蓝牙无线自组网拓扑构建算法研究

论文摘要

蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性规范,它以近距离无线连接为基础,即时地将个人电子设备组成自组织网。由于低功耗,低成本,高安全性等突出优点,蓝牙正成为个人区域网内快速构建自组织网的一种重要方式。然而,由于蓝牙技术自身的某些特殊限制和特性,利用蓝牙技术构建自组织网还面临着许多挑战,其中包括蓝牙自组织网的拓扑形成问题。自组织网是一种自治的无线网,整个网络不需固定的基础设施,可以在不能利用或不便利用现有网络基础设施的情况下,提供一种便捷的通信支撑环境,拓宽了移动网络的应用场合。目前自组织网已经成为移动通信技术向前发展的一个重要方向,并将在未来的通信技术中占据重要地位。论文首先分析了微微网数目、网络拓扑形状、桥的负载以及设备间通信链接等四个方面对蓝牙自组织网性能的影响,得出可有效提高和改进蓝牙自组织网性能的组网规则,并基于这些规则提出一种创新的蓝牙自组织网构建算法。算法首先采用分布式方式对组网设备进行分簇,每一个簇对应一个微微网,并且由簇内地址最高的设备做主节点即簇首节点;而后簇首节点依据一定规则和其它的簇进行归并从而形成一个互连的蓝牙自组织网,即散列网。算法在构建散列网的过程中优先使用地址较高的设备为主节点和桥节点,能有效提高整个蓝牙自组织网的路由调度效率。在最终所形成的散列网中,每个桥只连接两个微微网,并且任意两个微微网之间只通过一个桥相连。这种策略能够有效降低桥节点的负载,减少微微网之间的冗余链接,从而提高了蓝牙自组织网的性能。该文最后从微微网数目、网络链接数、桥节点负载、数据通信量和组网时间等方面对所提出的算法进行了仿真试验,并和相关算法进行了比较,做出了结论,同时给出下一步的研究方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究目的和意义
• 1.3 蓝牙网络研究动态
• 1.4 主要研究工作及章节安排
• 第二章 蓝牙无线自组网技术概述
• 2.1 自组网简介
• 2.1.1 自组网特点
• 2.1.2 自组网应用
• 2.2 蓝牙技术概述
• 2.2.1 蓝牙技术的特点
• 2.2.2 蓝牙协议栈介绍
• 2.2.3 蓝牙链路形成机制概述
• 第三章 典型蓝牙无线自组网拓扑构建算法研究
• 3.1 引言
• 3.2 几种蓝牙无线自组网拓扑构建算法
• 3.2.1 BTCP
• 3.2.2 Bluetrees
• 3.2.3 BlueStars
• 3.2.4 BlueNets
• 3.2.5 LSBS
• 3.2.6 LMS
• 3.2.7 Scatter-Route 协议
• 3.2.8 其它构建协议
• 第四章 蓝牙无线自组网性能关键影响因素分析
• 4.1 桥的负载
• 4.1.1 M/S 桥工作模式
• 4.1.2 S/S 桥工作模式
• 4.1.3 桥同步过程
• 4.2 微微网的数目
• 4.3 设备间通信链接
• 4.4 网络拓扑形状
• 4.5 提高蓝牙自组网性能的组网规则
• 第五章 有向线形簇集算法
• 5.1 算法应用前提
• 5.2 算法阶段划分
• 5.3 算法所使用的数据结构和相关概念
• 5.3.1 节点信息表
• 5.3.2 候选桥节点信息表
• 5.3.3 桥节点信息表
• 5.3.4 簇的概念
• 5.3.5 设备地址大小比较规则
• 5.3.6 标志位说明
• 5.3.7 Clock 值得确定
• 5.4 成簇阶段
• 5.4.1 成簇的原理
• 5.4.2 成簇阶段实例分析
• 5.4.3 成簇阶段算法流程图
• 5.5 簇间归并阶段
• 5.5.1 簇间归并链接原理
• 5.5.2 簇间归并链接实例分析
• 5.5.3 簇间归并算法流程图
• 5.6 算法仿真与分析
• 5.6.1 蓝牙网络模拟环境
• 5.6.2 仿真性能指标
• 5.6.3 仿真试验过程描述
• 5.6.4 仿真试验结果分析
• 5.6.5 算法性能分析总结
• 第六章 全文总结与未来工作
• 6.1 工作总结
• 6.2 进一步的工作
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果