一种应用于物联网的低功耗蓝牙Mesh组网方案设计

发布时间：2021-02-07 05:28

　　近几年物联网产业成长迅速,它广泛的应用于智能家居和智能楼宇等领域中。随着时代的发展和社会的进步,接入物联网中的设备种类和数量正不断增多。当前应用较多的物联网实现技术主要是ZigBee技术和WiFi技术。虽然ZigBee技术有着低功耗,方便组网的优点,但是由于目前ZigBee技术的设备支持率不高,在完成基于ZigBee的组网之后,还需要专门考虑控制端设备的制作,这在一定程度上增加了组网的成本。WiFi技术在移动智能设备端的普及,一定程度上推动了WiFi组网的发展。然而,相比于ZigBee技术,WiFi技术在增大了通信距离的同时提高了设备的功耗,也违背了创建节能环保型社会的理念。如何在保证物联网功能的前提下降低组网成本和网络功耗,成为当前亟待解决的两个重要问题。本文以目前主流的低功耗蓝牙技术为研究对象,结合Mesh组网的优势设计出一种可用于物联网的基于低功耗蓝牙的Mesh组网方案。相比于ZigBee技术和WiFi技术,低功耗蓝牙技术的支持率较高。另外,不断发展的低功耗蓝牙技术在很大程度上降低了设备的功耗。实现基于低功耗蓝牙技术的无线Mesh组网可以在减少组网成本的同时降低网络的整体功耗,具... 

【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】：113 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文主要研究内容与组织结构
第二章 无线Mesh网络
    2.1 无线Mesh网络概念及结构
        2.1.1 无线Mesh网络概念
        2.1.2 无线Mesh网络结构分类
        2.1.3 无线Mesh网络特点
    2.2 常用路由方式
        2.2.1 路由协议分类
        2.2.2 Mesh网络路由协议
    2.3 常用短距离无线通信技术
        2.3.1 BLE组网技术
        2.3.2 ZigBee组网技术
        2.3.3 WiFi组网技术
        2.3.4 其它无线通信技术
        2.3.5 对比说明
    2.4 本章小结
第三章 BLE无线Mesh组网协议设计
    3.1 通信报文设计
        3.1.1 BLE通信报文
        3.1.2 自定义报文结构设计
        3.1.3 通信数据组成
    3.2 状态切换及组网过程
        3.2.1 设备工作状态切换
        3.2.2 无线Mesh组网过程
    3.3 控制指令设计
        3.3.1 分组控制研究
        3.3.2 分组控制设计原理
        3.3.3 具体分组控制指令设计
        3.3.4 删除指令设计
    3.4 数据处理流程设计
        3.4.1 移动控制端数据处理流程
        3.4.2 BLE设备端数据处理流程
    3.5 其它相关设计
        3.5.1 Mesh网络的路由选择
        3.5.2 降低功耗相关
        3.5.3 网络安全相关
    3.6 本章小结
第四章 组网方案实现
    4.1 硬件实现
        4.1.1 设备端硬件设计
        4.1.2 蓝牙协议分析仪说明
        4.1.3 控制端硬件选择
    4.2 设备端软件开发
        4.2.1 软件开发平台简介
        4.2.2 设备端软件结构设计
        4.2.3 BLE协议栈配置
        4.2.4 设备端代码运行流程及实现
    4.3 控制端软件开发
        4.3.1 Android客户端开发平台简介
        4.3.2 Android客户端软件结构设计
        4.3.3 Android客户端运行流程及实现
    4.4 本章小结
第五章 组网方案功能验证及性能分析
    5.1 BLE Mesh网络整体功能验证
        5.1.1 广播数据包格式验证
        5.1.2 组网过程验证
        5.1.3 设备控制验证
    5.2 BLE Mesh网络性能测试
        5.2.1 功耗测试
        5.2.2 路由测试
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]WiFi-Mesh无线自组网系统关键技术综述[J]. 刘作学,代健美.  装备学院学报. 2016(02)
[2]物联网中适用于内容搜索的实体状态匹配预测方法[J]. 张普宁,刘元安,吴帆,唐碧华,吴超.  电子与信息学报. 2015(12)
[3]分布式多网关无线mesh网公平协作路由算法[J]. 乔宏,张大方,谢鲲,何施茗,张继.  通信学报. 2015(02)
[4]基于ZigBee的农业物联网监测系统的设计与实现[J]. 曹明勤,张涛,王健.  电子技术应用. 2013(12)
[5]物联网中基于编码的多路径并发实体通用搜索算法[J]. 于海宁,余翔湛.  智能计算机与应用. 2013(02)
[6]基于WMN的应急通信组网方法研究[J]. 王海涛,陈晖.  现代防御技术. 2012(06)
[7]无线Mesh网络技术及其应用[J]. 秦裕斌,陈建华,黄晓.  通信技术. 2009(12)
[8]基于IEEE 802.16 Mesh网络节点接入过程的研究[J]. 姚星鹰,李云.  通信技术. 2009(02)
[9]基于DSR的路由协议综述[J]. 张简丽,许洪光.  通信技术. 2009(01)
[10]一种多射频、多信道无线mesh网络的信道分配算法[J]. 陈蕴培,王小玲,赵竹岩,冯春燕.  通信技术. 2009(01)

硕士论文
[1]基于AMBA总线协议的增强型DMA控制器的设计[D]. 潘胜民.东南大学 2016
[2]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
[3]智能家居ZigBee模块及低功耗应用的研究[D]. 藏恒星.东南大学 2016
[4]BLE Mesh网络及协议的研究与应用[D]. 侯立阳.华东师范大学 2016
[5]基于嵌入式Linux的3G-WiFi路由器低功耗策略的研究与设计[D]. 刘波楠.北京邮电大学 2013



本文编号：3021736