基于实际设备性能的蓝牙散列网构建算法

论文摘要

蓝牙是一种实现短距离无线数据与语音通信的开放技术标准,近年来得到了广泛的关注。组建无线自组织网络是蓝牙技术的一个重要应用领域。 但是,在蓝牙规范中只对微网结构的形成作了阐述,没有给出构建散列网结构的标准协议,从而难以满足多于八个设备实现无线连网的要求。因此很多蓝牙组网算法被提出,试图解决散列网的构建问题。这些组网算法采用了相同的研究模式,它们不考虑实际参与组网的设备性能情况,而是将不同的蓝牙设备抽象为无差别的节点,随意为之分配角色。事实上,不同的蓝牙设备在性能上存在差异,散列网中不同的角色对设备的性能要求也存在差异,如果忽视了这些差异,当组网算法被落实到实际设备中执行时,最终形成的散列网的性能可能远不及设计目标,算法的可行性难以得到保证。 本文详细分析了蓝牙的技术特点、应用前景和研究现状。针对当前组网算法研究模式存在的问题,提出了基于实际设备性能组建蓝牙散列网的思想。要求组网算法根据蓝牙设备的性能优劣为其分配合适的角色,实现物尽其用,从而将组网算法和具体实现紧密结合,提高组网算法的合理性和可行性。在此基础上,本文将该思想应用于对已有BTCP组网算法的改进,仿真结果表明改进后的算法在组网合理性、网络稳定性等方面都得到了极大的改善。然后本文提出了一种新的分布式蓝牙组网算法—饱和算法。饱和算法具备以下特点:选择性能优良的设备担任主节点和桥节点角色:每个微网内部尽量实现连接饱和,以减少网络中微网的数目;控制主/从型桥节点的产生;蓝牙设备之间可以较早地实现局部通信。最后,通过对饱和算法进行理论分析和仿真试验,证明了在饱和算法中选择了性能优良的设备担任重要角色,并且饱和算法在散列网包含微网数、节点担任角色数、主/从型桥节点数、组网时间等方面优于其他算法。

论文目录

• 0 引言
• 1 蓝牙背景知识介绍
• 1.1 蓝牙技术概述
• 1.1.1 发展历程
• 1.1.2 主要技术特点
• 1.1.3 应用发展前景
• 1.2 蓝牙技术的研究现状
• 1.3 蓝牙协议体系分析
• 1.3.1 蓝牙协议体系构成
• 1.3.2 蓝牙射频与物理链路
• 1.3.3 核心协议
• 1.3.4 其他协议
• 1.4 蓝牙通信连接的建立
• 1.4.1 蓝牙基带链路状态
• 1.4.2 蓝牙通信连接的建立过程
• 1.5 蓝牙网络拓扑结构
• 2 基于实际设备性能组建蓝牙散列网的思想
• 2.1 设备性能对蓝牙散列网的影响
• 2.2 设备性能参数的获取与传输
• 2.3 制定选优策略
• 3 改进BTCP算法
• 3.1 BTCP算法的不足与改进
• 3.2 改进后BTCP算法性能分析
• 3.2.1 算法改进后的组网过程
• 3.2.2 角色分配合理性比较
• 3.2.3 网络结构稳定性比较
• 3.2.4 组网所需通信量比较
• 3.2.5 组网时间比较
• 4 一种新型蓝牙散列网构建算法—饱和算法
• 4.1 组网准则及目标
• 4.2 饱和算法的主要思想
• 4.3 节点角色分类及数据结构描述
• 4.4 饱和算法的实现
• 4.4.1 饱和结构形成
• 4.4.2 饱和结构连通
• 4.4.3 超时参数设定
• 4.5 算法性能理论分析
• 4.6 仿真结果及分析
• 4.6.1 散列网包含微网数比较
• 4.6.2 节点担任角色数比较
• 4.6.3 主/从型桥节点数比较
• 4.6.4 组网时间比较
• 4.6.5 组网所需通信量比较
• 5. 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者个人论文发表情况