基于蓝牙的无线自组网络应用研究

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1、.基于蓝牙的无线自组网络的应用与研究摘要蓝牙是工作在2.4GHzISM频段的一种无线电技术，蓝牙设备以自组网络的方式进行连接组网。移动Adhoc网络是一种特殊的无固定控制中心、不需要基础设施的无线多跳网络。由于Adhoc网络的广泛应用，近年来成为移动通信领域的研究热点。然而，由于蓝牙技术具有某些特殊限制与特性，要利用蓝牙技术组建Adhoc网络，还有很多具有挑战性的问题需要解决。蓝牙协议是基于严格的主-从结点架构，即从结点设备间的通信必须借助主结点设备。虽然这种主-从结点模式比较简单，但是这种模式加倍了主结

2、点的带宽，增加了从结点设备间的时延。为了解决这个问题，本文提出了动态频道分配（DSA）和划分微微网的方法。在动态频道分配情况下，主结点动态地为从结点分配频道来实现不经过主结点，从结点间直接进行通信的目的，这个方法提高了服务质量。为进一步拓宽动态频道分配方法的应用范围，又提出了服务质量自适应动态频道分配方法，这种方法又借助了了动态划分微微网的方法。提出的这种方法在时延和最大吞吐量方面，极大的提高了蓝牙性能，降低了网络能量消耗。关键词：蓝牙；自组网络；微微网；服务质量...2蓝牙技术协议2.1蓝牙技术概述2.

3、1.1蓝牙技术特点随着计算机网络技术和无线通信技术的迅猛发展，人们对于通信的要求已经不仅仅满足于简单的实现异地的有线通信，而需要具有高灵活性和移动性的无线通信技术。根据使用环境和特点的不同，相继出现了适用于大用户量、全球范围的移动语音和数据通信技术GPRS(GeneralPacketRadioService)、适用于办公室中长距离网络接入的IEEE802.11无线以太网技术、适用于个人超短距离通信的红外线技术。但是一直都缺少适用于中短距离、低功耗、低成本、高互操作性的无线技术。蓝牙技术就是在这样的背景下出

4、现的。蓝牙技术是一种中短距离无线射频通信技术，省去了各种数字便携设备之间需要经过复杂的有线介质连线和软件安装过程，使各种数字便携设备可以实现无缝连接，提高了不同便携设备的移动性。蓝牙技术并且具有如下的特点:蓝牙技术的开放性;中短距离通信;无线连接性;蓝牙产品的互操性和兼容性;传输语音和数字信息;安全无公害性;工作频段的免费性;信息的安全性。2.1.2蓝牙协议体系结构蓝牙核心系统覆盖了最低四层(射频层、基带层、链路管理层和L2CAP层)和与其相关的服务层协议。核心系统架构如图2.1所示。最底三层有时作为一个

5、子系统蓝牙控制器。通常在蓝牙控制器和L2CAP及其它应用层(即蓝牙主机)之间是一个标准的物理通信界面，而该物理通信界面一般是可选的。该界面叫作主机控制界面(HCI),HCI层以下的叫做主控制器，HCI层以上的叫主机。蓝牙核心系统通过各种接入点来提供设备管理服务、传输控制服务和数据传输服务(图中的椭圆形即为接入点)。下面对核心系统最低四层加以简单说明。1)射频层:射频块主要在物理信道上可靠地传送和接收符合要求的数据。2)基带层:对射频块的时间和频率进行控制，传输符合基带要求的数据流。3)链路管理器层:链路管

6、理器主要对与物理信道、逻辑传输和逻辑连接上所传输的相关数据载荷进行编码和解码。4)逻辑链路控制与适配层:逻辑链路控制和适配层主要是进行流量控制和接收缓冲分配。2.1.3蓝牙普通数据包结构通常蓝牙数据包由信道接入码、包头、有效载荷头、有效载荷和CRC组成。有效载荷包括:LMP信息、L2CAP信号、L2C”帧和其他用户数据;有效载荷头携带逻辑连接标示符;包头携带逻辑传输标示符;...信道接入码携带物理信道接入码。载荷头前面的保证时间和同步序列仅仅针对EDR增强数据速率的，用来在物理层选择调制方式。2.1.4蓝

7、牙拓扑结构一个匹克网可以包括两个或多个具有同样物理信道(即具有同样的跳频序列和时钟)的设备。不同匹克网具有不同的物理信道。通过时分复用，一个蓝牙设备可以参与多个匹克网，但是它只能做一个匹克网的主设备，可以做多个匹克网的从设备。多个匹克网互相连接之后组成散射网。2.2蓝牙无线射频蓝牙无线射频是蓝牙中的最低层次，属于蓝牙技术的硬件接口，实现蓝牙技术的空中物理接口，该层主要规定了蓝牙射频信号的规格和参数，包括射频信道的划分、射频的频段分布、信号的调制方式等，这部分协议主要是由蓝牙专用硬件电路来实现。2.2.1射

8、频频段和物理信道蓝牙射频工作在免费的2.4GHzISM频段，这个频段分布在2400MHz-2483.50MHz。在这个频段划出79个跳频信道，每个信道带宽为1MHz。蓝牙底层收发器使用自适应跳频技术，高斯频移键控(GFSK)和相移键控(PSK)调制方式。采用GFSK调制方式时，蓝牙的传输速率可达到1M/s，使用PSK调制方式蓝牙的最大传输速率可达到3M/s。由于蓝牙EDR用相移键控(PSK)调制方式取代标准传输率的高斯频移键控