一种应用于智能家居的BLE Mesh网络的设计与实现
发布时间：2021-02-06 23:41
作为物联网的一个典型应用,智能家居系统已成为一个重要的研究热点。目前已有的智能家居系统大多都需要专用控制器,严重影响智能家居系统的可扩展性和用户体验。与此同时,现有智能家居系统只是满足了用户的基本功能需求,但在设备低功耗性能及系统鲁棒性方面并没有做深入研究。本文从智能家居系统功能需求和性能优化方面展开研究,针对BLE Mesh网络和BLE Mesh网络节点两部分,设计并实现了基于BLE无线通信技术的智能家居系统组网方案,研究内容主要包括:1.BLE Mesh网络设计方面,本文主要分析了现有无线Mesh网络“结构单一”的问题,并提出一种异构的超低功耗Mesh拓扑结构,有效保证了“能量受限”节点的使用寿命。同时,为了防止网络“消息内爆”,结合所提出的异构Mesh网络,本文提出一种基于经典Flooding路由协议的增强型洪泛路由协议（EFP）,并使用专用网络仿真器NS-2对所提出的网络拓扑和路由协议进行仿真分析。最后,提出一套符合BLE 4.0标准协议的数据包格式、数据传输流程、寻址方案,并进一步优化BLE Mesh网络性能。2.BLE Mesh节点设计主要包括BLE设备端的硬件和软件设计,...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
EFP与Flooding传输速率对比图
第五章 系统测试主要完成前面章节所述的应用于智能家居系统的BLE Mesh网络的证工作。系统测试主要包括 BLE Mesh 网络的建立、维护以及网络；功能验证包括通过设计的智能手机 APP 实现对继电器、温度传等设备的控制。除此之外，还对系统的性能进行分析测试，包括低功耗性能等方面。工具介绍1 ULINK2 仿真器使用 ULINK2 仿真器配合 Keil MDK v5 对所设计的 BLE 系统进 使用 JTAG 接口或者 SWD 接口建立 PC 端与 BLE 系统之间的连接图 5.1 所示。
图 5.2 BLE 4.0 USB dongle 实物图包器进行数据抓包时需要配合 packet sniffer，其功能是设备所发出的蓝牙数据包。图 5.3 为 packet sniffer 软件数据包列表功能选项列表
【参考文献】：
期刊论文
[1]物联网在智能家居中的应用[J]. 李雨樵. 信息记录材料. 2018(02)
[2]一种基于语音识别与Mesh网络的智能家居控制系统设计[J]. 孟令轲. 科技与创新. 2017(24)
[3]基于BLE Mesh组网应用系统设计[J]. 曾胡涛,黄晁,白玉军. 传感器与微系统. 2017(12)
[4]物联网背景下智能家居的发展前景[J]. 徐卓亚,胡帅,王丹,李璇,夏杭铖,殷晓兰. 新西部. 2017(31)
[5]BLE Mesh网络协议综述[J]. 徐春燕,肖扬文,蔡敏. 电子技术应用. 2017(04)
[6]无线Mesh网络的能耗效率分析[J]. 刘万柱. 中国新通信. 2017(05)
[7]无线传感器网络节点任务调度与功耗管理算法研究[J]. 田新越,李翔宇. 传感器与微系统. 2016(02)
[8]可燃气体检测报警传感器的选用[J]. 葛东旭. 电子世界. 2015(14)
[9]基于DS18B20的数字式温度采集报警系统设计[J]. 汤锴杰,栗灿,王迪,张琴. 传感器与微系统. 2014(03)
[10]绿色建筑行动方案[J]. 建筑监督检测与造价. 2013(01)
博士论文
[1]基于本体的智能家居关键技术研究[D]. 胡曼冬.中国海洋大学 2014
[2]基于节点移动性的ZigBee网络自适应路由策略研究[D]. 穆嘉松.天津大学 2012
硕士论文
[1]基于Linux系统的智能家居控制系统的设计与实现[D]. 邓峰.东华理工大学 2017
[2]基于ARM+WIFI的智能家居系统的设计[D]. 姜涛.吉林大学 2017
[3]基于蓝牙4.0的自组网家庭控制系统的研究与设计[D]. 刘丽萍.北方工业大学 2016
[4]基于BLE Mesh网络的室内环境监测软件系统的设计与实现[D]. 杨峰华.南京大学 2016
[5]高效可配的低功耗蓝牙协议栈软件设计[D]. 梅玲琪.浙江大学 2016
[6]基于低功耗蓝牙的无线传感网络研究[D]. 刘晨.北京工业大学 2015
[7]基于ZigBee的智能家居系统设计与实现[D]. 何超.湖南大学 2015
[8]基于Cortex-M0+的超低功耗传感器节点设计[D]. 焦瑛璞.齐齐哈尔大学 2015
[9]无线传感器网络节能路由算法研究[D]. 徐保桂.重庆大学 2011
[10]面向实时监测的无线传感器网络低功耗路由算法研究[D]. 梁焕焕.重庆大学 2011
本文编号：3021272
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
EFP与Flooding传输速率对比图
第五章 系统测试主要完成前面章节所述的应用于智能家居系统的BLE Mesh网络的证工作。系统测试主要包括 BLE Mesh 网络的建立、维护以及网络；功能验证包括通过设计的智能手机 APP 实现对继电器、温度传等设备的控制。除此之外，还对系统的性能进行分析测试，包括低功耗性能等方面。工具介绍1 ULINK2 仿真器使用 ULINK2 仿真器配合 Keil MDK v5 对所设计的 BLE 系统进 使用 JTAG 接口或者 SWD 接口建立 PC 端与 BLE 系统之间的连接图 5.1 所示。
图 5.2 BLE 4.0 USB dongle 实物图包器进行数据抓包时需要配合 packet sniffer，其功能是设备所发出的蓝牙数据包。图 5.3 为 packet sniffer 软件数据包列表功能选项列表
【参考文献】：
期刊论文
[1]物联网在智能家居中的应用[J]. 李雨樵. 信息记录材料. 2018(02)
[2]一种基于语音识别与Mesh网络的智能家居控制系统设计[J]. 孟令轲. 科技与创新. 2017(24)
[3]基于BLE Mesh组网应用系统设计[J]. 曾胡涛,黄晁,白玉军. 传感器与微系统. 2017(12)
[4]物联网背景下智能家居的发展前景[J]. 徐卓亚,胡帅,王丹,李璇,夏杭铖,殷晓兰. 新西部. 2017(31)
[5]BLE Mesh网络协议综述[J]. 徐春燕,肖扬文,蔡敏. 电子技术应用. 2017(04)
[6]无线Mesh网络的能耗效率分析[J]. 刘万柱. 中国新通信. 2017(05)
[7]无线传感器网络节点任务调度与功耗管理算法研究[J]. 田新越,李翔宇. 传感器与微系统. 2016(02)
[8]可燃气体检测报警传感器的选用[J]. 葛东旭. 电子世界. 2015(14)
[9]基于DS18B20的数字式温度采集报警系统设计[J]. 汤锴杰,栗灿,王迪,张琴. 传感器与微系统. 2014(03)
[10]绿色建筑行动方案[J]. 建筑监督检测与造价. 2013(01)
博士论文
[1]基于本体的智能家居关键技术研究[D]. 胡曼冬.中国海洋大学 2014
[2]基于节点移动性的ZigBee网络自适应路由策略研究[D]. 穆嘉松.天津大学 2012
硕士论文
[1]基于Linux系统的智能家居控制系统的设计与实现[D]. 邓峰.东华理工大学 2017
[2]基于ARM+WIFI的智能家居系统的设计[D]. 姜涛.吉林大学 2017
[3]基于蓝牙4.0的自组网家庭控制系统的研究与设计[D]. 刘丽萍.北方工业大学 2016
[4]基于BLE Mesh网络的室内环境监测软件系统的设计与实现[D]. 杨峰华.南京大学 2016
[5]高效可配的低功耗蓝牙协议栈软件设计[D]. 梅玲琪.浙江大学 2016
[6]基于低功耗蓝牙的无线传感网络研究[D]. 刘晨.北京工业大学 2015
[7]基于ZigBee的智能家居系统设计与实现[D]. 何超.湖南大学 2015
[8]基于Cortex-M0+的超低功耗传感器节点设计[D]. 焦瑛璞.齐齐哈尔大学 2015
[9]无线传感器网络节能路由算法研究[D]. 徐保桂.重庆大学 2011
[10]面向实时监测的无线传感器网络低功耗路由算法研究[D]. 梁焕焕.重庆大学 2011
本文编号：3021272
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