基于仿生学研究的多跳蓝牙散列网组网设计

论文摘要

随着近年通讯技术的迅速发展,出于对移动通讯需求的快速增长,无线网络技术渐受瞩目;无线网络技术将激起另一波巨大的产业变革。而蓝牙技术,被认为是实现个人与互联网最后10米通讯距离的一种非常有前景的解决方案。 蓝牙技术主要面向网络中各类数据及语音设备,通过无线方式将它们连成分布式网络,从而方便、快速地实现各类设备之间的通信。它是实现语音和数据无线传输的开放性规范,是一种低成本、短距离的无线连接技术。蓝牙设备的网络拓扑构建问题已成为无线自组网研究的一个重要分支。已有很多学者提出了蓝牙设备在不同环境下的各种组网协议的算法,但大多是针对静态的组网问题。对于蓝牙设备不在直接通讯范围内的多跳通讯要求以及节点的动态变化情况,学术界所作的相关研究并不太多。 目前生物学界对生物的群体性行为最新的研究成果逐渐应用到现代网络技术之中。社会化昆虫的交流行为模型具有非常适用于自组织网络的特征。彼此独立的简单生物个体,简单的交换信息的规则,使得生物集群具有很强的自组织性和合作性,而整体呈现出复杂性的表现。这一现象称之为集群智能(Swarm Intelligence,SI)。利用对生物的群体性行为研究得出的集群智能聚类模型的自组织特点,作者将其应用到蓝牙的组网设计中,提出了一种新的蓝牙设备散列网的动态分布创建思想,基于仿生学的蓝牙散列网组网算法BBSF(Based on Bionics Scatternet Formation)。 该算法首先将待组网的蓝牙节点聚成分散的小规模“树”的子网(组群),再将各个子网(组群)利用无环连通的“类似树”的拓扑结构实现各个散列网子网(组群)之间的融合,最后实现所有蓝牙节点组网通讯的目的。本算法采用边组网边通讯的设计,可实现无需强制所有蓝牙节点都必须在直接通讯范围内的动态通讯。形成的散列网的拓扑结构采用类似树形结构的无环连通图,因

论文目录

• 0 前言
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 蓝牙技术应用及前景
• 1.3 研究动机及意义
• 2 蓝牙核心协议及组网过程
• 2.1 蓝牙协议综述
• 2.2 蓝牙核心协议组成
• 2.2.1 无线射频模块（Radio）
• 2.2.2 基带（Baseband）
• 2.2.3 链路管理协议（LMP）
• 2.2.4 逻辑链路控制与适配协议（L2CAP）
• 2.2.5 服务发现协议（SDP）
• 2.3 蓝牙设备节点组网过程
• 3 仿生学相关实验研究
• 3.1 对于生物群体聚集行为的仿生学研究背景
• 3.2 基于主体的仿真及Boid模型
• 3.3 集群智能的研究
• 3.3.1 蚁群聚类试验研究
• 3.3.2 蚁群算法
• 3.4 基于主体的集群仿真研究的优点
• 3.5 基于主体的集群仿真研究的缺点
• 4 新型散列网组网设计BBSF
• 4.1 蓝牙组网设计前提
• 4.1.1 组网设计前提1
• 4.1.1.1 单跳（single-hop）通讯环境
• 4.1.1.2 多跳（multi-hoP）通讯环境
• 4.1.2 组网设计前提2
• 4.2 散列网组网设计目标
• 4.3 BBSF组网设计分析
• 4.4 动态组网设计保证
• 4.5 BBSF组网过程
• 4.5.1 阶段1发现比较阶段
• 4.5.2 阶段2超时连接阶段
• 4.5.3 阶段3子网合并
• 4.5.4 减少桥节点角色数目
• 4.6 控制微微网从节点数目
• 4.7 算法动态性的实现
• 5 仿真结果及分析
• 5.1 仿真环境及工具
• 5.2 单跳通讯环境仿真及结果分析
• 5.3 多跳通讯环境仿真及结果分析
• 5.4 算法动态性仿真
• 5.5 算法性能分析
• 6 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 论文发表及科研成果