép các thiết bị Bluetooth khám phá các dịch vụ được cung cấp bởi các thiết bị khác trong phạm vi của chúng, giúp trong việc xác định
và kết nối với các dịch vụ khác nhau
Telephony Control Protocol (TCP): Giao thức này cung cấp các chức năng điều khiến để hỗ trợ
các ứng dụng liên quan đên điện thoại và âm thanh, như việc điều khiến các cuộc gọi điện thoại
qua Bluetooth
Adopted Protocols (AP): Là các giao thức khác đã được thông qua và sử dụng trong việc phát triên các ứng dụng Bluetooth
Trang 8a
Kk Monape
Host Controller Interface
3 Trạng thái thiết bị
Trạng thái Chờ Kết Nối (Standby/Idle): Thiết bị đang hoạt động nhưng không kết nối với bất kỳ thiết bị Bluetooth nào Trong trạng thái này, nó có thé sẵn sàng đề thiết lập kết nói hoặc nhận
lệnh từ thiết bị khác
Trang 9II
Trạng thái Khả Dụng (Discoverable/Visible):** Thiết bị đang phát sóng tín hiệu Bluetooth để cho phép các thiết bị khác tìm thay nó và có thé kết nói Thường thì khi thiết bị trong trạng thái này, nó có thê được phát hiện trong danh sách các thiết bị có thể kết nôi từ các thiết bị khác Trạng thái Kết Nỗi (Connected): Thiết bị đã thành công trong việc thiết lap kết nổi với một hoặc nhiễu thiết bi Bluetooth khác Trong trạng thai nay, nó có thể truyền và nhận đữ liệu từ các
thiết bị đã kết nối
Trạng thái Tắt (Of): Thiết bị Bluetooth đã bị tắt hoặc không hoạt động
Trạng thái của thiết bị Bluetooth có thé thay đổi tùy thuộc vào các tỉnh huống cụ thê, như việc người dùng thay đôi cài đặt, thiết lập kết nổi mới hoặc ngắt kết nổi hiện tại Điều này quyết định tính sẵn sàng và khả năng giao tiếp của thiết bị với các thiết bị Bluetooth khác
Chế độ kết nói
Chế độ Active (Active Mode): Thiét bi Bluetooth đang hoạt động, có thể tìm kiếm và kết nối
với các thiệt bị khác
Chế độ Chờ (Sniff Mode): Chế độ tiết kiệm năng lượng, thiết bị sẽ chuyến đôi giữa việc hoạt động và ngủ để tiết kiệm pin nhưng vẫn duy trì kết nói
Chế độ Tắt (Hold Mode): Thiết bị ngừng truyền và nhận dữ liệu tạm thời nhưng vẫn duy trì kết
nôi, giúp tiệt kiệm năng lượng
Chế độ Ngủ (Park Mode): Trạng thái tiết kiệm năng lượng cao nhát, thiết bị sẽ không tham gia truyện dữ liệu nhưng vẫn duy trì kết nôi
Các bước kết nồi
Chế Độ Được Phát Hiện (Discoverable Mode): Thiết bị cần ở trong chế độ có thế được phát hiện đề cho phép các thiết bị khác tìm kiêm và kết nội với nó
Tìm Kiếm Thiết Bị (Device Discovery): Thiết bị Bluetooth khác thực hiện quá trình tìm kiếm
dé xác định các thiết bị trong phạm vi có thế kết nồi
Ghép Đôi (Pairing): Quá trình xác minh và xác nhận một mỗi quan hệ tin cậy giữa hai thiết bị Bluetooth, thông thường yêu cầu nhập mã hoặc xác nhận mã số
Kết Nồi (Connection Establishment): Sau khi ghép đôi, thiết bị sẽ thiết lập kết nói va bắt đầu truyện dữ liệu
Giao Tiếp và Dữ Liệu (Communication and Data Exchange): Thiết bị đã kết nói sẽ truyền và nhận đữ liệu thông qua kêt nối Bluetooth đã thiết lập
Bảo mật trong Bluetooth
Trang 10
| Các chế độ bảo mật |
Chế độ 1: Nonesecure Chế độ 2: Service-level Chế độ 3: Link-level
enforced security mode enforced security mode
| Authentication || Encryption || Authorization 1 Authentication || Encryption
s* Ghép Đôi An Toàn:
o Authentication (Xac thực): Quá trình xác minh danh tính giữa hai thiết bi Bluetooth trước khi chúng có thể kết nối với nhau Điều này thường bao gồm việc nhập mật khâu
hoặc mã số dé xác nhận
©_ Encryption (Mã hóa): Dữ liệu được mã hóa trước khi được truyền di qua kết nối
Bluetooth, ngăn chặn bất kỳ ai không có quyền truy cập từ việc đọc hoặc hiểu thông tin
được truyền
“ Quản lý Quyền Truy Cập:
10