基于BLE的无线传感器网络路由算法研究

《基于BLE的无线传感器网络路由算法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、１０１８３分类号：ＴＮ９２单位代码：２０２２００８密级：公开研究生学号：１５５吉林大学硕士学位论文学术学位（）基于ＢＬＥ的无线传感器网络路由算法研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＲｏｕｔｉｎＡｌｏｒｉｔｈｍｆｏｒｇｇ－ｏｒｋｓＢＬＥｂａｓｅｄＷｉｒｅｌｅｓｓＳｅｎｓｏｒＮｅｔｗ作者姓名：宦佳良专业：通信与信息系统研究方向：短距离无线通信技术指导教师：钱志鸿教授培养单位：通信工程学院２０１８年１０月基于ＢＬＥ的无线传感器网络路由算法研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＲｏｕｔ

2、ｉｎｇＡｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒ－ｂａｓｅｄＷＢＬＥｉｒｅｌｅｓｓＳｅｎｓｏｒＮｅｔｗｏｒｋｓ作者姓名：宦佳良专业名称：通信与信息系统指导教师：钱志鸿教授学位类别：工学硕士答辩日期：以Ｗ年４月Ｇ日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改Ｖ发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明，本人

3、郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下独立进行研宄工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担＇学位论文作者签名：１性１１日期＜：判？年月４日摘要基于BLE的无线传感器网络路由算法研究随着物联网相关技术的快速发展，相关领域的研究也迎来新的浪潮，无线传感器网络技术在智能家居、楼宇自动化、智能交通和智慧医疗等方面的应用持续深入，未来产

4、业空间巨大。BLE技术作为无线传感器网络中多种短距离无线通信技术之一，以其超低的功耗和广泛的部署成为最具市场潜力的技术。然而BLE技术最初被设计为基于主从连接模式，即点对点的通信方式，蓝牙核心规范不提供大面积组网的功能，这限制了它的传输覆盖范围，严重阻碍了BLE技术的扩展。具有大量设备的无线传感器网络应用离不开设备之间的互联和消息传递，因此研究BLE技术的组网和多跳路由通信将弥补这方面的短板，使其在实际应用中更具有竞争力。本课题主要研究基于BLE的无线传感器网络组网和路由算法，利用BLE技术的特性，针对蓝牙核心规范没有提供BLE

5、组网和路由相关技术的问题，本文着重对基于BLE的无线传感器网络路由算法进行研究，并提出适用于BLE网络的路由算法，实现了多跳数据传输，并且提高BLE无线路由传输相关性能，主要研究内容如下所示。（1）基于BLE的无线传感器网络路由协议相关基础理论研究。本文主要对无线传感器网络相关特点，无线传感器网络体系结构进行深入分析。同时在此基础上结合无线传感网网络特点，对BLE的架构、BLE在无线传感器网络中应用的价值进行探讨。最后对基于BLE的无线传感器网络协议如DSDV、AODV等协议进行比较分析，确定相关协议评价标准，为下一步理论研究最

6、好铺垫工作。（2）基于QoS增强机制的网络编码机制。传统网络编码的工作原理是，源节点需要通过随机线性编码对每个数据段内的k个数据包进行编码，并携带上编码向量将其广播出去，最终到达目的节点。目的节点接收到数据段中包含的k个线性无关的数据包，将根据数据段所携带的编码向量对它们进行解码，还原数据，再把ACK消息沿最短路径返回到源节点。但是传统的网络编码方式未考虑编码筛选的问题，这样会造成重传编码过多，浪费了网络的资源，从而影响整个无线网I络的吞吐量和时延。因此，在此网络编码的基础上，提出的基于QoS增强机制的网络编码策略能够有效解决上

7、述问题，提高网络传输吞吐量等性能指标。（3）提出一种基于BLE的网络编码感知路由协议。BLE网络拓扑结构无论树状和网状结构都存在网络带宽利用率拥塞等相关缺陷，而本文主要使用通过网络编码提升吞吐量的理论推导模型，X形网络模型不仅可以很好的描述多跳网络的拓扑结构，还可以模拟网络瓶颈及拥塞问题。因此本文根据网络编码原理和BLE传输特点选择X形网络模型。本文在AODV多跳路由协议基础上，同时采用基于QoS增强机制的网络编码策略和X形网络拓扑模型，提出了一种基于BLE的网络编码感知路由协议(BLE-QOS-CAODV)。该协议动态的选取编

8、码方案，在满足QoS的约束条件的基础上，有效地减少了重传包的数量。（4）BLE-QOS-CAODV仿真系统实现和性能分析。系统设计部分重点对BLE-QOS-CAODV仿真系统的系统架构和业务流程进行设计，在OPNET仿真平台选择4*7X形和8*7X形节点拓扑场景