Ngày nay, Bluetooth là công nghệ không thể thiếu đối với đại đa số người dùng điện thoại di động, phục vụ nhiều nhu cầu từ tai nghe đến loa không dây, thiết bị chơi game cầm tay và bàn phím, kết nối Internet Tethering, chia sẻ tập tin…
Các tính năng của Bluetooth ngày càng hữu ích và đa dạng, là kết quả của quá trình hình thành, phát triển sau hơn 20 năm kể từ khi ra mắt.
Khởi nguồn Bluetooth
Bluetooth được tạo ra bởi Tiến sĩ Jaap Haartsen tại Ericsson vào năm 1994, đặt theo tên vị vua nổi tiếng đã thống nhất Đan Mạch và Na Uy vào thế kỷ X. Bluetooth ra đời để thay thế cáp viễn thông RS-232 (một chuẩn kết nối cũ được tạo ra vào năm 1960) bằng cách sử dụng sóng vô tuyến UHF băng tần từ 2.4 đến 2.485 GHz. Dù tần số này tương tự với Wi-Fi, Bluetooth được thiết kế để hoạt động trong phạm vi ngắn và tiêu tốn ít điện năng hơn.
Đến năm 1998, tổ chức Bluetooth Special Interest Group (SIG) được thành lập với mục đích đại diện chuẩn hóa và quảng bá phiên bản mới của Bluetooth. Bluetooth SIG ban đầu chỉ bao gồm Ericsson, IBM, Intel, Nokia và Toshiba, nhưng đã đạt được hơn 4.000 thành viên vào cuối năm đó. Hiện nay nhóm có hơn 30.000 công ty thành viên với các mức độ ảnh hưởng khác nhau.
Phiên bản Bluetooth thương mại đầu tiên và nhắm vào người dùng phổ thông được ra mắt năm 1999. Đó là chiếc điện thoại di động cầm tay đạt giải thưởng công nghệ “Best of Show Technology Award” tại COMDEX. Bluetooth 1.0 cũng chính thức ra mắt vào năm đó, kéo theo phong trào tích hợp Bluetooth vào các thiết bị như vi xử lý, Dongles, chuột, card PC không dây và điện thoại nổ ra vào năm 2000.
Điện thoại di động thương mại có Bluetooth đầu tiên là Sony Ericsson T36, máy có cấu hình gồm màn hình LCD đơn sắc 101 x 54 pixel, GSM 3 băng tần, kết nối Internet WAP và bộ nhớ có thể lưu trữ tới 1000 danh bạ.
Tiêu chuẩn ban đầu
Vào thời điểm ra mắt, Bluetooth nhằm vào nhiều mục đích sử dụng. Chuẩn RS-232 được sử dụng phổ biến như một cổng kết nối của máy tính, để cắm modem internet, máy in, chuột, bộ nhớ ngoài và các thiết bị ngoại vi khác. RS-232 lại khá tốn năng lượng cho việc kết nối vật lý, và Bluetooth được làm ra với yêu cầu tiêu thụ ít điện năng nhất.
Vì là phiên bản đầu tiên, Bluetooth 1.0 vẫn có nhiều vấn đề phát sinh. Ẩn danh là một trong các vấn đề tồn tại do việc bắt buộc địa chỉ phát. Ngoài ra còn có nhiều vấn đề liên quan đến kết nối. Bản 1.0 cung cấp tốc độ truyền dữ liệu tối đa 721 kbps và kết nối không thể xa hơn 10 mét. Thực tế khi sử dụng, tốc độ còn chậm hơn đáng kể so với con số đó. Các tiêu chuẩn ban đầu đi kèm với cấu hình cho hội thoại không dây và tai nghe, mạng Dial-up, Fax và truyền tập tin.
Với 721 Kbps, Bluetooth đáp ứng tốt cho các dữ liệu âm thanh đã được nén lại. Việc này đủ để đáp ứng nhu cầu cho những sản phẩm âm thanh đơn giản chứ chưa thể phục vụ cho việc truyền tải âm thanh chất lượng cao như từ đĩa CD tại thời điểm đó.
Theo thông số được công bố của cấu hình A2DP, Bluetooth 1.0 sử dụng codec tối thiểu là SBC chứ không sử dụng trực tiếp các chuẩn âm thanh như MP3, WMA hay AAC. Kết quả là âm thanh của Bluetooth có chất lượng rất kém.
Thậm chí sự ra đời của công nghệ Enhanced Data Rate với tốc độ lên tới 3 Mbps cũng không giải quyết được vấn đề. Các codec của bên thứ 3 như aptX và LDAC sử dụng bitrates cao hơn và phương pháp nén tốt hơn, nhưng Bluetooth vẫn là nút thắt cổ chai cho âm thanh không dây chất lượng cao, dù cho sự phổ biến của nó càng ngày càng tăng.
Sửa đổi
Bluetooth không chỉ làm về âm thanh, và đặc điểm kỹ thuật của nó đã trải qua rất nhiều lần sửa đổi kể từ năm 1999 để cải thiện chất lượng truyền tải dữ liệu, tính năng, chất lượng kết nối, tất cả đều nhằm mục đích phục vụ cho các thị trường mới. Gần đây nhất, Bluetooth SIG đã tập trung vào mạng lưới, tiêu tốn năng lượng thấp hơn và phạm vi kết nối xa hơn cho thiết bị IoT. Tóm lại tiêu chí là nhanh, bảo mật và nhiều tính năng hơn.
Cốt lõi của Bluetooth chưa được cải tổ hoàn toàn để duy trì việc tương thích với các nền tảng. Dù có nhiều bổ sung và cải tiến kỹ thuật qua nhiều lần sửa đổi, từ giao thức kết nối mới và chế độ truyền tải, nhưng tốc độ truyền tải dữ liệu cốt lõi vẫn ở mức 1 Mbps và phần lớn các cấu hình vẫn hoạt động.
Các tính năng nổi bật nhất theo thông số kỹ thuật bao gồm Enhanced Data Rate lên đến 3 Mbps ở phiên bản 2.0, truyền tải tốc độ cao qua Wi-Fi dùng thiết bị ghép nối Bluetooth tại phiên bản 3.0, và tiết kiệm năng lượng ở phiên bản 4.0. Bảng liệt kê dưới đây cho thấy những tính năng chính đã ra mắt và các trường hợp sử dụng điển hình cho tốc độ và phạm vi được phát triển theo thời gian.
| Bluetooth 1.0 (1999) |
Bluetooth 2.0 + EDR (2004) |
Bluetooth 3.0 + HS (2009) |
Bluetooth 4.0 + LE (2013) |
Bluetooth 5 (2017) |
|
|---|---|---|---|---|---|
| Tốc độ tối đa | 0.7 Mbps | 1 Mbps gốc và 3 Mbps với EDR | 3 Mbps với EDR (24 Mbps qua chuẩn 802.11) | 3 Mbps với EDR, 1 Mbps tiết kiệm điện năng | 3 Mbps với EDR, 2 Mbps tiết kiệm điện năng |
| Phạm vi tối đa | ~10 m | ~30 m | ~30 m | ~60 m | ~240 m |
Tuy nhiên, Bluetooth không thực sự phù hợp với tiêu chí được hướng đến trong vài năm qua. Thay vì phát triển theo hướng tập trung vào cải thiện tốc độ truyền tải và phạm vi kết nối, tiêu chuẩn đang dần phân mảnh qua 2 hướng riêng. Đó là Low Energy (tiết kiệm điện năng) kể từ phiên bản 4.0 và Classic (truyền thống).
Low Energy được điều chỉnh để sử dụng cho các thiết bị phục vụ cộng đồng như theo dõi hoạt động cơ thể, Internet of Things (IoT). Classic thì tiếp tục cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cao hơn cho các sản phẩm đòi hỏi việc kết nối liên tục.
Phiên bản Bluetooth 5.0 mới nhất tiếp tục đi theo con đường này, chia những cải tiến cho Classic và Low Energy. Nâng cấp này đặt trọng tâm vào việc tăng phạm vi và tốc độ truyền tải dữ liệu của lựa chọn năng lượng thấp và phạm vi kết nối xa, chứ không phải thay đổi phiên bản cổ điển được sử dụng cho các thiết bị tai nghe.
| Tiết kiệm điện năng (LE) | Cơ bản & EDR | |
|---|---|---|
| Kênh | 40 kênh, 2 MHz | 79 kênh, 1 MHz |
| Tốc độ truyền tải | BLE 5: 2 Mbps BLE 4.2: 1 Mbps BLE 5 Long Range (S=2): 500 Mbps BLE 5 Long Range (S=8): 125 Mbps |
EDR (8DPSK): 3 Mbps EDR (π/4 DQPSK): 2 Mbps Cơ bản: 1 Mbps |
| Cấu hình năng lượng và radio | Loại 1: 100 mW (+20 dBm) Loại 1.5: 10 mW (+10 dbm) Loại 2: 2.5 mW (+4 dBm) Loại 3: 1 mW (0 dBm) |
Loại 1: 100 mW (+20 dBm) Loại 2: 2.5 mW (+4 dBm) Loại 3: 1 mW (0 dBm) |
| Tiêu thụ năng lượng | ~0.01x đến 0.5x so với loại cơ bản | Tương tự sóng vô tuyến |
| Cấu trúc liên kết | Point-to-Point (bao gồm piconet) Broadcast Mesh |
Point-to-Point (bao gồm piconet) |
Tóm lại
Trong 2 thập kỷ qua, Bluetooth đã phát triển từ một bộ phận không dây thay thế cho cáp RS-232 sang một tiêu chuẩn không thể thiếu. Nó phục vụ cho tất cả mọi thứ, từ chia sẻ tập tin, ghép nối thiết bị, nhạc và phụ kiên không dây. Ngày nay, tiêu chuẩn này đang đối diện với sự phân nhánh lớn, với việc tập trung vào tiết kiệm điện năng cho các thiết bị IoT và mạng lưới truyền thông rộng.
Dù còn nhiều hạn chế, nhưng nhờ vào tính linh hoạt của tiêu chuẩn không dây này chính là tài sản lớn nhất. Ước tính có đến 10 tỷ thiết bị sử dụng Bluetooth sẽ bán ra vào năm 2018, và máy được trang bị Low Energy sẽ tăng trưởng theo cấp số nhân. Bluetooth là một yếu tố quan trọng không chỉ gói gọn trong các thiết bị smartphone mà còn thiết yếu với thị trường công nghệ số.
