Tìm hiểu về công nghệ bluetooth

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Ngành: Công nghệ thông tin

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU
1.1 Lý do chọn đề tài
Ngày nay, xã hội phát triển mạnh mẽ, kỹ thuật ngày càng hiện đại nên nhu cầu
về trao đổi thơng tin, giải trí, nhu cầu về điều khiển thiết bị từ xa…ngày càng cao.
Và những hệ thống dây cáp phức tạp lại không thể đáp ứng tốt nhu cầu này, nhất
là ở khu vực trật hẹp, những nơi xa xôi trên các phương tiện vận chuyển… vì thế
cơng nghệ khơng dây ra đời và đang phát triển mạnh mẽ, tạo rất nhiều thuận lợi
cho con người trong cuộc sống hàng ngày, kỹ thuật không dây phục vụ rất nhiều
nhu cầu khác của con người trong đời sống hàng ngày, từ học tập đến nhu cầu giải
trí như xem phim, nghe nhạc,chơi game… Với các nhu cầu đa dạng và phức tạp
đó kỹ thuật không dây đã đưa ra nhiều chuẩn với các đặc điểm kỹ thuật khác nhau
để có thể phù hợp với từng yêu cầu, mục đích và khả năng sử dụng của con người
như IrDA, WLan với chuẩn 802.11,Zigbee, open AIR, Bluetooth… Mỗi chuẩn kỹ
thuật đều có ưu điểm, khuyết điểm riêng của nó và Bluetooth đang nổi lên là kỹ
thuật khơng dây tầm ngắn có rất nhiều ưu điểm, rất thuận lợi cho những thiết bị di
động. Với một tổ chức đô đảo,hiện đại và số lượng nhà sản xuất hỗ trợ kỹ thuật
Bluetooth vào sản phẩm của họ ngày càng tăng, Bluetooth đang dần lan rộng ra
khắp thế giới xâm nhập vào mọi lĩnh vực của thiết bị điện tử và trong tương lai
mọi thiết bị điện tử đều có thể hỗ trợ kỹ thuật này… xuất phát từ những lý do trên
em đã thực hiện đề tài “tìm hiểu về công nghệ Bluetooth “
1.2 Nội dung và hướng cần giải quyết
 Giới thiệu tổng quan về Bluetooth : Giới thiệu khái quát về công nghệ
Bluetooth, khái niệm, lịch sử phát triển, các đặc điểm và một số ứng dụng
hiện nay.
 Kỹ thuật Bluetooth : Mô tả các kỹ thuật Bluetooth, các đặc điểm và so sánh
với các kỹ thuật khơng dây khác.
 Vấn đề an tồn và bảo mật : Phân tích các vấn đề an tồn và bảo mật.

 Các ưu nhược điểm của công nghệ Bluetooth : Trình bày các ưu nhược
điểm của cơng nghệ bluetooth và tương lai của công nghệ này.
 Sản phẩm
SVTH: Nguyễn Tuấn Dương

1

Lớp: 49TH1


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Ngành: Công nghệ thông tin

CHƯƠNG 2 LÝ THUYẾT BLUETOOTH
2.1 Khái niệm về công nghệ Bluetooth
Bluetooth là công nghệ không dây cho phép các thiết bị điện, điện tử giao tiếp
với nhau trong khoảng cách ngắn, bằng sóng vơ tuyến qua băng tần chung
ISM(Industrial, Scientific, Medical) trong dãy tầng 2.40 – 2.48 GHz. và có khả
năng truyền tải giọng nói và dữ liệu.
Phạm vi hoạt động của thiết bị Bluetooth là khoảng 10m. Bluetooth truyền dữ
liệu với tốc độ 1 Mbps, nhanh gấp 3 và 8 lần tốc độ trung bình của cổng song song
và cổng serial tương ứng. Đây là dãy băng tần không cần đăng ký được dành riêng
để dùng cho các thiết bị không dây trong công nghiệp, khoa học, y tế..
Bluetooth được thiết kế nhằm mục đích thay thế dây cable giữa máy tính và các
thiết bị truyền thơng cá nhân, kết nối vô tuyến giữa các thiết bị điện tử lại với nhau
một cách thuận lợi với giá thành rẻ.
Khi được kích hoạt  Bluetooth có thể tự động định vị những thiết bị khác có
chung cơng nghệ trong vùng xung quanh và bắt đầu kết nối với chúng. Nó được
định hướng sử dụng cho việc truyền dữ liệu lẫn tiếng nói.

Cơng nghệ không dây Bluetooth là một tiêu chuẩn trong thực tế, dùng cho các
thiết bị cỡ nhỏ, chi phí thấp, sóng ngắn liên kết giữa PC di động, điện thoại di
động và giữa các máy tính với nhau. Bluetooth Special Interest Group là tổ chức
gồm những công ty hàng đầu trong lĩnh vực viễn thơng, máy tính và cơng nghiệp
mạng đang cố gắng phát triển công nghệ này và cung cấp rộng rãi trên thị trường.
Bluetooth là một công nghệ cho phép truyền thông giữa các thiết bị với nhau
mà khơng cần cáp và dây dẫn. Bluetooth ít tiêu hao năng lượng và có giá thành
thấp mặc dù nó tốc độ của nó chậm hơn khá nhiều so với mạng không dây Wi-Fi.
SVTH: Nguyễn Tuấn Dương

2

Lớp: 49TH1


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Ngành: Công nghệ thông tin

Apple đã trang bị chức năng hỗ trợ Bluetooth vào hệ máy Mac của mình trong
nhiều năm để kích hoạt khả năng hoạt động với các thiết bị bàn phím và chuột
khơng dây hỗ trợ Bluetooth, đồng bộ hố dữ liệu với điện thoại di động (ĐTDĐ)
và thiết bị hỗ trợ cá nhân PDA, in ấn với các máy in hỗ trợ Bluetooth và kết nối
đến các thiết bị khác
bluetooth đã phải đối mặt với cuộc chiến đang leo thang với các nhà sản xuất PC
nhưng ngược lại, công nghệ Bluetooth là "đứa con cưng" của các hãng sản xuất
ĐTDĐ vì đại đa số các ĐTDĐ đều có hỗ trợ Bluetooth cũng như các thiết bị
headset không dây. Trong tương lai, công nghệ Bluetooth phiên bản mới sẽ tiếp
tục phát triển rộng hơn ở nhiều lĩnh vực.

2.2 Lịch sử hình thành và phát triển của công nghệ Bluetooth
Bluetooth là tên nhà vua Đan Mạch –Harald I Bluetooth (910-985) Harald I
Bluetooth đã hợp nhất Đan Mạch và Na Uy.Ngày nay bluetooth là biểu tượng của
công nghệ là biểu tượng của sự thống nhất giữa Computer và Telecom giữa cơng
nghệ máy tính và công nghệ truyền thông đa phương tiện.
Năm 1994: lần đầu tiên Sony Ericssion đưa ra một đề án nhằm hợp nhất liên lạc
giữa các thiết bị với nhau mà không cần dùng đến sợi dây cáp cồng kềnh, phức
tạp.Đây thực chất là một mạng vô tuyến không dây cự li ngắn chỉ dùng vi mạch cỡ
9mm có thể truyền các tín hiệu sóng vơ tuyến điều khiển thay thế cho các sợi dây
cáp rối rắm
Năm 1998: 5 công ty lớn trên thế giới là Sonny Ericsson,Nokia, IBM,Intel và
Toshiba đã liên kết hợp tác thiết kế và triển khai phát triển một chuẩn công nghệ
kết nối không dây mới mang tên BLUETOOTH nhằm kết nối các thiết bị vi điện
tử lại với nhau bằng sóng
Đến ngày 20/5/1998: nhóm nghiên cứu Special Intel Group-SIG chính thức
được thành lập với mục đích phát triển công nghệ bluetooth trên thị trường viễn
thông. Bất kỳ cơng ty nào có ý định sử dụng cơng nghệ bluetooth đều có thể tham
gia vào.

SVTH: Nguyễn Tuấn Dương

3

Lớp: 49TH1


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Ngành: Công nghệ thông tin

Tháng 7 năm 1999 : Các chuyên gia kỹ thuật của SIG đã đưa ra thuyết minh kỹ
thuật Bluetooth phiên bản 1.0
Công nghệ Bluetooth được phát triển đầu tiên bởi Ericsson (Hiện nay là Sony
Ericsson và Ericsson Mobile Platforms), sau đó được chuẩn hoá bởi Bluetooth
Special Interest Group (SIG). Chuẩn này được chính thức phát hành vào ngày 20
tháng 5 năm 1999. Ngày nay Bluetooth được công nhận bởi hơn 10,000 cơng ty
trên tồn thế giới và đã trở thành một trong những kết nối không dây thông dụng
nhất.

Đầu tiên, Sony

Ericsson, IBM, Intel, Toshiba và Nokia cùng ngồi lại với nhau và nghiên cứu một
công nghệ không dây tầm gần giữa các thiết bị điện tử. Mục đích của cơng nghệ
này là hỗ trợ việc truyền dữ liệu qua các khoảng cách ngắn giữa các thiết bị di
động và cố định, tạo nên các mạng cá nhân không dây (Wireless Personal Area
Network-PA Ns), sau đó nhiều cơng ty khác cũng tham gia với tư cách cộng tác
hay hỗ trợ. Bluetooth còn được gọi là IEEE 802.15.1.

Tai nghe không dây, một thiết bị phổ biến sử dụng Bluetooth
Năm 2000 : SIG bổ sung thêm 4 thành viên mới là 3 Com, Lucent,
Technologies, Microsoft và Motorola công nghệ Bluetooth đã được cấp chứng
nhận kỹ thuật ngay trong lần ra mắt đầu tiên
Năm 2001 : Bluetooth 1.1 ra đời cùng với bộ bluetooth sofware development
kit XTNDAccess blue SDK ,đánh dấu bước phát triển chưa từng có của cơng nghệ
SVTH: Nguyễn Tuấn Dương

4

Lớp: 49TH1

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Ngành: Công nghệ thông tin

bluetooth trên nhiều lĩnh vực khác nhau với sự quan tâm của nhiều nhà sản xuất
mới . Bluetooth được bình chọn là công nghệ vô tuyến tốt nhất trong năm.
Tháng 7 năm 2002 : Bluetooth SIG thiết lập cơ quan đầu não tại Overland
Park ,Kanas ,USA .Năm 2002 đánh dấu sự ra đời các loại máy tính Apple hỗ trợ
Bluetooth. Sau đó khơng lâu Bluetooth cũng được thiết lập trên máy Macintosh
với hệ điều hành Mac oxs.bluetooth cho phép chia sẻ tập tin giữa các máy MAC,
đồng bộ và chia sẻ thông tin liên lạc giữa các máy palm,truy cập internet thơng
qua điện thoại có hỗ trợ bluetooth.
Tháng 5 năm 2003 : CSR ( cambridge silicon radio ) cho ra đời một chip
bluetooth mới có khả năng tích hợp dễ dàng và giá cả hợp lý hơn. Điều này góp
phần cho sự ra đời thế hệ motherboard tích hợp bluetooth, giảm sự chênh lệch giá
cả giửa các mainboard, cellphone có và khơng bluetooth.
Tháng 11 năm 2003: Dịng sản phẩm 1.2 ra đời.
Năm 2004: Các công ty điện thoại di động tiếp tục khai thác thị trường sôi nổi
này bằng cách cho ra đời các thế hệ điện thoại di động đời mới có tích hợp cơng
nghệ bluetooth. Motorola cho ra sản phẩm đầu tay của mình , các sản phẩm
bluetooth tiếp tục được ra đời và được xúc tiến mạnh mẽ
6/1/2004: Trong hội nghị bluetooth CES ( Consumer Electronics show ) ở Las
Vegas ,tổ chức Bluetooth đã công bố thành viên của mình lên con số 3000. trở
thành tổ chức có số thành viên đông nhất thuộc lĩnh vực công nghệ.
Bluetooth hiện đang có tốc độ phát triển nhanh chóng với khả năng ứng dụng
ngày càng cao và đa dạng ,theo tính tốn của cơng ty nghiên cứu thị trường Frost
& Sulivan ,trong năm 2001 có 4.2 triệu sản phẩm sử dụng công nghệ bluetooth
được đưa ra thị trường. Con số này sẽ tăng lên 1.01 tỷ năm 2006.
Những năm gần đây, Bluetooth được coi là thị trường năng động và sôi nổi

trong lĩnh vực truyền thông .Với sự ra đời của cơng nghệ bluetooth thì chúng ta có
thể lạc quan nói rằng. Thời đại kết nối bằng dây hữu tuyến giữa các thiết bị đã
đến hồi kết thúc thay vào đó là khả năng kết nối thơng minh và trong suốt điều
này sẽ là hiện thực chỉ trong tương lai gần.

SVTH: Nguyễn Tuấn Dương

5

Lớp: 49TH1


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Ngành: Công nghệ thông tin

2.3 Các đặc điểm của công nghệ Bluetooth
Tiêu thụ năng lượng thấp, cho phép ứng dụng được trong nhiều loại thiết
bị ,bao gồm cả thiết bị cầm tay và điện thoại di động.
 Giá thành hạ ( giá 1 chip Bluetooth đang giảm dần và có thể xuống
mức 5$ 1 đơn vị ).
 Khoảng cách giao tiếp cho phép. Khoảng cách giữa 2 thiết bị đầu cuối
có thể lên đến 10m ngồi trời và 5m trong tịa nhà.
 Khoảng cách giửa các thiết bị và Access point có thể lên đến 100m
ngồi trời và 30m trong tịa nhà.
 Bluetooth sử dụng băng tần không đăng ký 2.4 Ghz trên dãy băng tần
ISM. Tốc độ truyền dữ liệu có thể đạt mức tối đa 1Mps mà các thiết bị
không cần phải thấy trực tiếp nhau.
 Dễ dàng trong việc phát triển ứng dụng : Bluetooth kết nối một ứng
dụng này với một ứng dụng khác thơng qua các chuẩn. “Bluetooth

profiles” do đó có thể độc lập về phần cứng cũng như hệ điều hành sử
dụng.
 Bluetooth được dùng trong giao tiếp dữ liệu tiếng nói có 3 kênh truyền
tiếng nói và 7 kênh truyền dữ liệu trong một mạng có nhân.
 An tồn và bảo mật : Được tích hợp với sự xác nhận và mã hóa.
 Tính tương thích cao,được nhiều nhà sản xuất phần cứng cũng như
phần mềm hỗ trợ.
2.4 Ứng dụng của công nghệ Bluetooth
2.4.1 Thiết bị thông minh
Gồm các loại điện thoại di động ,PDA, PC, Cellphone, Smartphone….Điện
thoại di động công nghệ Bluetooth gắn sẵn trên điện thoại di động nên khơng cần
cáp nối,có thế kết nói với tai nghe Bluetooth, camera kỹ thuật số hay máy tính,
cho phép người dùng xem ti vi, chụp ảnh, xem phim, nghe MP3, FM, duyệt web,
email từ điện thoại.

SVTH: Nguyễn Tuấn Dương

6

Lớp: 49TH1


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Ngành: Công nghệ thông tin

2.4.2 Thiết bị truyền thanh
Gồm các loại tai nghe, loa và trạm thu âm thanh. Công ty Logitech chuyên sản
xuất thiết bị ngoại vi cho máy tính pc vừa giới thiệu loại tai nghe Bluetooth di
động. so với các loại tai nghe khác trên thị trường, tai nghe HS02 hỗ trợ chuẩn

Bluetooth phiên bản 1.2 có loa nghe lớn hơn 2cm.
Tiêu chuẩn Bluetooth chuẩn 1.2 giảm thời gian kết nối và tiêu thụ điện năng khi
kết nối với thiết bị Bluetooth 1.2 khác ngoài ra khi sử dụng chuẩn tần số 1.2 giúp
tránh xa xung nhiễu từ các thiết bị tần số 2.4ghz khác như mạng không dây wifi và
các điện thoại không dây.
Với hỗ trợ Bluetooth 1.2 âm thanh nghe qua tai nghe to như trên loa,tai nghe
cung cấp tần số trả về lớn và có âm lượng tối đa lớn hơn cần thiết để sử dụng
trong trường hợp nhất định.
2.4.3 Thiết bị truyền dữ liệu
Gồm chuột, bàn phím, joystick, camera, bút kỹ thuật số, máy in, Lan Access
point ….

Thiết bị truyền dữ liệu
Modern Zoom dung để kết nối Internet hoặc mạng cục bộ bằng điện thoại. Nó
có 2 ngõ giao tiếp với PC và PDA : ngõ không dây Bluetooth Class 1 bán kính
hoạt động 100m; ngõ RS32 qua cổng Com, tốc độ 56kbps

SVTH: Nguyễn Tuấn Dương

7

Lớp: 49TH1


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Ngành: Công nghệ thông tin

USB BLUETOOTH
Bluetooh MDU 001usb là thiết bị kết nối không dây sử dụng cơng nghệ

Bluetooth class 2, vùng phủ sóng bán kính 10m; nối với PC qua USB 1.1. tuy nhỏ
như đầu ngón tay nhưng thiết bị được tích hợp gần như tất cả các chuẩn giao tiếp
hiện có, ví dụ RS232, FTP, Dial up, FAX, OBEX ( chuẩn đồng bộ hoá dữ liệu cho
PDA )… nên khi lắp MDU 0001 usb vào thì vơ hình trung pc của bạn biến thành
một đài phát sóng. Ngược lại PC này có thể dị , tìm và kết nối tất cả máy tính,
PDA trong vùng phủ sóng cắm thiết bị cài đặt driver, khởi động lại tất cả các máy
trong bán kính 10m có thể trao đổi, trao đổi dữ liệu với nhau.

Máy ảnh điều khiển bằng điện thoại di động. Sản phẩm của Sony Ericssion có
tên ROB-1-ROB-1 được điều khiển bằng bàn phím khơng dây qua joystick hoặc
nhờ bàn phím cảm ứng trên điện thoai di động. người sử dụng nhìn trên điện thoại
di động những gì đang có trên ống kính máy ảnh, và chụp các hình ảnh trên điện
thoại như một máy ảnh thồng thường.

SVTH: Nguyễn Tuấn Dương

8

Lớp: 49TH1


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Ngành: Công nghệ thông tin

Với khả năng lăn tròn xung quanh với khoảng cách 50m cách người sử dụng,
ROB-1 cùng lúc truyền hình ảnh trên điện thoại di động.
Thiết bị có ba bánh xe có dạng hình cầu kết hợp với cơng nghệ máy ảnh thong
minh giúp di chuyển nhanh nhen và cơ động với góc nhìn rộng.
Có đường kính 11cm ROB-1 có thể di chuyển về phía trước,sau , nhìn quanh

các góc, quanh một điểm hay nghiêng ống kính một góc 70 độ lên trên và 20 độ
xuống dưới. Có đèn chiếu phía trước giúp chụp trong bóng tối. Bộ nhớ giúp chụp
một số ảnh trước khi lưu vào điện thoại hoặc truyền tới máy tính qua cổng USB.
2.4.4 Các ứng dụng nhúng
Điều khiển nguồn năng lượng trong xe hơi các loại nhạc cụ trong công nghiệp,y
tế…
Kể từ mấy năm trở lại đây khách hàng sử dụng xe hơi sẽ không cần phải dừng
lại trên đường để nhận hay tiến hành cuộc gọi điện thoại.Các thao tác được thực
hiện đơn giản nhờ một nút bấm trên tay lái hoặc qua màn hình kỹ thuật số.

Bluetooth car kit

Máy ảnh kỹ thuật số có hỗ trợ Bluetooth để truyền hình ảnh

SVTH: Nguyễn Tuấn Dương

9

Lớp: 49TH1


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Ngành: Công nghệ thông tin

2.4.5 Một số ứng dụng khác
Do số lượng công ty tham gia vào tổ chức SIG ngày càng nhiều vì vậy số lượng
sản phẩm được tích hợp bluetooth tung ra thị trường ngày càng nhiều, bao gồm
các thiết bị dân dụng như tủ lạnh,máy điều hồ,lị vi sóng, các loại đồ chơi.

Đồ chơi điều khiển bằng điện thoại di động
Đây là một phụ kiện hồn tồn mang tính giải trí. Bộ CAR-100-Bluetooth car
kit do Sony Ericsson sản xuất hoàn toàn là một chiếc ơ tơ điện tử to bằng bao
diêm. Nó có chiều dài 7cm, được điều khiển bằng cách bấm các phím trên điện
thoại di động Sony Ericsson có hỗ trợ Bluetooth. Nó được nạp điện bằng cách nối
ngay vào khe cắm ở đi điện thoại ơ tơ có thể chạy liền một tiếng với cự ly hoạt
động 10m. Thời gian hoạt động cũng địi hỏi ít nhất 1 tiếng.

Đồng hồ có hỗ trợ Bluetooth nghe nhạc MP3

SVTH: Nguyễn Tuấn Dương

10

Lớp: 49TH1


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Ngành: Công nghệ thông tin

CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT BLUETOOTH
3.1 CÁC KHÁI NIỆM DÙNG TRONG CÔNG NGHỆ BLUETOOTH
3.1.1 Master Unit
Là thiết bị duy nhất trong 1 piconec, Master thiết lập đồng hồ đếm xung và kiểu
bước nhảy ( hopping ) để đồng bộ tất cả các thiết bị trong 1 piconet mà nó đang
quản lý, thường là thiết bị đầu tiên chuyển đổi dữ liệu. Master cũng quyết định số
kênh truyền thơng. Mỗi piconet có 1 kiểu hopping duy nhất.
3.1.2 Slaver Unit
Là tất cả các thiết bị cịn lại trong piconet, một thiết bị khơng là Master thì phải

là Slave. Tối đa 7 slave dạng Active 255 Slave dạng parked trong 1 piconet.
 Có 3 dạng trong 1 piconet:


Active : Slave hoạt động có khả năng trao đổi thông tin với Master và các

Slaver Active khác trong một Piconet. Các thiết bị ở trạng thái này được
phân biệt thông qua một địa chỉ MAC ( Media Access Control ) hay AMA
( Active Member Address ) đó là con số gồm 3 bit. Nên trong 1 piconet có
tối đa 8 thiết bị ở trạng thái này. ( 1 cho Master và 7 cho Slaver ).


Standby: standby là một dạng inactive, thiết bị trong trạng thái này

không trao đổi dữ liệu, sóng radio khơng có tác động lên, công suất giảm
đến tối thiểu để tiết kiệm năng lượng thiết bị khơng có khả năng dị được
bất cứ mã truy cập nào. Có thể coi là những thiết bị nằm trong vùng kiểm
soát Master.


Packer: là 1 dạng inactive ,chỉ 1 thiết bị trong 1 piconet thường xuyên

được đồng bộ với piconet, nhưng khơng có 1 địa chỉ MAC. Chúng như ở
trạng thái ngủ và sẽ được Master gọi dậy bằng tín hiệu “beacon”( tín hiệu
báo hiệu ) . Các tín hiệu ở chế độ Packed được đánh địa chỉ thông qua địa
chỉ PMA ( Packed Member Address ). Đây là con số 8 bits để phân biết
Packed slaver với nhau và có tối đa 255 thiết bị ở trạng thái này trong một
piconet.

SVTH: Nguyễn Tuấn Dương

11

Lớp: 49TH1


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Ngành: Công nghệ thông tin

3.1.3 PICONET
Piconet là tập hợp tất cả các thiết bị kết nối thơng qua kỹ thuật Bluetooth theo
mơ hình Ad-Hoc ( đây là kiểu mạng được thiết lập cho nhu cầu truyền dữ liệu
hiện hành và tức thời kết nối nhanh và sẽ tự huỷ sau khi truyền xong ). Trong 1
piconet thì chỉ có 1 thiết bị là Master Đây thường là thiết bị đầu tiên kết nối, nó có
vai trị quyết định số kênh truyền thơng và thực hiện đồng bộ giữa các thành phần
trong piconet các thiết bị cịn lại là Slaver. Đó là thiết bị gửi u cầu đến Master.
Lưu ý rằng, 2 slaver muốn thực hiện liên lạc phải thông qua Master bởi chúng
không bao giờ kết nối trực tiếp được với nhau, Master sẽ đồng bộ các Slaver về
thời gian và tần số. Trong 1 piconet có tối đa 7 slaver đang hoạt động tại 1 thời
điểm.

 Cách hình thành 1 piconet
Một piconet bắt đầu với 2 thiết bị kết nối với nhau như laptop, pc với một
mobilephone. Giới hạn 8 thiết bị trong 1 piconet. Tất cả các thiết bị Bluetooth đều
ngang hang và mang chức năng xác định tuy nhiên khi thành lập 1 piconet, 1 thiết
bị sẽ đóng vai Master để đồng bộ về tần số và thời gian truyền phát và các thiết bị
khác làm slaver.

 Scatternet

SVTH: Nguyễn Tuấn Dương

12

Lớp: 49TH1


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Ngành: Công nghệ thông tin

 Là 2 hay nhiều piconet độc lập và không đồng bộ, các piconet này kết hợp
lại và truyền thông với nhau
 Lưu ý: 1 thiết bị vừa có thể là Master của piconet này , vừa có thể là
slaver của piconet khác.Vai trò của 1 thiết bị trong piconet là khơng cố định,
có nghĩa là nó có thể thay đổi từ Master thành slaver và ngược lại, từ slaver
thành Master ví dụ nếu Master khơng đủ cung cấp tài ngun cho piconet
của mình thì nó sẽ chuyển quyền cho 1 slaver khác giàu tài nguyên hơn,
mạnh hơn bởi vì trong 1 piconet thì clock và kiểu hopping đã được đồng bộ
nhau sẵn
3.1.4 Kết nối theo kiểu Ad-hoc
Khơng có sự phân biệt giữa các radio units, nghĩa là khơng có sự phân biệt dựa
vào vị trí hay khoảng cách. kết nối ad-hoc dựa vào sự liên lạc giữa các điểm,
không cần thiết bị hỗ trợ kết nối giữa các thiết bị di động, không cần mạch điều
khiển trung tâm cho các unit dựa vào để thiết lập kết nối. Trong Bluetooth nó
giống như 1 số lượng lớn các kết nối ad hoc cùng tồn tại trong 1 vùng mà không
cần bất kỳ 1 sự sắp xếp nào các netword độc lập cùng tồn tại và chồng chéo lên
nhau.
3.1.5 Định nghĩa các liên kết vật lý trong Bluetooth
Asychronous connectionless ( ACL ) : được thiết lập cho việc truyền dữ liệu,

những gói dữ liệu cơ bản (primarily packet data) . Là 1 kết nối point-to-multipoint
giữa Master và tất cả các slaver tham gia trong piconet chỉ tồn tại duy nhất 1 kết
nối ACL. Chúng hỗ trợ những kết nối chuyển mạch gói ( packet switcher
connection ) đối xứng và không đối xứng những gói tin đa khe dung ACL link và
có thể đạt tới khả năng truyền tối đa 723kbps ở 1 hướng và 57,6kbps ở hướng
khác. Master điều khiển độ rộng băng tầng của ACL link và sẽ quyết định xem
trong 1 piconet một slaver có thể dung băng tầng rộng bao nhiêu, những gói tin
broadcast truyền bằng ACL link, từ Master đến tất cả các slaver. Hầu hết các gói
tin ACL đều có thể truyền lại.
Asychronous connection oriented (SCO): hỗ trợ kết nối đối xứng , chuyển
mạch, point to point giữa 1 master và 1 slaver trong 1 piconet. kết nối SCO chủ
SVTH: Nguyễn Tuấn Dương

13

Lớp: 49TH1


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Ngành: Công nghệ thông tin

yếu dùng để truyền dữ liệu tiếng nói . Hai khe thời gian liên tiếp đã được chỉ định
trước sẽ được dành riêng cho SCO link. Dữ liệu truyền theo SCO link có tốc độ
64kbps. Master có thể hỗ trợ tối đa 3 SCO đồng thời. SCO packet không chứa
CRC ( cyclic redundancy check ) và không bao giờ truyền lại. Liên kết SCO được
thiết lập chỉ sau 1 liên kết ACL đầu tiên được thiết lập.
3.1.6 Trạng thái của Bluetooth
Có 4 trạng thái chính của 1 thiết bị trong 1 piconet:
 Inquiring device (inquiry mode) : thiết bị đang phát tín hiệu tìm Bluetooth khác.

 Inquiring scanning device (inquiry scan mode) :Thiết bị nhận tín hiệu
inquiry của thiết bị đang thực hiện inquiring và trả lời.
 Paging device (page mode): thiết bị phát tín hiệu yêu cầu kết nối với thiết
bị đã inquiry từ trước.
 page scanning device ( page scan mode ) : Thiết bị nhận yêu cầu kết nối từ
paging device và trả lời .
3.1.7 Các chế độ kết nối
 Active mode: Trong chế độ này, thiết bị Bluetooth tham gia hoạt động của
mạng, thiết bị Master sẽ điều phối lưu lượng và đồng bộ hoá cho các thiết bị
slaver.
 Sniffmode : Là 1 chế độ tiết kiệm năng lượng của thiết bị đang ở trạng thái
active. ở sniffmode thiết bị slaver lắng nghe tín hiệu từ mạng và tần số giảm
hay nói cách khác là giảm cơng suất. Tần số này phụ thuộc vào tham số của
ứng dụng. Đây là chế độ ít tiết kiệm năng lượng nhất trong 3 chế độ tiết kiệm
năng lượng.
 Hold mode: Là 1 chế độ tiết kiệm năng lượng của thiết bị đang ở trạng thái
active .Master có thể đặt chế độ hold mode cho slaver của mình. Các chế độ
có thể trao đổi dữ liệu ngay lập tức ngay khi thoát khỏi chế độ hold mode.
Đây là chế độ tiết kiệm năng lượng trung bình trong 3 chế độ tiết kiệm năng
lượng.
 Pack mode : Là chế độ tiết kiệm năng lượng của thiết bị vẫn cịn trong
mạng nhưng khơng tham gia vào quá trình trao đổi dữ liệu (inactive). Thiết bị
SVTH: Nguyễn Tuấn Dương

14

Lớp: 49TH1


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Ngành: Công nghệ thông tin

ở chế độ pack mode bỏ địa chỉ Mac, chỉ lắng nghe tín hiệu đồng bộ hố và
thơng điệp broadcast của Master. Đây là chế độ tiết kiệm năng lượng nhất
trong 3 chế độ.
Bluetooth sử dụng kỹ thuật vô tuyến được gọi là trải phổ nhảy tần
số( Frequency Hopping Spread Spectrum-FHSS),chia nhỏ dữ liệu được gửi đi và
truyền từng khúc dữ liệu lên 79 tần số.Trong dạng cơ bản của nó,sự điều chế là sự
đánh tín hiệu dịch tần số Gausse(GFSK).Nó đạt được tốc độ truy cập là 1 Mb/s,tốc
độ truy cập tối đa của nó có thể lên đến 3 Mb/s.Bluetooth hoạt động ở dải tần 2.4
GHz.Bluetooth cung cấp cách thức kết nối và trao đổi thông tin giữa các thiết bị
như điện thoại di động,điện thoại,máy tính xách tay,máy tính cá nhân,máy in,hệ
thống định vị tồn cầu(GPS),camera số,bảng điều khiển video game…Các đặc
tính kỹ thuật của Bluetooth được phát triển và cấp phép bởi Bluetooth Special
Interest (SIG).Bluetooth SIG bao gồm các cơng ty thuộc lĩnh vực viễn thơng,máy
tính, mạng và điện tử dân dụng.
Kỹ thuật không dây Bluetooth là kỹ thuật thơng tin sóng ngắn có ý định thay
thế cáp kết nối và các thiết bị cố định với tính bảo mật cao.Đặc trưng của kỹ thuật
Bluetooth là sự chắc chắn,cơng suất thấp,giá thành thấp.Đặc tính kỹ thuật của
Bluetooth xác định cấu trúc đều trong việc kết nối các thiết bị trong phạm vi rộng
và giao tiếp giữa chúng.
Kỹ thuật Bluetooth đã được chấp nhận trên toàn cầu tại,hầu như mọi nơi trên
thế giới,đều có thể kết nối với các thiết bị có gắn Bluetooth lân cận.Bluetooth cho
phép các thiết bị điện tử kết nối và giao tiếp không dây trong phạm vi ngắn,các
mạng bộc phát biết đến như là các piconet.Mỗi thiết bị có thể giao tiếp cùng lúc
với 7 thiết bị khác trong một piconet.Mỗi thiết cũng có thể cùng lúc nằm trong
nhiều piconet.Piconet được thiết lập tự động và linh hoạt khi các thiết bị có khả
năng Bluetooth vào hoặc ra khỏi vùng vô tuyến lân cận.
Ưu điểm của kỹ thuật không dây Bluetooth cơ sở là khả năng điều khiển cùng

một lúc cả hai việc truyền dữ liệu và giọng nói.Điều này cho phép người sử sụng
tận hưởng các giải pháp mới như tai nghe khơng dây cho điện thoại,in và fax,PDA
đồng bộ hóa,laptop và một vài ứng dụng trên điện thoại di động.
SVTH: Nguyễn Tuấn Dương

15

Lớp: 49TH1


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Ngành: Công nghệ thông tin

 Đặc tả lõi Bluetooth cung cấp cho các nhà phát triển sản phẩm cả tầng
liên kết và tầng ứng dụng, nó hỗ trợ ứng dụng dữ liệu và giọng nói.
 Phổ tần kỹ thuật Bluetooth hoạt động trong lĩnh vực công nghiệp không
được cấp phép,khoa học và y tế (ISM),dải tần từ 2,4 đến 2,485 GHz,sử
dụng trải phổ,nhảy tần số,tín hiệu song công ở hệ số danh định là 1600
bước nhảy/s.Băng tần ISM 2,4 GHz có sẳn và khơng được cấp phép ở hầu
hết các quốc gia.
 Nhiễu khả năng nhảy tần số thích ứng (AFH) của kỹ thuật Bluetooth
được thiết kế để giảm nhiễu giữa những kỹ thuật không dây chia sẻ phổ 2,4
GHz,AFH làm việc trong phạm vi phổ để đạt được những lợi thế của tần số
có sẵn.Điều này được thực hiện bởi sự phát hiện các thiết bị khác trong phổ
và tránh các tần số mà chúng đang sử dụng.Bước nhảy thích ứng này cho
phép việc truyền hiệu quả hơn trong phổ,cung cấp cho người sử dụng chất
lượng tốt hơn cho dù đang sử dụng các kỹ thuật khác cùng với kỹ thuật
Bluetooth.Bước nhảy tín hiệu trong số 79 tần số ở khoảng 1 MHz để đạt
được sự khử nhiễu bậc cao.

 Phạm vi hoạt động phụ thuộc vào lớp thiết bị: Vô tuyến lớp 3-phạm vi
lên đến 1m hoặc 3 feet
 Vô tuyến lớp 2-phổ biến nhất trên các thiết bị di động,có phạm vi
khoảng 10m hoặc 33 feet.
 Vô tuyến lớp 1-sử dụng trong các trường hợp công nghiệp-phạm vi
100m hoặc 300 feet.
 Công suất: Vô tuyến được sử dụng phổ biến nhất là lớp 2 và công suất
sử dụng là 2.5 mW.Kỹ thuật Bluetooth được thiết kế để tiêu thụ công suất
rất
công

thấp.Đây là sự tăng cường đặc tính bằng cách cho phép radio giảm
suất khi khơng được kích hoạt.Phiên bản Generic Alternate

MAC/PHY in Version 3.0+HS cho phép phát hiện ra các AMP từ xa (bộ
chương trình thao tác đại số-algebraic manipulation package) cho các thiết

SVTH: Nguyễn Tuấn Dương

16

Lớp: 49TH1


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Ngành: Công nghệ thông tin

bị tốc độ cao và bật radio chỉ khi cần truyền dữ liệu để tối ưu hóa cơng suất
cũng như là tăng thêm tính bảo mật cho radio.

 Tốc độ dữ liệu:
1 Mbps cho Version 1.2;Hỗ trợ đến 3 Mbps cho Version 2.0 + EDR
24 Mbps cho Version 3.0 + HS
Phần lớn hệ thống radio trong thương mại sử dụng ngày nay đều được dựa vào
cấu trúc radio. Một mạng mobile thiết lập mạng cơ sở hạ tầng bằng những sợi cáp
kim loại theo dạng xương ống , dùng một hoặc nhiều trạm cơ sở đặt ở những vị trí
chiến lược để sóng có thể phủ hết tế bào thiết bị là những điện thoại có khả năng
di chuyển hoặc nói chung là nhưng terminal di động, để sử dụng mobile network
những terminal này duy trì một kết nối với mạng thông qua 1 radio link đến các
trạm cơ sở.
Đây là liên kết mạnh mẽ giữa trạm cơ sở và terminal. Khi 1 terminal đăng ký
với mạng, nó sẽ giữ 1 kênh điều khiển và kết nối sẽ được thiết lập và giải phóng
theo nghi thức của kênh đó. Truy xuất kênh , chia kênh điều khiển lưu thông và
những sự can thiệp khác đều được điều khiển 1 cách gọn gàng bởi các trạm cơ sở.
Chẳng hạn theo quy ước của hệ thống radio thì những hệ thống điện thoại công
cộng như là Global System for Mobile Communications (GSM), D-AMPS. Nhưng
cũng có hệ thống tư nhân như hệ thống mạng cục bộ không dây (WILAN) dựa
trên 802.11 hoặc HIPERLAN 1 và HIPERLAN 2.
Trái lại trong hệ thống Ad hoc thật sự thì khơng hề có sự khác biệt giữa radio
unit, tức là khơng hề có điểm khác biệt giữa trạm cơ sở và terminal. Liên kết ad
hoc tùy thuộc vào sự liên lạc giữa các thiết bị. Khơng có cơ sở hạ tầng và dây cap
kim loại hỗ trợ kết nối giữa các unit di động, khơng có thiết bị kiểm soát trung tâm
cho các unit dựa vào để tạo các mối quan hệ gắn liền nhau cũng khơng có hỗ trợ
việc sắp xếp truyền thơng. Thêm vào đó ở đây có sự can thiệp của người điều
hành. Có thể mường tượng kịch bản của công nghệ Bluetooth như thế này, nó có
vẻ như là 1 số lượng lớn các ad hoc cùng tồn tại cùng 1 vùng mà không có bất cứ
sự phối hợp lẫn nhau nào. Đối với những ứng dụng Bluetooth, có nhiều mạng độc
lập chồng chéo lên nhau trong một vùng.

SVTH: Nguyễn Tuấn Dương

17

Lớp: 49TH1


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Ngành: Công nghệ thông tin

Hệ thống ad hoc radio chỉ được dùng trong một số trường hợp như hệ thống
walky-talky dùng bởi quân đội , cảnh sát , cứu hỏa và những đội cứu hộ nói
chung. Tuy nhiên hệ thống Bluetooth là hệ thống ad hoc radio thương mại đầu tiên
được dùng 1 cách rộng rãi với quy mô lớn nơi công cộng.
3.2 Kiến Trúc Hệ Thống Bluetooth radio
3.2.1 Dãy sóng vơ tuyến
thứ nhất việc lựa chọn dãy sóng vơ tuyến phải được xác định mà khơng
có người điều hành tác động. Dãy sóng phải được dùng nơi công cộng và
không cần phải đăng ký.
Thứ hai dãy sóng phải sẵn sàng để dùng ở trên toàn thế giới. Những ứng dụng
bluetooth đầu tiên là những ứng dụng đặt mục tiêu là những doanh nghiệp đi du
lịch, những người phải kết nối thiết bị di động của họ ở bất cứ nơi nào họ đến.
May thay có tần số vơ tuyến khơng phải đăng ký ln sẵn dùng trên tồn cầu. Đó
là tần số Industryal,scientific. Medical (ISM) vào khoảng 2,45 GHz và trước đây
dành riêng 1 số nhóm chun nghiệp và gần đây thì đã được mở rộng trên tồn thế
giới cho mục đích thương mại. ở Mỹ băng tần này đi từ 2400 đến 2483.5 MHz, và
những điều lệ FCC. ở phần lớn các nước châu âu một băng tần giống nhau được
dùng theo điều lệ ETS-300328. Ở Nhật gần đây băng tần từ 2400 đến 2500 MHz
được phép dùng cho những ứng dụng thương mại và hịa hợp với giải pháp của thế
giới. Tóm lại ở hầu hết các quốc gia trên thế giới tần số sẵn dùng là 2400 đến

2483.5 MHz, và nỗ lực cho sự hòa hợp đang được tiến hành để dãy sóng vơ tuyến
này thật sự sẵn dùng trên tồn thế giới.
Những quy định không giống nhau ở nhiều nơi khác nhau trên thế giới.Tuy
nhiên mục tiêu của họ là làm sao để bất kỳ người sử dụng nào cũng có quyền sử
dụng tần số vơ tuyến đó là một cách cơng bằng. Những quy định nói chung quy
định rõ sự phân bố của những tín hiệu được truyền đi và mức năng lượng tối đa
được phép truyền. Do đó với mỗi hệ thống có thể hoạt động trên tồn cầu thì khái
niệm tần số vơ tuyến được phép dùng phải là phần giao của các luật lệ.
3.2.2 Sự Chống Nhiễu

SVTH: Nguyễn Tuấn Dương

18

Lớp: 49TH1


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Ngành: Công nghệ thông tin

Do băng tần miễn phí có thể sử dụng ở bất cứ một thiết bị phát nào. Do đó việc
chống nhiễu là vấn đề rất quan trọng. Phạm vi và khả năng chống nhiễu trong tần
số ISM 2.45 GHZ là không thể dự đốn trước được bởi có rất nhiều thiết bị phát
sử dụng sóng vơ tuyến ở trong băng tần này, đó có thể là thiết bị Bluetooth thiết bị
WIFI... thậm chí có cả lị vi sóng của 1 số thiết bị phát sáng khác cũng phát ra
sóng trong băng tần này.
Sự chống nhiễu có được thực hiện nhờ vào việc ngăn chặn hoặc tránh đi ngăn
chặn bằng cách dàn trải những chuỗi hoặc mã.
Sự ngăn chặn có thể thực hiện bằng cách viết code hoặc chia tần số thành các

dãy liên tục. Tuy nhiên, pham vi các dãy tần động của các tín hiệu được can thiệp
trong một mơi trường sóng đặc biệt, liên tục và có thể rất rộng.phân chia theo thời
gian có thể là một sự lựa chọn nếu như xảy ra sự gián đoạn trong các nhịp tần số
của sự phân chia theo thời gian. Việc phân chia trên tần số có khả năng hơn.
Trong khi tần sơ 2.45GHz có thể cung cấp băng thơng khoảng 80MHz và băng
thông của hầu hết các radio đều bị giới hạn. Một số phần quang phổ của sóng
radio có thể được sử dụng mà không gặp bất cứ trở ngại nào. Việc lọc trên các
vùng băng tần sẽ giúp ngăn nhiễu ở những vùng khác của dãy sóng radio. Bộ lọc
ngăn chặn có thể dễ dàng đạt đến 50db hoặc hơn nữa.
3.2.3 Phối Hợp Đa Truy Cập
-

Việc lựa chọn sự phối hợp đa truy cập cho một hệ thống ad hoc được điều
khiển bời những luật lệ của dãy tầng ISM và thiếu sự phối hợp (lack of
coordination).

-

Đa truy cập phân theo tần số (FDMA) đã thu hút những hệ thống ad hoc do
kênh trực giao chỉ trả lời đúng tần số của máy tạo dao động tương ứng trên
các băng tần khác nhau. Với việc phân chia các kênh truyền 1 cách thích hợp
và năng động thì việc nhiễu có thể tránh khỏi. Đáng tiếc FDMA cơ bản lại
không đáp ứng hết nhu cầu lan rộng trong dãy ISM.

-

Đa truy cập phân theo thời gian (TDMA) đòi hỏi sự đồng bộ về thời gian vô
cùng khắt khe ở kênh trực giao. Đối với liên kết ad hoc được điều khiển ở 1
chỗ , việc duy trì tham chiếu khung thời gian trở lên khác cồng kềnh.

SVTH: Nguyễn Tuấn Dương

19

Lớp: 49TH1


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

-

Ngành: Công nghệ thông tin

Đa truy cập phân chia theo mã (CDMA) tỏ ra là đặc tính tốt nhất cho vơ
tuyến ad hoc khi nó quy địn sự phân bố và đề cập đến những hệ thống rời
rạc.

-

Direct sequence (DS)-CDMA khơng thu hút bằng vì vấn đề gần xa, nó địi
hỏi kiểm sốt năng lượng lẫn nhau hoặc tăng thêm xử lý thừa. Thêm vào đó
như TDMA kênh trực giao DS-CDMA cũng quy định việc tham chiếu
khung thời gian. Cuối cùng đối với những user cao cấp thì những loại chip
khá đắt đã được dùng đến nhưng khơng thu hút lắm vì băng thơng rộng
(tránh nhiễu) và sự tiêu thụ hiện tại ngày càng tăng.

-

Nhảy tần số (FH)- CDMA kết hợp một số những đặc tính để trở thành chọn
lựa tốt nhất cho hệ thống vơ tuyến ad hoc. Trung bình 1 tần số có thể trải ra

trên 1 dãy tần số lớn ,nhưng ngay lúc đó chỉ có 1 dải băng thơng được sử
dụng tránh được hầu hết khả năng nhiễu trong dãy ISM. Bước nhảy của sóng
mang là trực giao nhưng băng thơng hẹp và việc nhiễu khi dùng chung chỉ
xem như là gián đoạn ngắn trong việc truyền tin. Một việc có thể được khắc
phục bằng giải pháp dùng những nghi thức ở tầng cao hơn.

-

Bluetooth dựa vào kỹ thuật FH CDMA các packer được truyền trên những
tần số khác nhau trong dãy tầng ISM 2.45 GHz , định nghĩa 1 bộ 79 bước
nhảy mỗi bước nhảy cách nhau 1MHz. Việc truyền nhận sử dụng các khe
thời gian. Một số lớn những cách phối hợp bước nhảy được tạo ra ngẫu
nhiên nhưng chỉ cách phối hợp đặc biệt được định nghĩa bởi 1 unit gọi là
master mới kiểm soát kênh nhảy tần số. Một đồng hồ của master unit cũng
định nghĩa 1 chu kỳ bước nhảy. Tất cả các unit là slave chúng dùng sự đồng
nhất của master để chọn bước nhảy giống nhau và cộng thêm khoảng thời
gian gián đoạn vào đồng hồ tương ứng của chúng để đồng bộ hóa việc nhảy
tần số. Trong lĩnh vực thời gian, các kênh được chia thành những slot.

3.2.4 Các Kiểu Kiến Trúc Bluetooth
Có 2 kiểu kiến trúc Bluetooth phổ biến là Bluetooth Piconet (mạng phân cụm)
và Bluetooth Scatternet (mạng phân tán).
 Kiến trúc Bluetooth piconet:

SVTH: Nguyễn Tuấn Dương

20

Lớp: 49TH1