Bluetooth Mesh là gì? A-Z về ứng dụng và ưu điểm của công nghệ này

Với khả năng mở rộng linh hoạt, đáng tin cậy và tiết kiệm năng lượng, Bluetooth Mesh đã mang đến những tiềm năng vô tận trong việc xây dựng các hệ thống mạng thông minh, từ nhà thông minh, trung tâm thương mại đến các thành phố thông minh… Vậy Bluetooth Mesh là gì? Bluetooth Mesh có ưu nhược điểm gì? Câu trả lời sẽ được Lumi chia sẻ chi tiết trong bài viết dưới đây.

Mục lục

1. Bluetooth Mesh là gì?

Công nghệ Bluetooth Mesh là một tiêu chuẩn mạng lưới dựa trên Bluetooth Low Energy cho phép tạo mạng lưới kết nối Bluetooth giữa các thiết bị, tạo thành một hệ thống mạng quy mô lớn. Bluetooth Mesh được phát triển từ khoảng 2010 và được ra mắt vào ngày 13 tháng 7 năm 2017. Dữ liệu sẽ được truyền từ thiết bị này sang thiết bị khác mà không cần thông qua trung gian, giúp tối ưu hoá quá trình giao tiếp.

Ví dụ: Bạn có thể sử dụng điện thoại hoặc trợ lý giọng nói để điều khiển bật/tắt, thay đổi độ sáng hoặc màu sắc của toàn bộ hệ thống đèn trong nhà, hoặc từng nhóm đèn cụ thể, nhờ vào mạng lưới Bluetooth Mesh kết nối các bóng đèn.

Vậy hãy cùng Nhà thông minh Lumi điểm qua những khác biệt nổi bật giữa Bluetooth Mesh và Bluetooth Classic qua bảng so sánh dưới đây:

	Bluetooth Mesh	Bluetooth Classic
*Khả năng mở rộng*	Bluetooth Mesh có thể hỗ trợ một mạng lưới lên tới hàng chục nghìn thiết bị, với khả năng mở rộng gần như vô hạn nhờ vào cơ chế nhảy kênh.	Hỗ trợ kết nối điểm – điểm hoặc điểm – đa điểm với số lượng thiết bị kết nối có phần hạn chế nên khó đáp ứng được yêu cầu mở rộng của các hệ thống hiện đại.
*Độ tin cậy*	Cho phép truyền thông tin qua nhiều thiết bị trung gian (multi-hop), đảm bảo dữ liệu được chuyển tiếp từ thiết bị này sang thiết bị khác một cách an toàn.	Kết nối trực tiếp giữa hai thiết bị, nếu kết nối bị gián đoạn sẽ không có cơ chế tự động để khôi phục hoặc chuyển tiếp dữ liệu… dễ dẫn đến mất mát thông tin.
*Khả năng tự phục hồi*	Khi bất kỳ thiết bị trong mạng Bluetooth Mesh bị hỏng hoặc mất kết nối, các thiết bị khác sẽ tự động điều chỉnh để duy trì sự toàn vẹn của mạng lưới.	Nhược điểm của bluetooth truyền thống là không có khả năng tự phục hồi nên khi một thiết bị mất kết nối, các thiết bị khác sẽ không thể tự động điều chỉnh, dẫn đến gián đoạn dịch vụ.

2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Bluetooth Mesh

Bluetooth Mesh sử dụng cấu trúc mạng lưới (mesh network), trong đó mọi thiết bị (node) trong mạng có thể giao tiếp trực tiếp với nhau mà không cần trung gian. Khi một thiết bị muốn gửi dữ liệu đến một thiết bị khác trong mạng, tin nhắn sẽ được truyền từ thiết bị này qua các thiết bị khác (relay nodes) cho đến khi đến được thiết bị đích. Cơ chế này giúp mở rộng phạm vi kết nối của mạng lưới, đảm bảo rằng dữ liệu luôn có thể đến đích ngay cả khi một số thiết bị mất kết nối hoặc không hoạt động.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống Bluetooth Mesh — Nguyên lý hoạt động của Bluetooth Mesh

Các thành phần chính bao gồm:

Node: Node là các thiết bị tham gia vào mạng lưới Bluetooth Mesh, đóng vai trò truyền và nhận tin nhắn. Các loại node trong mạng lưới bao gồm:
- Relay Node: Có nhiệm vụ chuyển tiếp tin nhắn từ node này sang node khác, giúp mở rộng phạm vi của mạng.
- Low Power Node: Là các thiết bị tiêu thụ ít năng lượng, thường không có khả năng duy trì kết nối liên tục với các thiết bị khác.
Tin nhắn: Trong Bluetooth Mesh, tin nhắn được truyền đi dựa trên cơ chế phát quảng bá không định hướng. Hiểu đơn giản, khi một thiết bị gửi tin nhắn, các thiết bị khác trong mạng sẽ tự động nhận và chuyển tiếp tin nhắn đó đến đích mà không cần định sẵn lộ trình.
Mô hình truyền thông: Bluetooth Mesh sử dụng mô hình truyền thông publish/subscribe, trong đó các node có thể gửi (publish) tin nhắn đến một nhóm các node khác đã đăng ký (subscribe) để nhận tin nhắn từ nguồn đó.

3. Ưu, nhược điểm của Bluetooth Mesh

3.1. Ưu điểm của Bluetooth Mesh

Mạng Bluetooth Mesh có khả năng tự phục hồi, đảm bảo sự ổn định và liên tục của mạng

Bluetooth Mesh sử dụng phương pháp “managed flooding” để đảm bảo thông tin được phát sóng theo nhiều hướng và qua nhiều nút khác nhau.
Khi một nút gặp sự cố, các nút còn lại sẽ tự động cảnh báo và định tuyến lại thông tin qua các đường dẫn khác. Vì vậy sẽ không có bất kỳ nút nào trở thành điểm nghẽn, để toàn mạng hoạt động trơn tru mà không cần sự can thiệp thủ công.

Mạng Bluetooth Mesh có tính bảo mật cao

Trong mạng Bluetooth, bảo mật là bắt buộc. Hệ thống mạng, các ứng dụng riêng lẻ và các thiết bị đều được bảo mật và sự bảo mật này không thể vô hiệu hóa hay cắt giảm bằng bất kỳ cách nào. Những quy định cơ bản về bảo mật sau đây áp dụng cho tất cả các mạng Bluetooth Mesh:

Tất cả các thông điệp lưới đều được mã hóa và xác thực.
Bảo mật mạng, bảo mật ứng dụng và bảo mật thiết bị được giải quyết độc lập.
Các khóa bảo mật có thể được thay đổi trong suốt vòng đời của mạng lưới thông qua quy trình Làm mới khóa.
Sự xáo trộn các bản tin sẽ khiến cho việc theo dấu các bản tin được gửi bên trong mạng trở nên khó khăn, bảo vệ quyền riêng tư.
An ninh lưới bảo vệ mạng chống lại những cuộc tấn công lặp lại
Quá trình các thiết bị được thêm vào mạng lưới để trở thành các nút là một quá trình được đảm bảo an toàn.
Các nút có thể được xóa khỏi mạng một cách an toàn, ngăn chặn cả các cuộc tấn công dữ liệu vào thùng rác (trashcan)

Bluetooth có tính kết nối và hệ thống

Bluetooth Mesh sử dụng nguyên tắc truyền bản tin không định hướng, tức là mỗi tin nhắn được gửi bởi tất cả thiết bị và chuyển tiếp qua các thiết bị khác để đến thiết bị mong muốn. Điều này tăng khoảng cách điều khiển lên hàng trăm mét. Nếu một thiết bị trong mạng bị mất kết nối, các thiết bị còn lại vẫn hoạt động bình thường, không ảnh hưởng đến hệ thống.
Mỗi thiết bị có chuẩn Bluetooth có thể kết nối với hàng chục đến hàng trăm thiết bị khác, giúp mở rộng mạng lưới dễ dàng. Không cần bộ điều khiển trung tâm, người dùng có thể sử dụng điện thoại di động làm thiết bị trung gian, tiết kiệm chi phí và tăng tính tiện dụng.

Tối ưu năng lượng sử dụng

Như nói ở trên Bluetooth Mesh được phát triển dựa trên công nghệ BLE – Bluetooth Low Energy với ưu điểm tối ưu chi phí và năng lượng sử dụng.
Ưu điểm này sẽ có lợi cho những cảm biến và thiết bị sử dụng pin, ví dụ như ổ khóa điện tử hoặc cảm biến ngoài trời.

3.2. Nhược điểm của Bluetooth Mesh

Bên cạnh những ưu điểm, công nghệ Bluetooth Mesh vẫn có những nhược điểm. Cụ thể:

Độ trễ: Do cơ chế truyền thông không định hướng, việc truyền và nhận thông tin có thể gặp độ trễ, ảnh hưởng đến thời gian phản hồi của mạng.
Phức tạp và đòi hỏi kỹ thuật cao: Xây dựng và cấu hình mạng Bluetooth Mesh có thể phức tạp và đòi hỏi kiến thức kỹ thuật cao, gây khó khăn cho việc triển khai và quản lý hệ thống.
Tương thích: Thiết bị phải hỗ trợ chuẩn Bluetooth Mesh mới để có thể sử dụng tính năng này, điều này có thể gây khó khăn cho việc tích hợp với các thiết bị đã có sẵn trước đó.

4. Ứng dụng của mạng lưới Bluetooth Mesh

4.1. Ứng dụng của mạng lưới Bluetooth Mesh trong đời sống

Nhà thông minh: Điều khiển và tự động hóa các thiết bị như đèn, ổ cắm, ổ khóa điện tử.
Trung tâm thương mại: Cung cấp dịch vụ định vị, thông tin địa điểm, hướng dẫn cho khách hàng.
Thành phố thông minh: Đèn đường thông minh, giám sát giao thông, quản lý năng lượng.
Chăm sóc sức khỏe: Giám sát y tế, đo nhịp tim, đường huyết.
Ngành công nghiệp: Giám sát và điều khiển quy trình sản xuất, tiết kiệm năng lượng.

4.2. Ứng dụng Bluetooth Mesh trong nhà thông minh

Hệ thống chiếu sáng tích hợp Bluetooth Mesh

Với nhiều lợi ích vượt trội so với Bluetooth truyền thống, công nghệ Bluetooth Mesh được ứng dụng rộng rãi để mang lại nhiều tiện tích và cải thiện chất lượng cuộc sống, cụ thể:

Chiếu sáng thông minh: Sử dụng Bluetooth Mesh cho phép điều khiển đồng bộ hàng trăm bóng đèn cùng lúc cũng như tạo ra các hiệu ứng ánh sáng động để bạn có trải nghiệm sống phong phú.
Cảm biến và điều khiển: Bluetooth Mesh kết nối và điều khiển hiệu quả các cảm biến như nhiệt độ, độ ẩm, chuyển động với các thiết bị điều khiển như công tắc thông minh và ổ cắm thông minh… đảm bảo nhà thông minh luôn hoạt động tối ưu và trơn tru.
Âm thanh đa vùng: Đem tới khả năng năng đồng bộ và phân phối âm thanh giữa các loa trong nhà; đem tới trải nghiệm phát nhạc liền mạch và sống động từ phòng này sang phòng khác.
Ngoài ra, Bluetooth Mesh còn hỗ trợ điều khiển các hệ thống quan trọng khác như khóa cửa thông minh, hệ thống an ninh, và các thiết bị gia dụng thông minh để nâng cao mức độ an toàn và sự tiện nghi trong quản lý ngôi nhà.

5. So sánh Bluetooth Mesh với các công nghệ kết nối khác

Cùng so sánh để thấy sự khác biệt giữa Bluetooth Mesh với các công nghệ kết nối khác:

5.1. Wi-Fi

Wi-Fi cung cấp phạm vi phủ sóng rộng và tốc độ truyền dữ liệu cao, lý tưởng kể cả khi bạn cần truyền tải video nhưng tiêu tốn khá nhiều năng lượng. Trong khi đó, Bluetooth Mesh có phạm vi phủ sóng nhỏ hơn, tốc độ thấp hơn lại tiết kiệm năng lượng nên thích hợp cho các ứng dụng IoT.

Về bảo mật, cả hai công nghệ này đều được đánh giá tốt, nhưng Bluetooth Mesh nổi bật với mã hóa đa lớp và khả năng tự phục hồi, đảm bảo kết nối ổn định và an toàn.

5.2. Zigbee

Zigbee là giao thức truyền thông không dây tiêu chuẩn nổi bật với khả năng mở rộng mạng lưới lớn, dễ dàng kết nối hàng ngàn thiết bị trong các môi trường công nghiệp và ứng dụng quy mô lớn. Bluetooth Mesh có khả năng mở rộng hạn chế hơn nhưng được thiết kế linh hoạt nên phù hợp với các mạng nhỏ và trung bình.

Cả Zigbee và Bluetooth Mesh đều tiết kiệm năng lượng, nhưng Zigbee đặc biệt phù hợp cho các thiết bị cần hoạt động lâu dài mà ít phải thay pin. Bên cạnh đó, Zigbee thường có lợi thế trong các mạng lớn với chi phí triển khai thấp, trong khi Bluetooth Mesh có thể tiết kiệm nhờ tận dụng các thiết bị di động và hạ tầng Bluetooth phổ biến sẵn có.

5.3. Z-Wave

Z-Wave vốn nổi bật với khả năng tương thích tốt với nhiều thiết bị thông minh, nhưng Bluetooth Mesh dễ dàng tích hợp hơn vì hầu hết các thiết bị di động đã hỗ trợ Bluetooth. Bên cạnh đó, Bluetooth Mesh cũng chiếm ưu thế hơn Z-Wave về bảo mật cũng như tối ưu chi phí sử dụng.

Lumi hiện là giải pháp nhà thông minh số 1 tại Việt Nam, chúng tôi cung cấp các thiết bị nhà thôn minh với đa dạng các chuẩn kết nối như Bluetooth Mess, Zigbee, Wifi… Với lợi thế về dây chuyền – công nghệ sản xuất hiện đại cùng nguồn nhân lực kinh nghiệm, chất lượng cao, Lumi Smart Factory còn mở rộng lĩnh vực kinh doanh bao gồm:

Chúng tôi tự tin mang tới những sản phẩm chất lượng, hiện đại nhất tới tay khách hàng, với mong muốn nâng tầm không gian sống đẳng cấp hơn bao giờ hết. Để được tư vấn về sản phẩm vui lòng liên hệ Nhà thông minh Lumi:

Dương Nguyễn

Kỹ thuật viên nhà thông minh tại Lumi Việt Nam

Với niềm đam mê công nghệ và sự am hiểu sâu sắc về các giải pháp tự động hóa, tôi không ngừng khám phá và chia sẻ những thông tin hữu ích về cách biến ngôi nhà thành không gian sống tiện nghi, hiện đại và an toàn hơn.