一種高效實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙設(shè)備自動(dòng)分類組網(wǎng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高效實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙設(shè)備自動(dòng)分類組網(wǎng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]藍(lán)牙技術(shù)是一種全球通用的短距離無(wú)線通信技術(shù)，廣泛應(yīng)用于短距離的實(shí)時(shí)無(wú)線通信的各個(gè)領(lǐng)域中。根據(jù)傳輸距離的遠(yuǎn)近(目前主要是1米、10米和100米的傳輸距離)，藍(lán)牙相應(yīng)地分為類別1、類別2和類別3。隨著支持距離的增加，藍(lán)牙設(shè)備所消耗的能量也在不斷上升。所以通常使用的藍(lán)牙設(shè)備多是類別2。藍(lán)牙是免費(fèi)使用的，因?yàn)樗{(lán)牙工作在2.4GHz波段，而該波段是一種無(wú)需要申請(qǐng)?jiān)S可證的工業(yè)、科技和醫(yī)學(xué)(ISM)的無(wú)線電波段。同時(shí)，藍(lán)牙在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用了前向糾錯(cuò)、編碼優(yōu)化等技術(shù)，有效地保證了藍(lán)牙通信穩(wěn)定，抗干擾性能好。經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)的藍(lán)牙協(xié)議，使得兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備直接連接非常容易，特別是構(gòu)造個(gè)人局域網(wǎng)。因此，藍(lán)牙組網(wǎng)逐漸成為國(guó)內(nèi)外藍(lán)牙研究的重點(diǎn)之一。
[0003]兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)行連接的時(shí)候，其中一個(gè)設(shè)備必須作為主設(shè)備，另外一個(gè)設(shè)備則為從設(shè)備。由于采用了跳頻技術(shù)，一個(gè)主設(shè)備可以連接最多七個(gè)從設(shè)備。這樣組成的網(wǎng)絡(luò)叫做微微網(wǎng)。由于單一的微微網(wǎng)支持的設(shè)備有限，為了連接更多的藍(lán)牙設(shè)備，可以以一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備為橋接點(diǎn)，將兩個(gè)微微網(wǎng)連接直接。充當(dāng)橋接點(diǎn)的藍(lán)牙設(shè)備同時(shí)出現(xiàn)在兩個(gè)微微網(wǎng)中，負(fù)責(zé)兩個(gè)微微網(wǎng)中信息的直接傳遞。多個(gè)微微網(wǎng)組成的網(wǎng)絡(luò)叫做散射網(wǎng)。一般藍(lán)牙的組網(wǎng)都是指散射網(wǎng)的構(gòu)造，研究重點(diǎn)主要包含兩類:單跳網(wǎng)和多跳網(wǎng)。所謂單跳網(wǎng)，就是指任意兩個(gè)設(shè)備之間都在通信范圍內(nèi)能夠直接進(jìn)行通信。這類組網(wǎng)技術(shù)對(duì)應(yīng)著一個(gè)優(yōu)化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。關(guān)于多跳網(wǎng)，則有可能有兩個(gè)設(shè)備之間的距離大于通信范圍，所以它們之間的通信必須通過(guò)其它設(shè)備。相比于單跳網(wǎng)，多跳網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)難度更難，但使用范圍也更大?，F(xiàn)有技術(shù)中多側(cè)重于藍(lán)牙拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化，很少有關(guān)于設(shè)備差異性的研究。少數(shù)考慮到藍(lán)牙設(shè)備不同的組網(wǎng)技術(shù)，但也要是針對(duì)特殊節(jié)點(diǎn)。
[0004]經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，GergelyV Zaruba, Stefano Basagni ImrichChlamtac 等人在〈〈IEEE Internat1nal Conference on Communicat1n))(國(guó)際通訊會(huì)議)(2001，pp 273-277)上發(fā)表的“Bluetrees-scatternet Formaton to EnableBluetooth-based Ad Hoc Network”，(藍(lán)牙樹:基于藍(lán)牙散射網(wǎng)的自組織網(wǎng)絡(luò))。該文中提出:兩種基于藍(lán)牙樹的自組織網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造方法。這兩種方法都假設(shè):每個(gè)藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)可以判定自己是不是根節(jié)點(diǎn)；知道一跳鄰居的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符和是不是已經(jīng)是某個(gè)微微網(wǎng)的部分。具體方法為:方法一:指定節(jié)點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)，該結(jié)點(diǎn)通過(guò)尋呼的方式通知其各鄰居結(jié)點(diǎn):它己經(jīng)成為主結(jié)點(diǎn)。如果某鄰居結(jié)點(diǎn)接收到通知信息后，且尚未處于任一微微網(wǎng)時(shí)，將會(huì)接收尋呼并自動(dòng)成為發(fā)出尋呼信息的主結(jié)點(diǎn)所在網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)從結(jié)點(diǎn)。否則，該鄰居結(jié)點(diǎn)將不回應(yīng)相關(guān)的跳頻信息，或者直接通知主結(jié)點(diǎn)它己經(jīng)是其它微微網(wǎng)的成員。整個(gè)步驟重復(fù)執(zhí)行，直到所有的鄰居結(jié)點(diǎn)都被分配到某個(gè)微微網(wǎng)之中。一旦某個(gè)結(jié)點(diǎn)成為主結(jié)點(diǎn)或者從結(jié)點(diǎn)之后，它將尋呼所有它的鄰居一個(gè)接一個(gè)。方法二是:指定不止一個(gè)結(jié)點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)，依照方法一的方式分別構(gòu)造藍(lán)牙樹，最后合并這些藍(lán)牙樹，使之成為只擁有一個(gè)根節(jié)點(diǎn)的自組織網(wǎng)絡(luò)。這種方式大大加快了網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造。其不足在于:且根節(jié)點(diǎn)容易成為瓶頸，使得整個(gè)系統(tǒng)的容錯(cuò)性和穩(wěn)定性不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述現(xiàn)有的缺點(diǎn)，本發(fā)明的主要目的在于提供一種實(shí)用的高效實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙設(shè)備自動(dòng)分類組網(wǎng)的方法，保證連通性的情況下，使散射網(wǎng)數(shù)量最少，也能提高平均傳輸速度，減少整個(gè)散射網(wǎng)的能量消耗。
[0006]為達(dá)成以上所述的目的，本發(fā)明的一種高效實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙設(shè)備自動(dòng)分類組網(wǎng)的方法采取如下技術(shù)方案:
一種高效實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙設(shè)備自動(dòng)分類組網(wǎng)的方法，其特征在于，包括以下步驟:
第一步，依據(jù)藍(lán)牙設(shè)備的分類標(biāo)準(zhǔn)對(duì)藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)行分類；
第二步，藍(lán)牙設(shè)備在通信范圍內(nèi)連接，然后獲取對(duì)方的屬性信息進(jìn)行驗(yàn)證，如果是同類藍(lán)牙設(shè)備，繼續(xù)連接，否則斷開連接，這樣在通信范圍內(nèi)的同類藍(lán)牙設(shè)備連接起來(lái)，將同類藍(lán)牙設(shè)備組成若干個(gè)孤立的散射網(wǎng)，確定每個(gè)孤立散射網(wǎng)中的超級(jí)結(jié)點(diǎn)，用來(lái)標(biāo)識(shí)該散射網(wǎng)；
第三步，每個(gè)孤立的散射網(wǎng)向外發(fā)送探測(cè)消息，選擇與要組網(wǎng)的藍(lán)牙設(shè)備不同類的藍(lán)牙設(shè)備作為橋接點(diǎn)，將區(qū)域的散射網(wǎng)連接起來(lái)，形成全局的散射網(wǎng)。
[0007]所述的一種高效實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙設(shè)備自動(dòng)分類組網(wǎng)的方法，其特征是，所述的藍(lán)牙設(shè)備的分類標(biāo)準(zhǔn)，包括從物理屬性對(duì)藍(lán)牙設(shè)備區(qū)分，或著從邏輯屬性對(duì)藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)行區(qū)分，每次組網(wǎng)的時(shí)候，選擇的分類標(biāo)準(zhǔn)可改變，同一個(gè)設(shè)備允許在兩次組網(wǎng)中被劃分為不同的種類中，所述的確定每個(gè)孤立散射網(wǎng)中的超級(jí)結(jié)點(diǎn)，就是從每個(gè)散射網(wǎng)中選擇一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備，用此設(shè)備的標(biāo)識(shí)來(lái)標(biāo)識(shí)整個(gè)散射網(wǎng)，各個(gè)藍(lán)牙設(shè)備都具有唯一的標(biāo)識(shí)，所以各個(gè)散射網(wǎng)也具有了獨(dú)一無(wú)二的標(biāo)識(shí)。
[0008]所述的一種高效實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙設(shè)備自動(dòng)分類組網(wǎng)的方法，其特征是，所述在通信范圍內(nèi)的同類藍(lán)牙設(shè)備連接，采用以下兩種方法中的一種實(shí)現(xiàn):
第一種方法是哈希函數(shù)來(lái)建立PIN碼，這樣，只有同類的藍(lán)牙設(shè)備哈希后得到的四位數(shù)字才是相同的，兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備之間首先進(jìn)行連接，然后在進(jìn)行驗(yàn)證的時(shí)候，如果它們是同類藍(lán)牙設(shè)備，那么PIN碼就相同，驗(yàn)證成功，于是藍(lán)牙設(shè)備就連接起來(lái)，否則PIN碼不同，驗(yàn)證失敗，藍(lán)牙設(shè)備之間的臨時(shí)連接就斷幵；
第二種方法是將屬性寫入設(shè)備名稱中，藍(lán)牙協(xié)議中有專門獲取對(duì)方設(shè)備名稱的功能，這樣在得到對(duì)方設(shè)備名稱后，就能進(jìn)行驗(yàn)證是否是同類設(shè)備，如果是，則確立連接，否則拒絕連接。
[0009]所述的一種高效實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙設(shè)備自動(dòng)分類組網(wǎng)的方法，其特征是，所述的第三步中，通過(guò)以下六步來(lái)保證所使用的其它設(shè)備連接的最少:
①散射網(wǎng)發(fā)送探測(cè)消息:超級(jí)結(jié)點(diǎn)會(huì)通知散射網(wǎng)內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)備向外發(fā)送探測(cè)消息，散射網(wǎng)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)是這樣發(fā)送消息的:首先構(gòu)造一個(gè)消息，這個(gè)消息含有散射網(wǎng)的唯一ID，同時(shí)還有一個(gè)跳數(shù)，這個(gè)眺數(shù)是用來(lái)確定連接兩個(gè)散射網(wǎng)的路徑上的異類節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，此外，為了確定路徑上的具體設(shè)備，這個(gè)消息還含有一個(gè)設(shè)備隊(duì)列，消息構(gòu)造完成后，就向周圍的節(jié)點(diǎn)廣播此消息，這些周圍的節(jié)點(diǎn)必須在發(fā)消息節(jié)點(diǎn)的通信范圍內(nèi)； ②不同類藍(lán)牙設(shè)備接受消息:當(dāng)一個(gè)不同類的藍(lán)牙設(shè)備接收到消息的時(shí)候，檢查消息中所含的散射網(wǎng)ID，如果它已經(jīng)存儲(chǔ)有該ID，并且該散射網(wǎng)對(duì)應(yīng)的跳數(shù)比消息中所含的跳數(shù)更少或者相等，說(shuō)明己經(jīng)有另外一個(gè)消息從同樣的散射網(wǎng)出來(lái)，并且它通過(guò)更優(yōu)的路徑到達(dá)當(dāng)前異類節(jié)點(diǎn)，這時(shí)，拋棄掉這個(gè)新到的消息；否則，如果這是第一個(gè)從新的散射網(wǎng)到來(lái)的消息，就存儲(chǔ)該散射網(wǎng)ID和跳數(shù)；如果這是從一個(gè)舊的散射網(wǎng)到來(lái)的消息，但是它所走的路徑更優(yōu)，那么更新舊的散射網(wǎng)對(duì)應(yīng)的跳數(shù)；對(duì)后兩種情況，把當(dāng)前的不同類藍(lán)牙設(shè)備加入到消息中的設(shè)備隊(duì)列中，對(duì)消息中的跳數(shù)加1，然后把消息存儲(chǔ)在緩沖消息隊(duì)列中等待發(fā)送；
③不同類藍(lán)牙設(shè)備發(fā)送消息:從緩沖消息隊(duì)列取出隊(duì)首的消息，發(fā)送到周圍的節(jié)點(diǎn)；
④同類藍(lán)牙設(shè)備接收消息:當(dāng)同類藍(lán)牙設(shè)備接到一個(gè)消息時(shí)，先檢查散射網(wǎng)ID，如果是同一散射網(wǎng)的，就拋棄；否則，表明是一個(gè)從別的散射網(wǎng)到來(lái)的，這時(shí)就將消息轉(zhuǎn)發(fā)給超級(jí)結(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析；
⑤同類設(shè)備發(fā)送消息:這個(gè)只有一開始，在超級(jí)結(jié)點(diǎn)通知才進(jìn)行的，而且只進(jìn)行一次；
⑥超級(jí)結(jié)點(diǎn)分析:超級(jí)結(jié)點(diǎn)接收到消息，首先看這個(gè)消息是不是從新的散射網(wǎng)來(lái)的，如果是的話，就記錄散射網(wǎng)ID，跳數(shù)即路徑長(zhǎng)度，以及消息中的路徑隊(duì)列；否則，就要比較跳數(shù)，如果新的消息所含的跳數(shù)跟少，那么就更新對(duì)應(yīng)散射網(wǎng)10中的跳數(shù)；如果相等，則把這個(gè)新的路徑記下，如果大于的話，則把這個(gè)消息扔掉，一段時(shí)間后，超級(jí)結(jié)點(diǎn)就不會(huì)再收到消息，這時(shí)對(duì)同一散射網(wǎng)的多路徑進(jìn)行分析，最后得出一個(gè)好的路徑。
[0010]所述的一種高效實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙設(shè)備自動(dòng)分類組網(wǎng)的方法，其特征是，所述超級(jí)結(jié)點(diǎn)分析，其中超級(jí)結(jié)點(diǎn)接收到消息，無(wú)論是直接得到的，或者是通過(guò)同一散射網(wǎng)的其它節(jié)點(diǎn)提交的，它都開始對(duì)該消息進(jìn)行分析，所述超級(jí)結(jié)點(diǎn)分析中，先設(shè)定一個(gè)時(shí)間，到了時(shí)間就進(jìn)行分析，等有新的消息到來(lái)時(shí)，再進(jìn)行重分析。
[0011]采用如上技術(shù)方案的本發(fā)明，具有如下有益效果:
本發(fā)明不僅能保證連通性的情況下，散射網(wǎng)數(shù)量最少，即使用的跟選定結(jié)點(diǎn)不同類別的其它設(shè)備節(jié)點(diǎn)數(shù)目最少；也能夠提高平均傳輸速度，減少整個(gè)散射網(wǎng)的能量消耗等。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為散射網(wǎng)直接通信圖。
[0013]圖2為散射網(wǎng)間接通信圖。
[0014]圖3為散射網(wǎng)無(wú)法通信圖。
[0015]圖4為構(gòu)造散射網(wǎng)通信連接圖。
[0016]圖5為散射網(wǎng)通信路徑選擇圖。
[0017]圖6為散射網(wǎng)加入新結(jié)點(diǎn)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明:本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0019]本實(shí)施例首先根據(jù)藍(lán)牙設(shè)備的分類標(biāo)準(zhǔn)對(duì)藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)行分類，然后修改藍(lán)牙設(shè)備間的連接方式，保證在通信范圍內(nèi)(即距離小于10米)的同類藍(lán)牙設(shè)備才能連接，將藍(lán)牙設(shè)備組成各個(gè)孤立的散射網(wǎng)，并確定每個(gè)孤立散射網(wǎng)中的超級(jí)結(jié)點(diǎn)，最后選擇與要組網(wǎng)的藍(lán)牙設(shè)備不同類的藍(lán)牙設(shè)備作為橋接點(diǎn)，將區(qū)域的散射網(wǎng)連接起來(lái)，形成全局的散射網(wǎng)。
[0020]所述的藍(lán)牙設(shè)備的分類標(biāo)準(zhǔn)，就是對(duì)藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)行分類的依據(jù)，可以是藍(lán)牙設(shè)備自身物理屬性如CPU速度，網(wǎng)絡(luò)帶寬等，藍(lán)牙設(shè)備有無(wú)屏幕等，也可以是邏輯屬性，如藍(lán)牙設(shè)備的類型，根據(jù)藍(lán)牙設(shè)備持有者的身份，所屬團(tuán)體等，甚至可以人為的對(duì)藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)行臨時(shí)標(biāo)號(hào)，從而進(jìn)行分類。每次組網(wǎng)的時(shí)候，