Tổng quan thông tin về Bluetooth Mesh

Bluetooth Mesh được ra mắt vào tháng 7/2017 dựa trên tiêu chuẩn Bluetooth Low Energy. Trong bài viết này chúng tôi xin giới thiệu tổng quan thông tin về Bluetooth Mesh.

• Tốc độ truyền tín hiệu tối đa 250kbps
• Có lợi thế là kết nối trực tiếp được tới các thiết bị di động thông minh
• Tiêu thụ năng lượng thấp
• Dễ dàng mở rộng hệ thống mạng thiết bị

Video giới thiệu Bluetooth Mesh

Chuẩn truyền thông Bluetooth Mesh cũng sử dụng cơ chế mạng Mesh giống với Zigbee

So sánh các chuẩn truyền thông không dây thường được sử dụng trong nhà.

Tối ưu việc chống trùng kênh với mạng Wifi 2,4 Ghz

• Như ở thông số kỹ thuật ta thấy, Bluetooth Mesh cũng chạy cùng băng tần với Wifi và Zigbee là băng tần 2.4 Ghz. Tuy nhiên Bluetooth Mesh sẽ chạy chính là trên 3 kênh 37,38 và 39 là những kênh ít bị ảnh hưởng bởi mạng Wifi, đồng thời chuẩn sẽ có cơ chế tự động nhảy mạng nếu có hiện tượng nhiễu sóng.

Kênh truyền thông của Bluetooth Mesh.

Các thành phần trong mạng Bluetooth Mesh

Relay: Có nhiệm vụ chuyển tiếp bản tin trong mạng
Proxy: Những thiết bị đang kết nối tới Smartphone và tablet
Low power node: Những thiết bị dùng pin (VD: cảm biến, remote…) những thiết bị này thường ngủ, chỉ thức dậy khi có tác động của người dùng (NOTE: Do những thiết bị cảm biến chạy pin thường là Low Power Node nên khi cài đặt tính năng nâng cao người dùng cần ấn nút Config hoặc tác động sự kiện vào thiết bị để đánh thức thiết bị dậy thì mới nhận được bản tin cài đặt gửi từ trên xuống.)
Friend: Những thiết bị này kết nối với Low Power Node (LPN) và sẽ lưu bản tin giúp những thiết bị (LPN) và khi nào thiết bị (LPN) thức dậy thì Friend sẽ gửi những bản tin đó xuống

Các vai trò chính trong mạng Bluetooth Mesh

NOTE: Do ở trong HC không hỗ tính năng Friends vậy nên một mạng Bluetooth Mesh chỉ có HC và các thiết bị Low Power Node (như cảm biến chuyển động…) thì sẽ không hoạt động được cần tối thiểu có một thiết bị Relay/Friends ở trong mạng.

Managed Flooding

• Như các hệ thống truyền thông phổ biến khác VD như mạng internet thì ta đều đã từng nghe đến thuật ngữ như là route mạng… bản chất của quá trình này đó chính là tìm đường đi ngắn nhất để gửi bản tin từ nguồn phát đến thiết bị cuối bởi, trong một hệ thống mạng số lượng node là rất nhiều nên cần có sự tính toán đường đi tối ưu và ngắn nhất cho mỗi bản tin.
• Tuy nhiên phương pháp này có một hạn chế đó là tại thời điểm mà một node mạng bị nghẽn thì bản tin sẽ không truyền đi được. Chính vì vậy mà Bluetooth Mesh đã phát triển một cơ chế đó là Managed Flooding, nghĩa là mọi bản tin được gửi đi đều là Broadcast (Gửi cho toàn mạng) và mọi thiết bị có trong mạng ở thời điểm đó đều có khả năng truyền bản tin đó đi tới các node mạng xung quanh. Nhờ vậy mà bản tin vừa có khả năng truyền nhanh đồng thời nếu một node mạng nào bị nghẽn thì thiết bị cuối vẫn nhận được thông qua một đường khác.
• Chính vì vậy nếu như ta khởi động lại toàn bộ hệ thống thì việc sử dụng được hệ thống trở lại sẽ rất nhanh và không phải mất thời gian để đợi các thiết bị route lại với nhau.

Vậy Managed Flooding có ý nghĩa như nào trong hệ thống Smart Lighting:

• Ưu điểm của Managed Flood:
  – Cơ chế đơn giản không cần tạo đường route, nên khi vừa cấp nguồn là có thể hoạt động được ngay không cần mất thời gian đợi route lại mạng.
  – Có thể điều khiển đồng thời nhiều thiết bị, nên những tính năng cần điều khiển nhiều thiết bị đầu ra như Nhóm, Cảnh… sẽ không bị độ trễ giữa các thiết bị, giúp nâng cao trải nghiệm người dùng.
  – Những bản tin trong hệ thống Smart Lighting thì dữ liệu nhỏ và thời gian tồn tại không quá lâu nên sẽ thích với cơ chế Managed Flood
• Ưu điểm của Full Routing phù hợp nhất đối với những ứng dụng có gói tin có dữ liệu lớn và yêu cầu tốc độ truyền nhanh (Tuy nhiên nếu Managed Flooding mà vào những ứng dụng có thiết bị bắn liên tục bản tin có dữ liệu lớn trong mạng thì lại không phù hợp).

Cơ chế tạo ID nhóm/cảnh cho các thiết bị trong mạng Bluetooth Mesh

Các thiết bị trong mạng Bluetooth Mesh có thể nhóm với nhau và một thiết bị có thể thuộc cùng lúc nhiều nhóm. Mỗi nhóm sẽ có địa chỉ riêng, gọi là địa chỉ Subscribe.

Mô hình nhóm các thiết bị trong mạng Bluetooth Mesh.

Danh sách vai trò của các thiết bị trong mạng Bluetooth Mesh

NOTE: Sleepy – End device: Thiết bị sẽ ngủ nếu không phát hiện sự kiện – Nên khi cấu hình cần đánh thức thiết bị dậy

Khuyến cáo giới hạn hệ thống mạng

Để đảm bảo hệ thống mạng Bluetooth trong nhà khách hàng hoạt động ổn định, kỹ thuật viên lưu ý những khuyến cáo và giới hạn hệ thống ở dưới đây.

• Đảm bảo HC/LC luôn ở trung tâm của hệ thống Bluetooth Mesh.
• Một Endpoint của relay node có thể trong tối đa 8 nhóm, 16 cảnh Lighting.
• Giới hạn về số lượng thiết bị bluetooth trên 1 HC (Coor).

NOTE: Đối với hệ thống mạng Bluetooth Mesh thì HC (Coor) sẽ không hỗ trợ kết nối trực tiếp tới các thiết bị Low Power Node (VD: Cảm biến…) vậy nên trong hệ thống mạng Bluetooth Mesh phải đầy đủ Coor – Relay – Low Power Node hoặc Coor – Relay.