Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu chuẩn IEEE 802.15.1 và ứng dụng trong giao diện kết nối thiết bị thu thập thông tin sức khỏe cá nhân

• Tác giả: Boualaphanh Vilaivanh
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Hải Minh
• Trường học: Đại học Thái Nguyên - Trường Đại học Công nghệ Thông tin và Truyền thông
• Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông
• Đề tài: Nghiên cứu chuẩn IEEE 802.15.1 và ứng dụng trong giao diện kết nối thiết bị thu thập thông tin sức khỏe
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ kỹ thuật viễn thông
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Thái Nguyên

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu tổng quan về Bluetooth
• 1.2. Khái niệm Bluetooth
• 1.3. Lịch sử, hình thành và phát triển của Bluetooth
• 1.4. Các đặc điểm của Bluetooth
• 1.5. Ứng dụng của Bluetooth
• 1.6. Vấn đề về an toàn và bảo mật trong Bluetooth
• 1.7. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ VÀ KỸ THUẬT KẾT NỐI BLUETOOTH
• 2.1. Giới thiệu chung
• 2.2. Các khái niệm dùng trong công nghệ Bluetooth
• 2.3. Kết nối theo kiểu ad hoc
• 2.4. Định nghĩa các liên kết vật lý trong Bluetooth
• 2.5. Trạng thái của thiết bị Bluetooth. Các chế độ kết nối
• 2.6. Ad Hoc Radio Connectivity. Kiến trúc của hệ thống Bluetooth Radio
• 2.7. Kĩ thuật trải phổ nhảy tần trong công nghệ Bluetooth
• 2.8. Khái niệm trải phổ trong công nghệ không dây
• 2.9. Kĩ thuật nhảy tần số trong công nghệ Bluetooth
• 2.10. Cách thức hoạt động của Bluetooth
• 2.11. Cơ chế truyền và sửa lỗi
• 2.12. Quá trình hình thành Piconet. Quá trình hình thành Scatternet. Các tầng giao thức trong Bluetooth
• 2.13. Link Manager Protocol
• 2.14. Host Controller Interface
• 2.15. Logical link control and adaption protocol (L2CAP)
• 2.16. Service Discovery Protocol
• 2.17. Vấn đề sử dụng năng lượng trong Bluetooth
• 2.18. Việc sử dụng và quản lý năng lượng trong công nghệ Bluetooth
• 2.19. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG ỨNG DỤNG DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ BLUETOOTH
• 3.1. Giao tiếp bluetooth trên Symbian
• 3.2. Các ứng dụng Bluetooth trên các thiết bị sử dụng hệ điều hành Symbian
• 3.3. Các công cụ phát triển và ví dụ
• 3.4. Tổng quan về Bluetooth API
• 3.5. Các nhóm hàm Bluetooth API
• 3.6. Quan hệ giữa các nhóm hàm API
• 3.7. Một vài kiểu dữ liệu Bluetooth thông dụng
• 3.8. Mở và cấu hình Bluetooth Socket
• 3.9. Xây dựng Bluetooth Socket Server: Lắng nghe và chấp nhận kết nối từ thiết bị là Client
• 3.10. Xây dựng Bluetooth Socket Client: Tìm kiếm và kết nối tới thiết bị là Server. Trao đổi dữ liệu thông qua Bluetooth socket
• 3.11. Bluetooth Service Discovery Database
• 3.12. Kết nối vào Bluetooth Service Discovery Database
• 3.13. Đăng kí một dịch vụ vào Service Database
• 3.14. Thiết lập các thuộc tính trong một Service Record
• 3.15. Bluetooth Service Discovery Agent
• 3.16. Truy vấn các dịch vụ trên thiết bị khác với Bluetooth Service Discovery Agent
• 3.17. Tìm kiếm các thuộc tính dịch vụ
• 3.18. Tạo ra đối tượng để quản lý các kết quả truy vấn
• 3.19. Bluetooth security manager. Kết nối vào Bluetooth Security Manager. Thiết lập các chế độ bảo mật
• 3.20. Bluetooth Device Selection UI
• 3.21. Xây dựng ứng dụng Bluetooth trên Symbian OS với Series 60 SDK
• 3.22. Sự khác nhau về Bluetooth trên thiết bị ảo và thiết bị thật
• 3.23. Các yêu cầu về phần cứng và phần mềm cho việc phát triển ứng dụng Bluetooth với Series 60 SDK
• 3.24. Cài đặt và cấu hình thiết bị USB Bluetooth
• 3.25. Xây dựng ứng dụng minh họa
• 3.26. Thực hiện truyền và nhận dữ liệu
• 3.27. Thiết bị y tế có kết nối bluetooth
• 3.28. MÁY ĐO HUYẾT ÁP BẮP TAY KẾT NỐI BLUETOOTH BEURER BM77
• 3.29. Máy massage xung điện BEURER EM95 BLUETOOTH
• 3.30. Cân phân tích cơ thể BEURER BF950 BLUETOOTH
• 3.31. Kết luận chương 3
• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về chuẩn IEEE 802

Chuẩn IEEE 802.15.1, còn được biết đến với tên gọi Bluetooth, là một công nghệ không dây được thiết kế để kết nối các thiết bị trong khoảng cách ngắn. Bluetooth sử dụng băng tần ISM 2.4 GHz, cho phép truyền dữ liệu và âm thanh với tốc độ lên đến 1 Mbps. Công nghệ này được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị thu thập thông tin sức khỏe, giúp kết nối không dây giữa các thiết bị y tế như máy đo huyết áp, máy theo dõi nhịp tim và các thiết bị đeo thông minh. Bluetooth đã trở thành một phần không thể thiếu trong công nghệ IoT, đặc biệt là trong lĩnh vực giám sát sức khỏe.

1.1. Lịch sử phát triển của Bluetooth

Bluetooth được phát triển lần đầu tiên vào năm 1994 bởi Ericsson, với mục đích thay thế các kết nối dây cáp truyền thống. Từ đó, chuẩn IEEE 802.15.1 đã trải qua nhiều phiên bản cải tiến, từ Bluetooth 1.0 đến Bluetooth 5.0, với các tính năng nổi bật như Enhanced Data Rate (EDR), Bluetooth Low Energy (BLE), và khả năng kết nối xa hơn. Các phiên bản mới nhất của Bluetooth tập trung vào việc tiết kiệm năng lượng và tăng cường bảo mật, phù hợp với nhu cầu của các thiết bị y tế và thiết bị IoT.

1.2. Đặc điểm kỹ thuật của Bluetooth

Bluetooth sử dụng kỹ thuật trải phổ nhảy tần (FHSS) để tránh nhiễu và đảm bảo độ ổn định của kết nối. Công nghệ này cho phép các thiết bị kết nối trong phạm vi 10 mét, với tốc độ truyền dữ liệu lên đến 2 Mbps. Bluetooth cũng hỗ trợ nhiều chế độ kết nối, bao gồm kết nối đồng bộ (SCO) và kết nối không đồng bộ (ACL), phù hợp với các ứng dụng khác nhau. Đặc biệt, Bluetooth Low Energy (BLE) được thiết kế để tiết kiệm năng lượng, phù hợp với các thiết bị đeo thông minh và thiết bị y tế.

II. Ứng dụng của Bluetooth trong thiết bị thu thập thông tin sức khỏe

Bluetooth đã trở thành công nghệ không dây hàng đầu trong việc kết nối các thiết bị thu thập thông tin sức khỏe. Các thiết bị như máy đo huyết áp, máy theo dõi nhịp tim, và các thiết bị đeo thông minh sử dụng Bluetooth để truyền dữ liệu sức khỏe đến điện thoại thông minh hoặc máy tính. Điều này giúp người dùng dễ dàng theo dõi và quản lý sức khỏe của mình. Bluetooth cũng được tích hợp vào các thiết bị y tế chuyên dụng, hỗ trợ việc giám sát sức khỏe từ xa và cung cấp dữ liệu chính xác cho các bác sĩ.

2.1. Kết nối không dây trong thiết bị y tế

Bluetooth được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị y tế như máy đo huyết áp, máy theo dõi glucose, và máy đo nhịp tim. Các thiết bị này sử dụng kết nối không dây để truyền dữ liệu sức khỏe đến các ứng dụng trên điện thoại thông minh hoặc máy tính. Điều này giúp người dùng dễ dàng theo dõi các chỉ số sức khỏe của mình mà không cần phải kết nối dây cáp. Bluetooth cũng hỗ trợ việc giám sát sức khỏe từ xa, giúp các bác sĩ có thể theo dõi tình trạng bệnh nhân một cách liên tục.

2.2. Thiết bị đeo thông minh và giám sát sức khỏe

Các thiết bị đeo thông minh như đồng hồ thông minh và vòng đeo tay sử dụng Bluetooth để kết nối với điện thoại thông minh. Những thiết bị này thu thập dữ liệu sức khỏe như nhịp tim, số bước đi, và lượng calo tiêu thụ, sau đó truyền dữ liệu đến ứng dụng trên điện thoại. Bluetooth Low Energy (BLE) là công nghệ lý tưởng cho các thiết bị này, vì nó tiết kiệm năng lượng và cho phép kết nối liên tục trong thời gian dài. Điều này giúp người dùng có thể theo dõi sức khỏe của mình một cách liên tục và chính xác.

III. Giá trị và ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu về chuẩn IEEE 802.15.1 và ứng dụng của nó trong giao diện kết nối thiết bị thu thập thông tin sức khỏe mang lại nhiều giá trị thực tiễn. Bluetooth không chỉ giúp kết nối các thiết bị y tế một cách dễ dàng mà còn hỗ trợ việc giám sát sức khỏe từ xa, giúp người dùng và các bác sĩ có thể theo dõi tình trạng sức khỏe một cách liên tục. Ngoài ra, Bluetooth Low Energy (BLE) giúp tiết kiệm năng lượng, phù hợp với các thiết bị đeo thông minh và thiết bị y tế di động. Nghiên cứu này cũng mở ra nhiều cơ hội phát triển trong lĩnh vực công nghệ IoT và thiết bị y tế thông minh.

3.1. Ứng dụng trong công nghệ IoT

Bluetooth đóng vai trò quan trọng trong công nghệ IoT, đặc biệt là trong lĩnh vực thiết bị y tế thông minh. Các thiết bị như máy đo huyết áp, máy theo dõi nhịp tim, và các thiết bị đeo thông minh sử dụng Bluetooth để kết nối với các ứng dụng trên điện thoại thông minh hoặc máy tính. Điều này giúp tạo ra một hệ thống giám sát sức khỏe liên tục và tự động, giúp người dùng và các bác sĩ có thể theo dõi tình trạng sức khỏe một cách chính xác và kịp thời.

3.2. Tương lai của Bluetooth trong y tế

Với sự phát triển của Bluetooth 5.0 và các phiên bản mới hơn, công nghệ này sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực y tế. Bluetooth không chỉ giúp kết nối các thiết bị y tế một cách dễ dàng mà còn hỗ trợ việc giám sát sức khỏe từ xa, giúp người dùng và các bác sĩ có thể theo dõi tình trạng sức khỏe một cách liên tục. Ngoài ra, Bluetooth Low Energy (BLE) giúp tiết kiệm năng lượng, phù hợp với các thiết bị đeo thông minh và thiết bị y tế di động. Điều này mở ra nhiều cơ hội phát triển trong lĩnh vực công nghệ IoT và thiết bị y tế thông minh.