基于动态环境蓝牙多跳散列网形成算法研究

论文摘要

蓝牙技术是一种短距离无线数据与语音通信的开放性标准。蓝牙技术具有低成本、低功耗、容易组网等优点,在许多领域逐渐得到广泛应用。 作为无线自组织网络,蓝牙网络既具有无线自组织网络的共性(即网络拓扑结构的动态变化、节点的移动性、多跳组网方式等),但又具有其特殊性。蓝牙规范规定,即使两个节点在通信范围之内也不能直接通信,只有在同一微微网内主从节点之间才能直接通信,和传统的自组织网有很大的区别。当前蓝牙规范只对蓝牙微微网的形成、调度和路由选择问题进行了规定,但对多个微微网组成的散列网只作了简单描述,因此,蓝牙散列网的构建和路由问题是当前国际上的一个研究热点。 本文在此研究领域中提出了基于动态环境的蓝牙多跳散列网形成算法。该算法包括两部分,一部分是适应节点移动的动态算法,此动态算法引入随机状态作为中间状态将蓝牙设备的组网过程与通信过程相结合,因此,蓝牙设备在通信结束后会自动回到组网状态;另一部分是基于最大权重的蓝牙自适应组网算法,算法包括蓝牙设备发现、微微网的构建、散列网的形成,微微网的主设备均由邻居节点中权重最大的节点承担,每个节点不需要了解整个网络的拓扑结构,因此,是完全分布式的。 本文提出的动态散列网组网算法生成了一个多路径的网状拓扑结构,具有鲁棒性,该算法具有三个主要特性:1)算法是完全分布的、异步的;2)算法能应用于多跳环境;3)能动态适应节点移动及消失产生的拓扑变化,具有自愈合性。本文从形成的微微网数、散列网形成时间、平均角色数、动态性等方面通过仿真与其它算法进行性能比较,证明该算法优于其它算法。

论文目录

• 引言
• 1 概论
• 1.1 蓝牙的起源
• 1.2 蓝牙技术的应用及前景
• 1.3 研究的主要内容及意义
• 2 蓝牙技术特点及协议结构
• 2.1 蓝牙技术特点
• 2.2 蓝牙协议体系
• 2.2.1 蓝牙协议堆栈
• 2.2.2 蓝牙结构中的协议
• 2.2.2.1 蓝牙核心协议
• 2.2.2.2 电缆替代协议
• 2.2.2.3 电话控制协议（TCS）
• 2.2.2.4 选用协议
• 3 蓝牙无线射频和基带概述
• 3.1 概述
• 3.2 蓝牙射频
• 3.2.1 蓝牙射频信道
• 3.2.2 蓝牙时隙
• 3.3 链路控制和基带
• 3.3.1 蓝牙地址编码
• 3.3.2 蓝牙时钟
• 3.3.3 蓝牙收发时序
• 3.3.4 蓝牙设备状态描述
• 3.3.4.1 待机状态
• 3.3.4.2 查询状态
• 3.3.4.3 寻呼或呼叫状态
• 3.3.4.4 连接状态
• 4 无线自组织网络简述和蓝牙微微网分群组网算法
• 4.1 无线自组织网络简述
• 4.1.1 无线自组织网络的基本概念
• 4.1.2 自组织网络的特点
• 4.1.3 影响无线自组网络设计的主要因素
• 4.1.4 无线自组网的分群
• 4.1.4.1 自组网分群的引入
• 4.1.4.2 网络分群的原则
• 4.2 蓝牙的网络拓扑结构的构建
• 4.2.1 主从定义
• 4.2.2 微微网的结构
• 4.2.3 散列网的结构
• 4.2.4 蓝牙组网过程
• 4.3 蓝牙微微网的分群组网算法
• 4.3.1 蓝牙技术自身的特点
• 4.3.2 基于分群算法构建自适应蓝牙微微网算法的理论分析
• 5 基于动态环境蓝牙多跳散列网形成算法
• 5.1 引言
• 5.2 动态环境蓝牙多跳散列网形成要求
• 5.3 当前发展和相关工作
• 5.4 动态建网算法分析
• 5.5 基于动态环境蓝牙散列网形成算法
• 5.5.1 蓝牙设备发现
• 5.5.2 蓝牙微微网的构建及仿真
• 5.5.3 蓝牙散列网构建及仿真
• 5.5.3.1 蓝牙二跳网桥的建立
• 5.5.3.2 蓝牙三跳网桥的建立
• 5.6 蓝牙动态组网算法的自愈和性及仿真
• 5.6.1 蓝牙节点加入网络
• 5.6.2 蓝牙节点移出网络
• 5.7 仿真结果及分析
• 6 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者论文发表情况