家居环境中的蓝牙AdHoc网络设计与仿真研究

摘要

蓝牙是一种用于无线数据与语音通信的技术，它以低成本近距离连接为基础，在固定或移动设备间建立无线通信连接。AdHoc是一种无固定控制中心、不需要基础设施的无线多跳网络。它具有自组织、动态拓补、链路容量时变、能源受限等特征。但要建立真正意义上的移动AdHoc网络应用，当前的技术还不够成熟。由于蓝牙在其诸多协议层上解决了作为AdHoc网络所要实现的技术细节。因此基于蓝牙技术的AdHoc网络是现阶段实现移动AdHoc网络的便捷方案之一。 本文采用蓝牙技术组建家庭AdHoc网络，实现家庭、小型办公网络的无线化、智能化。探讨了蓝牙技术在上述环境中的自组织性能、组网算法和路由策略。本文首先研究了蓝牙AdHoc网络的特点以及常用的组网算法和路由策略。针对家庭环境，提出了一种家庭蓝牙AdHoc网络应用模型，并详细介绍了模型各部分的功能。然后对常用的蓝牙网络形成算法和AdHoc网络路由算法进行了详细分析和定性比较。针对BTCP算法在角色分配上的不确定性，网络拓补的自愈能力和AODV算法的泛洪风暴的问题进行了改进。在此基础上，利用Linux操作系统平台下的NS2网络模拟器对改进的组网算法BTCP算法和AODV按需驱动路由算法进行了仿真。在仿真前对网络模拟器NS2的仿真机制进行了深入的研究，完成了在NS2蓝牙扩展模块上算法ALGO原件的创建，给出了模拟过程框图、Otcl程序和散射网构建过程中的NAM动画效果。编写了awk程序对仿真全过程记录文件进行信息提取，得出了算法性能曲线图。最后对蓝牙散射网的组网性能和路由性能进行了分析。仿真实验表明本文设计的家庭蓝牙AdHoc网络应用模型和改进的算法，组网效率高，路由性能良好，适合家庭蓝牙自组织网络。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1课题研究背景

1.2.AdHoc网络发展应用现状

1.3蓝牙AdHoc研究现状

1.4蓝牙技术在智能家居中的应用现状

1.5课题主要研究工作

第2章 蓝牙自组织网络研究

2.1引言

2.2蓝牙技术协议标准

2.2.1蓝牙核心协议栈

2.2.2蓝牙技术应用框架

2.3蓝牙网络

2.3.1蓝牙的物理链路

2.3.2节点的物理状态与物理链路建立过程

2.3.3蓝牙微微网与散射网

2.3.4蓝牙协议栈对AdHoc的支持

2.3.5蓝牙散射网络特点

2.4蓝牙AdHoc网络形成算法

2.4.1 BTCP算法

2.4.2 BlueTree算法

2.4.3 Scattcrnet-Rout算法

2.4.4 BlueStars算法

2.5本章小结

第3章 家庭环境中的蓝牙AdHoc网络设计

3.1引言

3.2蓝牙组建家庭AdHoc网络的问题

3.3家庭蓝牙AdHoc网络应用模型HB-AdHoc

3.4组网算法的选择与改进

3.4.1常见的组网算法性能比较

3.4.2 BTCP组网算法原理分析

3.4.3 BTCP算法的应用缺陷与改进方案

3.4.4网络自愈性解决方案

3.5路由算法的选择与改进

3.5.1现有的路由算法比较

3.5.2 AODV路由原理分析

3.5.3 AODV在HB-AdHoc中的泛洪风暴问题

3.5.4 AODV算法的改进

3.6本章小结

第4章 蓝牙AdHoc网络算法仿真与分析

4.1引言

4.2蓝牙网络仿真平台

4.2.1 NS2仿真软件

4.2.2 NS2的蓝牙扩展模块bluehoc和bluehoc_ex

4.3改进的BTCP组网算法仿真过程及结果分析

4.3.1改进的BTCP算法在NS2仿真平台上的移植

4.3.2编写Otcl程序

4.3.3 NAM动画仿真结果

4.3.4仿真结果分析

4.4 AODV路由算法在移动AdHoc网络中的仿真

4.4.1建立仿真场景

4.4.2编写Otcl程序

4.4.3 NAM动画仿真画面

4.5改进的AODV算法在蓝牙AdHoc网络中的仿真及分析

4.5.1编写Otcl程序

4.5.2仿真性能比较分析

4.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间主要学术论文发表

致谢