藍(lán)牙無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)的組建方案解析

　　藍(lán)牙技術(shù)作為一種小范圍無(wú)線連接技術(shù)，能夠在設(shè)備間實(shí)現(xiàn)方便快捷、靈活安全、低成本、低功耗的數(shù)據(jù)和語(yǔ)音通信，是目前實(shí)現(xiàn)無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)的主流技術(shù)之一。同時(shí)，藍(lán)牙系統(tǒng)以Ad Hoc的方式工作，每個(gè)藍(lán)牙設(shè)備都可以再網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)路由選擇的功能，可以形成移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)。藍(lán)牙的特性在許多方面正好符合Ad Hoc和WPAN的概念，顯示了其真正的潛力所在。而且，將藍(lán)牙與其他網(wǎng)絡(luò)相連接可帶來(lái)更廣泛的應(yīng)用，例如接入互聯(lián)網(wǎng)、PSTN或公眾移動(dòng)通信網(wǎng)，可以使用戶應(yīng)用更方便或給用戶帶來(lái)更大的實(shí)惠。作為醫(yī)院有線局域網(wǎng)的補(bǔ)充，藍(lán)牙無(wú)線個(gè)域網(wǎng)克服了有線網(wǎng)絡(luò)的弊端，可利用電腦等隨時(shí)隨地進(jìn)行生命體征數(shù)據(jù)等的查詢錄入，在無(wú)線監(jiān)護(hù)方面發(fā)揮著重要作用。

　　1藍(lán)牙組網(wǎng)機(jī)制

　　1.1藍(lán)牙個(gè)域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)特性

　　作為藍(lán)牙SIG的一個(gè)工作組，藍(lán)牙個(gè)人區(qū)域網(wǎng)工作組的主要目標(biāo)是定義基于IP的藍(lán)牙個(gè)域網(wǎng)應(yīng)用協(xié)議，解決以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的封裝、單個(gè)微微網(wǎng)中基于IP的個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)、主設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)以及局域網(wǎng)接入點(diǎn)的問(wèn)題。藍(lán)牙個(gè)人區(qū)域網(wǎng)協(xié)議描述了2個(gè)及多個(gè)的藍(lán)牙設(shè)備如何組成一個(gè)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)以及如何使用同樣的機(jī)制通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)接入遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)可以是傳統(tǒng)的LAN數(shù)據(jù)接入點(diǎn)，而分組Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)表示的僅是一組相互連接的設(shè)備。

　　分組Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)是一組移動(dòng)主機(jī)的集合，它們可以再無(wú)需其他網(wǎng)絡(luò)硬件或網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的支持下組成一個(gè)Ad Hoc無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。PAN協(xié)議更側(cè)重的是由一個(gè)藍(lán)牙微微網(wǎng)構(gòu)成的簡(jiǎn)單個(gè)人Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中有最多可容納8個(gè)設(shè)備，其中一個(gè)是主節(jié)點(diǎn)，其余是從節(jié)點(diǎn)。

　　藍(lán)牙PAN網(wǎng)絡(luò)具有以下Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的共同特點(diǎn)：

　?。?）獨(dú)立組網(wǎng)能力

　　各節(jié)點(diǎn)在一定網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成算法的支持下，可以在很短的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)組成一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)而無(wú)需任何網(wǎng)絡(luò)設(shè)施支持。

　?。?）多跳路由

　　節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率較低，因此覆蓋范圍有限。相互通信范圍之外的節(jié)點(diǎn)通信需要經(jīng)過(guò)中間節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)，經(jīng)過(guò)多跳實(shí)現(xiàn)。

　?。?）拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化

　　在藍(lán)牙PAN中，某些節(jié)點(diǎn)具有移動(dòng)性，可能隨時(shí)離開(kāi)或再次加入網(wǎng)絡(luò)，也有些節(jié)點(diǎn)會(huì)隨時(shí)關(guān)閉電源，引起節(jié)點(diǎn)和鏈路數(shù)量分布的變化，因此藍(lán)牙PAN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能隨時(shí)發(fā)生變化。

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　　收無(wú)線信道的沖突、信號(hào)衰減、噪聲以及信道之間的干擾等影響，藍(lán)牙鏈路的實(shí)際帶寬遠(yuǎn)小于理論帶寬，而且動(dòng)態(tài)變化。

　?。?）節(jié)點(diǎn)的局限性

　　大部分藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)依靠電池供電，能量受限，而且節(jié)點(diǎn)存在移動(dòng)性、內(nèi)存小以及處理器處理能力有限等特點(diǎn)，因此有效的減少節(jié)點(diǎn)能耗非常重要。

　?。?）安全性

　　雖然藍(lán)牙采取了嚴(yán)密的安全機(jī)制，但由于Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)，藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)易受到竊聽(tīng)、主動(dòng)入侵與拒絕服務(wù)等網(wǎng)絡(luò)攻擊。

　　藍(lán)牙PAN還有不同于其他Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的一些特性：

　?。?）節(jié)點(diǎn)通信范圍有限

　　藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)有效發(fā)射距離一般為幾米到幾十米，兒IEEE802.11等自組織網(wǎng)絡(luò)可達(dá)到幾百米。

　?。?）移動(dòng)性相對(duì)較小

　　相比其他Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速度和頻率較小。

　?。?）帶寬窄

　　藍(lán)牙通常用做數(shù)據(jù)、語(yǔ)音與低速率的視頻傳輸?shù)葢?yīng)用，因此帶寬較窄，目前藍(lán)牙2.0規(guī)范定義的最高帶寬也只有3Mbit/s，因此，藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)帶寬的優(yōu)化是個(gè)很重要的發(fā)展方向。

　　1.2藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　藍(lán)牙系統(tǒng)采用一種靈活的無(wú)基站的組網(wǎng)方式，使得一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備可與7個(gè)其他的藍(lán)牙設(shè)備相連接。藍(lán)牙系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有2種形式：微微網(wǎng)（Piconet）和散射網(wǎng)（Scatternet）。

　?。?） 微微網(wǎng)

　　微微網(wǎng)是通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)以特定方式連接起來(lái)的一種微型網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)微微網(wǎng)可以只是2臺(tái)相連的設(shè)備，比如一臺(tái)便攜式電腦和一部移動(dòng)電話，也可以是8臺(tái)連在一起的設(shè)備。在一個(gè)微微網(wǎng)中，所有設(shè)備的級(jí)別是相同的，具有相同的權(quán)限。藍(lán)牙采用自組式組網(wǎng)方式（Ad Hoc），微微網(wǎng)主設(shè)備（Master）單元（發(fā)起鏈接的設(shè)備）和從設(shè)備（Slave）單元構(gòu)成，有一個(gè)主設(shè)備單元和最多7個(gè)從設(shè)備單元，如圖1所示。主設(shè)備單元負(fù)責(zé)提供時(shí)鐘同步信號(hào)和跳頻序列，從設(shè)備單元一般是受控同步的設(shè)備單元，受主設(shè)備單元控制。

　　圖1 一個(gè)主設(shè)備和多達(dá)7個(gè)從設(shè)備組成的微微網(wǎng)

　　在每個(gè)微微網(wǎng)中，用一組偽隨機(jī)跳頻序列來(lái)確定79個(gè)跳頻信道，這個(gè)跳頻序列對(duì)于每個(gè)微微網(wǎng)來(lái)說(shuō)是唯一的，由主節(jié)點(diǎn)的地址和時(shí)鐘決定。藍(lán)牙無(wú)線信道使用跳頻/時(shí)分復(fù)用（FH/TDD）方案，信道以625μs時(shí)間長(zhǎng)度劃分時(shí)隙，根據(jù)微微網(wǎng)主節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘對(duì)時(shí)隙進(jìn)行編號(hào)，號(hào)碼從0-（227-1）以227為一個(gè)循環(huán)長(zhǎng)度，每個(gè)時(shí)隙對(duì)應(yīng)一個(gè)跳頻頻率，通常跳頻速率為1600跳/s。主節(jié)點(diǎn)只在偶數(shù)時(shí)隙開(kāi)始傳送信息，從節(jié)點(diǎn)只在奇數(shù)時(shí)隙開(kāi)始傳送，信息包的開(kāi)始與時(shí)隙的開(kāi)始相對(duì)應(yīng)。微微網(wǎng)中信道的特性完全由主節(jié)點(diǎn)決定，主節(jié)點(diǎn)的藍(lán)牙地址（BD_ADDR）決定跳頻序列和信道接入碼，主節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)時(shí)鐘決定跳頻序列的相位和時(shí)間。根據(jù)藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)的平等性，任何一個(gè)設(shè)備都可以成為網(wǎng)絡(luò)中的主節(jié)點(diǎn)，而且主、從節(jié)點(diǎn)可轉(zhuǎn)換角色。

　　主節(jié)點(diǎn)通過(guò)輪詢從節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)兩者之間的通信。從節(jié)點(diǎn)只有收到主節(jié)點(diǎn)的的信息包方可發(fā)送數(shù)據(jù)。如圖2，從節(jié)點(diǎn)2在t時(shí)刻收到來(lái)自主節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包，此時(shí)頻率為f（k），之后它可以在下一個(gè)時(shí)隙通過(guò)f（k+1）頻率向主節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包。同理，從節(jié)點(diǎn)1在t2時(shí)刻收到主節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包，此時(shí)頻率為f（k+2），并且在時(shí)間t3通過(guò)頻率f（k+3）發(fā)送數(shù)據(jù)包給主節(jié)點(diǎn)。

　　圖2微微網(wǎng)內(nèi)通信輪詢機(jī)制

　?。?）散射網(wǎng)

　　一個(gè)微微網(wǎng)最多只能有7個(gè)從節(jié)點(diǎn)同時(shí)處于通信狀態(tài)。為了能容納更多的

　　裝置，并且擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)通訊范圍，多個(gè)微微網(wǎng)互連在一起，就構(gòu)成了藍(lán)牙自組織網(wǎng)，

　　即散射網(wǎng)，圖3。在散射網(wǎng)中，不同微微網(wǎng)間使用不同的跳頻序列，因此，只要彼此沒(méi)有同時(shí)跳躍到同一頻道上，即便有多組資料流同時(shí)傳送也不會(huì)造成干擾。連接微微網(wǎng)之間的串連裝置角色稱為橋（Bridge）。橋節(jié)點(diǎn)可以是所有所屬微微網(wǎng)中的Slave角色，這樣的Bridge的類別為Slave/Slave（S/S）；也可以是在其中某一所屬的微微網(wǎng)中當(dāng)Master，在其他微微網(wǎng)中當(dāng)Slave，這樣的Bridge類別為Master/Slave（M/S）。橋節(jié)點(diǎn)通過(guò)不同時(shí)隙在不同的微微網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換而實(shí)現(xiàn)在跨微微網(wǎng)之間的資料傳輸。藍(lán)牙獨(dú)特的組網(wǎng)方式賦予了橋節(jié)點(diǎn)強(qiáng)大的生命力，同時(shí)可以有7個(gè)移動(dòng)藍(lán)牙用戶通過(guò)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與因特網(wǎng)相連。它靠跳頻順序識(shí)別每個(gè)微微網(wǎng)，同一微微網(wǎng)所有用戶都與這個(gè)跳頻順序同步。

　　藍(lán)牙散射網(wǎng)是自組網(wǎng)的一種特例。其最大特點(diǎn)是可以無(wú)基站支持，每個(gè)移動(dòng)終端的地位是平等的，并可以獨(dú)立進(jìn)行分組轉(zhuǎn)發(fā)的決策，其建網(wǎng)靈活性、多跳性、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化和分布式控制等特點(diǎn)是構(gòu)建藍(lán)牙散射網(wǎng)的基礎(chǔ)。

　　圖3藍(lán)牙散射網(wǎng)實(shí)例

　　1.3藍(lán)牙散射網(wǎng)拓?fù)錁?gòu)建的規(guī)則

　　在一個(gè)藍(lán)牙WPAN拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，主設(shè)備或從設(shè)備只是節(jié)點(diǎn)的一個(gè)邏輯狀態(tài)。一個(gè)單元只能是一個(gè)微微網(wǎng)的主設(shè)備，但可以參與多個(gè)相互重疊的微微網(wǎng)。一個(gè)主設(shè)備或一個(gè)參與多個(gè)微微網(wǎng)的活動(dòng)從設(shè)備稱為橋；允許微微網(wǎng)構(gòu)成一個(gè)被稱為散射網(wǎng)的較大網(wǎng)絡(luò)。由于使用了跳頻技術(shù)，一個(gè)橋在同一時(shí)間不能作為多個(gè)微微網(wǎng)的活動(dòng)設(shè)備；橋必須在一個(gè)時(shí)分基上的2個(gè)微微網(wǎng)間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)必須與當(dāng)前的微微網(wǎng)再同步，這會(huì)帶來(lái)一個(gè)嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能的重要開(kāi)銷(xiāo)。

　　藍(lán)牙WPAN最主要的問(wèn)題在于構(gòu)造散射網(wǎng)時(shí)遇到由系統(tǒng)規(guī)范和通信量需求造成的約束。節(jié)點(diǎn)如何組成微微網(wǎng)以及哪個(gè)節(jié)點(diǎn)作為主設(shè)備或橋，對(duì)系統(tǒng)的容量、吞吐量和電池的使用時(shí)間具有重要影響。

　　因此，在散列網(wǎng)的構(gòu)建過(guò)程中必須要減少設(shè)備間不必要的通信鏈接以提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。每個(gè)微微網(wǎng)內(nèi)設(shè)備間的鏈接是必須的，各微微網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備必須要建立通信鏈接，以交互信息。因此，冗余通信鏈接主要在微微網(wǎng)互連階段。在該階段中，各微微網(wǎng)之間需要通過(guò)橋互連形成藍(lán)牙自組織網(wǎng)。如果兩個(gè)微微網(wǎng)之間存在過(guò)多的橋，或者一個(gè)橋鏈接多個(gè)微微網(wǎng)均會(huì)增加冗余通信鏈接，造成藍(lán)牙自組織網(wǎng)通信性能的下降。通過(guò)合理的選橋算法，可以有效降低微微網(wǎng)之間的冗余通信鏈接。

　　基于上述分析，我們總結(jié)出能夠提高散射網(wǎng)性能的組網(wǎng)規(guī)則如下：

　　（1）在藍(lán)牙組網(wǎng)的形成過(guò)程中應(yīng)合理控制微微網(wǎng)的數(shù)目，使其限定在一個(gè)固定值，以減少微微網(wǎng)之間的通信干擾，保持網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性最小。

　?。?）減少自組織網(wǎng)內(nèi)橋節(jié)點(diǎn)的負(fù)載，防止其成為網(wǎng)絡(luò)通信的瓶頸。這樣不僅能簡(jiǎn)化橋節(jié)點(diǎn)的調(diào)度算法，還能縮短因橋節(jié)點(diǎn)在不同微微網(wǎng)間切換的而造成的通信傳輸時(shí)延，從而提高網(wǎng)絡(luò)的性能。

　?。?）限制設(shè)備間的冗余通信鏈接，尤其是微微網(wǎng)之間的通信鏈接。通過(guò)限制設(shè)備間的冗余鏈接量，可減少設(shè)備間的電力消耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的使用壽命，還能因減少橋的負(fù)載而提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。

　　（在組建藍(lán)牙自組織網(wǎng)的過(guò)程中，應(yīng)優(yōu)先使用Slave/Slave（S/S）橋，盡量避免使用Master/Slave（M/S）橋，以減少數(shù)據(jù)包在橋節(jié)點(diǎn)上的轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延，增加藍(lán)牙自組織網(wǎng)的通信量。

　?。?）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫螤顑?yōu)良，可以使網(wǎng)絡(luò)具有自路由功能，從而提高網(wǎng)絡(luò)的通信能。

　　1.4藍(lán)牙散射網(wǎng)拓?fù)錁?gòu)建的關(guān)鍵問(wèn)題

　　藍(lán)牙散射網(wǎng)拓?fù)錁?gòu)建就是將一組彼此分離的藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)，因此藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)的互相發(fā)現(xiàn)過(guò)程和節(jié)點(diǎn)的角色分配等問(wèn)題對(duì)藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建以及網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡影響很大。

　?。?）藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)的互相發(fā)現(xiàn)

　　藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)的互相發(fā)現(xiàn)過(guò)程是藍(lán)牙散射網(wǎng)拓?fù)錁?gòu)建過(guò)程中的關(guān)鍵部分，在這一過(guò)程中，每個(gè)藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)都應(yīng)該知道它自己通信范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)信息，這個(gè)信息應(yīng)該是對(duì)稱的，但藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)目的不確定性和藍(lán)牙基帶規(guī)范中節(jié)

　　點(diǎn)連接機(jī)制的不對(duì)稱性給藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)過(guò)程的成功實(shí)現(xiàn)帶來(lái)了挑戰(zhàn)。

　　藍(lán)牙規(guī)范中規(guī)定藍(lán)牙的鏈接形成由查詢（Inquiry）和尋呼（page）兩個(gè)過(guò)程組成，查詢過(guò)程并沒(méi)有保證查詢節(jié)點(diǎn)與被查詢節(jié)點(diǎn)互相知道對(duì)方。欲發(fā)現(xiàn)相鄰節(jié)點(diǎn)的查詢者在發(fā)送查詢包時(shí)，并沒(méi)有發(fā)送它自己的唯一藍(lán)牙識(shí)別碼，被查詢者收到查詢包時(shí)不知道查詢者的信息；另外藍(lán)牙發(fā)現(xiàn)機(jī)制要求處于相對(duì)模式（查詢Inquiry和查詢掃描Inquiry scan模式）的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)才能互相交換數(shù)據(jù)，但如何保證兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)處于相對(duì)模式的方法卻沒(méi)有明確規(guī)定。這是藍(lán)牙散射網(wǎng)拓?fù)錁?gòu)建算法應(yīng)該解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

　　目前大多數(shù)算法采用以下做法：在預(yù)定義的節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)，允許每個(gè)節(jié)點(diǎn)在Inquiry查詢模式和Inquiry scan查詢掃描模式之間交替變化，每個(gè)模式的持續(xù)時(shí)間在給定的時(shí)間范圍內(nèi)是隨機(jī)的，當(dāng)兩個(gè)處于相對(duì)模式的節(jié)點(diǎn)握手時(shí)，他們建立一個(gè)臨時(shí)的微微網(wǎng)。查詢者進(jìn)入尋呼模式（Page）成為主節(jié)點(diǎn)，被查詢者進(jìn)入尋呼掃描（Page scan）模式，成為從節(jié)點(diǎn)。兩個(gè)節(jié)點(diǎn)交換他們的ID和下階段協(xié)議需要的信息。信息交換完畢后，微微網(wǎng)就斷開(kāi)。

　　這樣在充足時(shí)間內(nèi)兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)處于相對(duì)模式，從而互相發(fā)現(xiàn)的概率值很大。

　?。?）首領(lǐng)節(jié)點(diǎn)的選舉過(guò)程和方法

　　因?yàn)楣?jié)點(diǎn)開(kāi)始時(shí)是異步的，還沒(méi)有其他參與網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的節(jié)點(diǎn)的相關(guān)信息。所以通過(guò)選舉方式選取首領(lǐng)節(jié)點(diǎn)將控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成，獲得所有參與構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)的相關(guān)信息，并保證最終形成的散射網(wǎng)是連通的。另外，首領(lǐng)節(jié)點(diǎn)的資源應(yīng)該是豐富的，保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的健壯性。

　?。?）各微微網(wǎng)中的主節(jié)點(diǎn)的選舉

　　主節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)維護(hù)各個(gè)微微網(wǎng)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)通信，主節(jié)點(diǎn)性能的好壞直接影響該網(wǎng)絡(luò)的性能。主節(jié)點(diǎn)消耗的能量大，因此應(yīng)該選擇能量充分，健壯的節(jié)點(diǎn)作為主節(jié)點(diǎn)。

　?。?）橋節(jié)點(diǎn)的選擇

　　橋節(jié)點(diǎn)對(duì)保證藍(lán)牙散射網(wǎng)的連通起著關(guān)鍵性的作用，在網(wǎng)絡(luò)中，橋節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)刻只能在一個(gè)微微網(wǎng)中處于活動(dòng)狀態(tài)，它采取時(shí)分復(fù)用方式在這些微微網(wǎng)間切換，每切換到一個(gè)微微網(wǎng)，就與該微微網(wǎng)同步。橋節(jié)點(diǎn)一般分為兩類：主橋節(jié)點(diǎn)和從橋節(jié)點(diǎn)，主橋節(jié)點(diǎn)是橋節(jié)點(diǎn)在一個(gè)微微網(wǎng)中為主節(jié)點(diǎn)而在另一個(gè)微微網(wǎng)中為從節(jié)點(diǎn)，稱為M/S橋。從橋節(jié)點(diǎn)是橋節(jié)點(diǎn)在兩個(gè)微微網(wǎng)中都為從節(jié)點(diǎn)，稱為S/S橋。

　　藍(lán)牙微微網(wǎng)通過(guò)M/S橋連接而形成的藍(lán)牙散射網(wǎng)的拓?fù)錇榉旨?jí)結(jié)構(gòu)，

　　如圖4示：

　　圖4 牙散射網(wǎng)的分級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　分級(jí)結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浔憩F(xiàn)為樹(shù)形，假設(shè)樹(shù)的根節(jié)點(diǎn)所在的微微網(wǎng)為根微微網(wǎng)，其他的微微網(wǎng)為葉微微網(wǎng)，則葉微微網(wǎng)的主節(jié)點(diǎn)為根微微網(wǎng)的從節(jié)點(diǎn)。各微微網(wǎng)的內(nèi)部通信可獨(dú)立進(jìn)行，但微微網(wǎng)之間的通信要通過(guò)根微微網(wǎng)。因?yàn)槿~微微網(wǎng)的主節(jié)點(diǎn)為橋節(jié)點(diǎn)，當(dāng)它參與根微微網(wǎng)的通信時(shí)，所有葉微微網(wǎng)的通信將被掛起，嚴(yán)重降低了系統(tǒng)的吞吐量。

　　藍(lán)牙微微網(wǎng)通過(guò)S/S橋連接而形成的藍(lán)牙散射網(wǎng)的拓?fù)錇槠矫娼Y(jié)構(gòu)，如

　　圖5所示：

　　圖5 藍(lán)牙散射網(wǎng)的平面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　平面結(jié)構(gòu)中，相鄰微微網(wǎng)之間通過(guò)共享從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，共享的從節(jié)點(diǎn)在休眠模式與活動(dòng)模式之間切換，可以在這些微微網(wǎng)中交替地處于活動(dòng)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)微微網(wǎng)之間的通信，這種結(jié)構(gòu)是分布式的，利于負(fù)載平衡，網(wǎng)絡(luò)也更健壯。

　　綜上所述，橋節(jié)點(diǎn)的選擇在保證網(wǎng)絡(luò)連通性的前提下，還要考慮所連通網(wǎng)絡(luò)的健壯性，橋節(jié)點(diǎn)本身的健壯性也就很關(guān)鍵，因此應(yīng)選擇能量充足的節(jié)點(diǎn)作為橋節(jié)點(diǎn)；另外橋節(jié)點(diǎn)參與的微微網(wǎng)數(shù)量應(yīng)盡量少，保證網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平衡，以及避免橋節(jié)點(diǎn)在不同微微網(wǎng)間切換帶來(lái)的時(shí)間延遲和能量消耗。通過(guò)以上分析，我們知道只有對(duì)以上幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題有所突破的拓?fù)錁?gòu)建算法才能構(gòu)建出連通的，分布式的，時(shí)間延遲小的，健壯的藍(lán)牙散射網(wǎng)。

　　2藍(lán)牙散射網(wǎng)拓?fù)錁?gòu)建算法

　　藍(lán)牙散射網(wǎng)拓?fù)錁?gòu)建算法就是將一組彼此分離的，對(duì)相鄰節(jié)點(diǎn)信息一無(wú)所知的節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)，確定每個(gè)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的角色，從而形成一個(gè)連通的藍(lán)牙散射網(wǎng)。本節(jié)提出的算法可以對(duì)微微網(wǎng)數(shù)目進(jìn)行合理控制，并能有效減少微微網(wǎng)間的冗余通信鏈接，減輕橋設(shè)備的負(fù)載，從而提高藍(lán)牙散列網(wǎng)的性能。

　　2.1主節(jié)點(diǎn)的選擇

　　算法采用分布式機(jī)制，在組網(wǎng)空間內(nèi)選出部分權(quán)值較高的設(shè)備為主節(jié)點(diǎn)。每個(gè)藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)都有變量WEIGHT、變量BACK和變量TIMEOUT，其中變量WEIGHT代表節(jié)點(diǎn)的權(quán)值（電力等級(jí)、剩余能量、數(shù)據(jù)處理能力等資源狀況），這個(gè)值表示節(jié)點(diǎn)作為主設(shè)備的適合度，軟件模擬時(shí)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的WEIGHT值由程序隨即設(shè)為（1－255）之間的整數(shù)；變量BACK代表節(jié)點(diǎn)是否需要備份，初始值為0，當(dāng)節(jié)點(diǎn)角色確定為主節(jié)點(diǎn)和橋節(jié)點(diǎn)時(shí)，變量BACK變?yōu)?，變量TIMEOUT為超時(shí)設(shè)定值。

　　每個(gè)組網(wǎng)藍(lán)牙設(shè)備接通電源后周期性切換成Inquiry或Inquiry Scan狀態(tài)，以發(fā)現(xiàn)其他設(shè)備或被發(fā)現(xiàn)。當(dāng)兩個(gè)處于相對(duì)模式的藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)互相發(fā)現(xiàn)后，便進(jìn)行WEIGHT值的比較（相等時(shí)，藍(lán)牙地址大的一方獲勝），WEIGHT值較小的一方將已收集到的FHS封包傳給WEIGHT值較大的一方，并進(jìn)入Page scan狀態(tài)，WEIGHT值較大的一方接收對(duì)方的FHS封包后，將其TIMEOUT值復(fù)位，繼續(xù)隨機(jī)進(jìn)入Inquiry或Inquiry scan程序；如此一再重復(fù)，直到TIMEOUT時(shí)間內(nèi)，都沒(méi)有再發(fā)現(xiàn)任何節(jié)點(diǎn)為止（節(jié)點(diǎn)會(huì)相繼進(jìn)入Page scan，只有處于Inquiry或Inquiry scan狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)能相互發(fā)現(xiàn)），該節(jié)點(diǎn)就是選舉出來(lái)的主節(jié)點(diǎn)，它將進(jìn)入Page程序，它的變量BACK值變?yōu)?，整個(gè)程序?qū)⑦M(jìn)入橋節(jié)點(diǎn)的選擇階段。

　　2.2.橋節(jié)點(diǎn)的選擇

　　各個(gè)已選出的主節(jié)點(diǎn)根據(jù)選橋策略確定互連各微微網(wǎng)的橋節(jié)點(diǎn)，并且優(yōu)先使用權(quán)值較高的設(shè)備作橋。

　　由于第一階段選出的主節(jié)點(diǎn)具有所有節(jié)點(diǎn)的FHS封包，從而獲得需要連接成網(wǎng)的總節(jié)點(diǎn)數(shù)N總。此時(shí)，除了主節(jié)點(diǎn)處于Page狀態(tài)，其余節(jié)點(diǎn)均處于Page scan狀態(tài)，主節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)Page程序與附近節(jié)點(diǎn)溝通，主節(jié)點(diǎn)運(yùn)行微微網(wǎng)構(gòu)成程序（此時(shí)，程序first變量的值為0，表示是初始微微網(wǎng)），選擇最多7個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成初始微微網(wǎng)，并根據(jù)總節(jié)點(diǎn)數(shù)目的多少和選擇weight值較大的從節(jié)點(diǎn)為原則，選擇其中的最多3個(gè)節(jié)點(diǎn)作為橋節(jié)點(diǎn)。確定為純從節(jié)點(diǎn)角色的節(jié)點(diǎn)同主節(jié)點(diǎn)建立連接，進(jìn)入連接狀態(tài)，不會(huì)再被其它節(jié)點(diǎn)搜索到；確定為橋節(jié)點(diǎn)角色的節(jié)點(diǎn)，會(huì)被主節(jié)點(diǎn)告知，參與初始微微網(wǎng)后，會(huì)再次進(jìn)入Page scan狀態(tài)，等待次主節(jié)點(diǎn)與之溝通，主節(jié)點(diǎn)通過(guò)橋節(jié)點(diǎn)將次主節(jié)點(diǎn)需要的信息傳遞給次主節(jié)點(diǎn)。

　　因?yàn)樗惴ㄐ枰獮樯⑸渚W(wǎng)形成以后的每個(gè)微微網(wǎng)中的主節(jié)點(diǎn)和橋節(jié)點(diǎn)提供一個(gè)備份節(jié)點(diǎn)，而每個(gè)微微網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)總數(shù)為8，除去一個(gè)主節(jié)點(diǎn)和它的一個(gè)備份從節(jié)點(diǎn)，還剩6個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)，為滿足備份要求，所以每個(gè)微微網(wǎng)的橋節(jié)點(diǎn)數(shù)最多為3。選擇的橋節(jié)點(diǎn)數(shù)≤2時(shí)，散射網(wǎng)的創(chuàng)建過(guò)程是橫向展開(kāi)的，速度較慢，呈線性增長(zhǎng)。當(dāng)橋節(jié)點(diǎn)數(shù)≥3時(shí)，創(chuàng)建過(guò)程是全方位展開(kāi)，速度很快，呈指數(shù)增長(zhǎng)。隨著橋節(jié)點(diǎn)數(shù)目的增加，創(chuàng)建過(guò)程加快了，但所形成散射網(wǎng)中微微網(wǎng)數(shù)量也相應(yīng)增加了，網(wǎng)間干擾也隨之加大了，所以綜合考慮，在需要連接的節(jié)點(diǎn)數(shù)大于22時(shí)，橋節(jié)點(diǎn)數(shù)量Nb定為3是較好的選擇。從節(jié)點(diǎn)數(shù)Ns盡量為7，具體選擇方案如下：

　　當(dāng)N總≤8時(shí)，Nb＝0，Ns＝N總－1；

　　當(dāng)9≤N總≤15時(shí)，Nb＝1，Ns＝7；

　　當(dāng)16≤N總≤22時(shí)，Nb＝2，Ns＝7；

　　當(dāng)N總》22時(shí)，Nb＝3，Ns＝7；

　　初始微微網(wǎng)構(gòu)成后，并確定橋節(jié)點(diǎn)數(shù)后，整個(gè)程序進(jìn)入第三階段。

　　2.3組成散射網(wǎng)

　　每個(gè)主節(jié)點(diǎn)尋呼各自所發(fā)現(xiàn)的設(shè)備。通過(guò)互連各個(gè)微微網(wǎng)，形成藍(lán)牙散列網(wǎng)。

　　次主節(jié)點(diǎn)收到主節(jié)點(diǎn)傳來(lái)的數(shù)據(jù)后，搜索通信范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)，運(yùn)行相同的微微網(wǎng)構(gòu)成程序（程序first變量的值為1，表示生成的為次微微網(wǎng)），因?yàn)榇沃鞴?jié)點(diǎn)已經(jīng)與一個(gè)橋節(jié)點(diǎn)相連，所以此時(shí)選擇最多6個(gè)節(jié)點(diǎn)作為從節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)搜索到的節(jié)點(diǎn)數(shù)目N次總，綜合從節(jié)點(diǎn)的weight值，選擇其中的最多2個(gè)從節(jié)點(diǎn)作為橋節(jié)點(diǎn)。次微微網(wǎng)的從節(jié)點(diǎn)數(shù)目Ns′和橋節(jié)點(diǎn)數(shù)目Nb′的選擇方案如下：

　　當(dāng)N次總≥8時(shí)，選擇從節(jié)點(diǎn)數(shù)目Ns′為6，其中橋節(jié)點(diǎn)數(shù)目Nb′為2，再選擇2個(gè)節(jié)點(diǎn)為新的次主節(jié)點(diǎn)；

　　當(dāng)7≤N次總《8時(shí)，選擇從節(jié)點(diǎn)數(shù)目Ns′為6，其中橋節(jié)點(diǎn)數(shù)目Nb′為1，再選擇1個(gè)節(jié)點(diǎn)為新的次主節(jié)點(diǎn)；

　　當(dāng)N次總≤6時(shí)，選擇從節(jié)點(diǎn)數(shù)目Ns′為N次總，其中橋節(jié)點(diǎn)數(shù)目Nb′為0。

　　程序結(jié)束后，新微微網(wǎng)形成，次主節(jié)點(diǎn)成為該微微網(wǎng)的主節(jié)點(diǎn)，新的主節(jié)點(diǎn)繼續(xù)選擇它的次主節(jié)點(diǎn)，新的次主節(jié)點(diǎn)同樣運(yùn)行微微網(wǎng)構(gòu)成程序，微微網(wǎng)的構(gòu)成過(guò)程逐步展開(kāi)，最后生成一個(gè)將所有節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)的散射網(wǎng)。

　　第二、三階段程序流程圖如圖6所示：

　　圖6逐級(jí)構(gòu)建微微網(wǎng)從而構(gòu)成散射網(wǎng)

　　散射網(wǎng)構(gòu)建算法描述如下：其中主節(jié)點(diǎn)為N0，微微網(wǎng)構(gòu)成程序?yàn)?/p>

　　Piconet（N0，first），M（u）為次主節(jié)點(diǎn)集合，C（v）為第n次產(chǎn)生的次主節(jié)點(diǎn)集合。

　　Scatternet（n，M（u））

　　if（n=0）{

　　N0=M（u）-{};

　　First=0;

　　Return Piconet（N0，first）;

　　else{

　　M（u）=Scatternet（n-1，M（u））;

　　C（v）={};

　　while（∣M（u）∣！=0）{

　　u=M（u）-{};

　　C（v）=C（v）+Piconet（u，first）;

　　M（u）=M（u）-{u};

　　}

　　return C（v）;

　　}

　　}

　　網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建過(guò)程應(yīng)盡量向外擴(kuò)展，所以次主節(jié)點(diǎn)的選取應(yīng)離當(dāng)前主節(jié)點(diǎn)盡量遠(yuǎn)，可以利用藍(lán)牙中的接收信號(hào)強(qiáng)度指示（RSSI）來(lái)判斷節(jié)點(diǎn)之間的距離。RSSI越大表示距離越遠(yuǎn)。因此，主節(jié)點(diǎn)選擇RSSI值較大的節(jié)點(diǎn)為它的次主節(jié)點(diǎn)。

　　3.對(duì)于算法的節(jié)點(diǎn)插入和移除的兩個(gè)過(guò)程

　　對(duì)于一個(gè)被給定的藍(lán)牙WPAN拓?fù)?，討論兩種分布式過(guò)程來(lái)處理拓?fù)渥兓５谝粋€(gè)過(guò)程是允許在WPAN中插入一個(gè)新的節(jié)點(diǎn);第二個(gè)過(guò)程是從網(wǎng)絡(luò)中去除一個(gè)節(jié)點(diǎn)，這兩個(gè)過(guò)程要達(dá)到的主要目標(biāo)是滿足藍(lán)牙規(guī)范的限制條件，即全網(wǎng)絡(luò)連通性，有高的吞吐流量，降低控制信息的開(kāi)銷(xiāo)等。當(dāng)然，可以加入一個(gè)新節(jié)點(diǎn)到網(wǎng)絡(luò)中去，也意味著可以同時(shí)加入幾個(gè)節(jié)點(diǎn)。因此，根據(jù)這個(gè)，我們可以依靠最初給定的一系列藍(lán)牙設(shè)備用來(lái)建立一個(gè)可增長(zhǎng)的BT--WPAN或者形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/p>

　?。?）插入節(jié)點(diǎn)過(guò)程

　　一個(gè)節(jié)點(diǎn)想快速加入到WPAN中來(lái)，它必須首先發(fā)送一個(gè)普通的查詢信息來(lái)懇求它附近的節(jié)點(diǎn)是否可以加入。相反，如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)的目的是加入到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中并有良好連接，即想加入到具有低流量的微微網(wǎng)中或者扮演一個(gè)特殊的角色，它就必須使用專用的查詢。

　　下面部分，討論承載查詢回復(fù)的FHS包。注意到，一個(gè)數(shù)據(jù)包FHS它包含有設(shè)備類型的標(biāo)記，加上5比特就能夠用于傳遞未來(lái)的信息。這其中2位比特預(yù)留下來(lái)以備將來(lái)使用，AM-ADDR領(lǐng)域的3位在查詢回應(yīng)中不使用。我們定義這5位傳送以下信息：

　　2位：電池的電量等級(jí)（如：低于25%，在25%和50%之間，在50%到75%之間，高于75%）；

　　2位：節(jié)點(diǎn)的流量的等級(jí)；

　　1位：這個(gè)節(jié)點(diǎn)是否屬于孤立微微網(wǎng)。如果一個(gè)微微網(wǎng)沒(méi)有于任何一個(gè)微微網(wǎng)連接或者它附近的微微網(wǎng)都只僅僅與它相連那我們就稱之為孤立的微微網(wǎng)。如果該節(jié)點(diǎn)屬于孤立的微微網(wǎng)，那么該位置1，否則置0。

　　設(shè)a是開(kāi)始查詢過(guò)程的節(jié)點(diǎn)，正如上所述，根據(jù)收到的鄰近的節(jié)點(diǎn)的回應(yīng)，a它將決定對(duì)哪個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行尋呼，回應(yīng)的節(jié)點(diǎn)要么是屬于孤立的徽微網(wǎng)要么不屬于孤立的微微網(wǎng)。除此之外，它還具有以下可能：

　　具有少于7個(gè)從節(jié)點(diǎn)的主節(jié)點(diǎn)；

　　從節(jié)點(diǎn)；

　　即是從節(jié)點(diǎn)又是橋節(jié)點(diǎn)；

　　即是主節(jié)點(diǎn)又是橋節(jié)點(diǎn)；

　　已經(jīng)具有7個(gè)節(jié)點(diǎn)的主節(jié)點(diǎn)；

　　像a一樣也在等著加入到藍(lán)牙WPAN中。

　　a根據(jù)以下的優(yōu)先順序來(lái)選擇加入到哪個(gè)回應(yīng)節(jié)點(diǎn)；

　　1）屬于孤立的微微網(wǎng)主節(jié)點(diǎn)（或者既是主節(jié)點(diǎn)又是橋節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)）

　　如果a收到不止一個(gè)屬于孤立微微網(wǎng)的主節(jié)點(diǎn)的回應(yīng)，它將選擇從節(jié)點(diǎn)少于7個(gè)和低流量的的主節(jié)點(diǎn)加入。如果不止一個(gè)主節(jié)點(diǎn)滿足上述條件，那么它還根據(jù)該節(jié)點(diǎn)的電池電量的等級(jí)來(lái)考慮。注意到a節(jié)點(diǎn)根據(jù)相關(guān)的RSSI估計(jì)每個(gè)回應(yīng)節(jié)點(diǎn)的距離。把被選擇的主節(jié)點(diǎn)記為u，節(jié)點(diǎn)a尋呼u并創(chuàng)建一個(gè)新的微微網(wǎng)，此時(shí)“a是主節(jié)點(diǎn)，u是從節(jié)點(diǎn)，過(guò)一會(huì)兒，這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的角色進(jìn)行互換，這樣，在微微網(wǎng)中，a就變成從節(jié)點(diǎn)，并且受主節(jié)點(diǎn)u的支配。

　　如果a收到一個(gè)不屬于孤立微微網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)的回應(yīng)，它將按如下的方式選擇：

　　1）如果回復(fù)的是從節(jié)點(diǎn)少于7個(gè)的主節(jié)點(diǎn)（或者既是主節(jié)點(diǎn)又是橋節(jié)點(diǎn)），則a加入此節(jié)點(diǎn)并且創(chuàng)建一個(gè)新的微微網(wǎng)。通過(guò)主從節(jié)點(diǎn)的角色互換，a變成孤立的微微網(wǎng)中的從節(jié)點(diǎn)（或者是橋節(jié)點(diǎn)）

　　2）如果回復(fù)的節(jié)點(diǎn)是從節(jié)點(diǎn)（或者既是從節(jié)點(diǎn)又是橋節(jié)點(diǎn)）或者是具有7個(gè)從節(jié)點(diǎn)的主節(jié)點(diǎn)（或者既是主節(jié)點(diǎn)又是橋節(jié)點(diǎn)），則“創(chuàng)建一個(gè)新的含有該節(jié)點(diǎn)的微微網(wǎng)。

　　2）屬于孤立的微微網(wǎng)從節(jié)點(diǎn)（或者既是從節(jié)點(diǎn)又是橋節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)）

　　有兩種不同的情況：

　　1）沒(méi)有連接到散射網(wǎng)的其它節(jié)點(diǎn)回復(fù)了a的查詢，在這種情況下，a將有以下的情形：

　　（1）a具有可以成為主節(jié)點(diǎn)的足夠的處理能力和能t容盤(pán)，如果這樣，則a通過(guò)尋呼一個(gè)或多個(gè)對(duì)它的查詢做過(guò)響應(yīng)的從節(jié)點(diǎn)來(lái)創(chuàng)建一個(gè)新的微微網(wǎng)。那么這些從節(jié)點(diǎn)就成了剛形成的微微網(wǎng)和以前微微網(wǎng)之間的橋節(jié)點(diǎn)。對(duì)于這些被尋呼的從節(jié)點(diǎn)，a可以根據(jù)其節(jié)點(diǎn)的流量、電池狀態(tài)和空間的距離來(lái)選擇。假設(shè)一個(gè)微微網(wǎng)被一短比特位的字符來(lái)標(biāo)識(shí)，即小于5位的長(zhǎng)度，并且在微徽網(wǎng)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都知道所在的微微網(wǎng)的標(biāo)識(shí)。一個(gè)被a尋呼的從節(jié)點(diǎn)可以在承載尋呼響應(yīng)的FHS包中利用這’5位來(lái)標(biāo)示這個(gè)信息。這樣，a隨時(shí)有可能中斷尋呼的過(guò)程，因?yàn)樗B接的節(jié)點(diǎn)屬于已經(jīng)有微徽網(wǎng)間連接的節(jié)點(diǎn)。

　?。?）a想成為從節(jié)點(diǎn)。a.根據(jù)流t，電池等級(jí)和空間距離來(lái)選擇可以加入的節(jié)點(diǎn)，它和被選擇的節(jié)點(diǎn)形成一個(gè)新的微微網(wǎng)，然后，在該微微網(wǎng)中，這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)互換角色，這樣，。就變成了從節(jié)點(diǎn)，而被選擇的節(jié)點(diǎn)則變成了在新微微網(wǎng)和以前微微網(wǎng)之間的主節(jié)點(diǎn)和橋節(jié)點(diǎn)。

　　2）a收到一個(gè)不屬于孤立微微網(wǎng)的的節(jié)點(diǎn)的回復(fù)。在這種情況下，a試圖連接剩余部分散射網(wǎng)中的孤立節(jié)點(diǎn)，并且按照以下優(yōu)先次序在散射網(wǎng)中選擇要連接的節(jié)點(diǎn)：從節(jié)點(diǎn)、既是從節(jié)點(diǎn)又是橋節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)、主節(jié)點(diǎn)、既是主節(jié)點(diǎn)又是橋節(jié)點(diǎn)、具有7個(gè)從節(jié)點(diǎn)的主節(jié)點(diǎn)。如果有必要，將依照以下準(zhǔn)則進(jìn)一步進(jìn)行選擇：流量，電池等級(jí)，空間距離。然后，完成要選擇的節(jié)點(diǎn)后，a創(chuàng)建一個(gè)新的微微網(wǎng)。

　　3、不屬于孤立的微微網(wǎng)但是又少于7個(gè)從節(jié)點(diǎn)的主節(jié)點(diǎn)

　　在現(xiàn)有的可利用的主節(jié)點(diǎn)之中，。選擇具有最小流量的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，如果在流量相同的情況下，然后考慮電池等級(jí)，其次是考慮該節(jié)點(diǎn)離a的空間距離。為了避免微微網(wǎng)之間的重盈和減少微微網(wǎng)內(nèi)部之間的干擾，離“較近的節(jié)點(diǎn)具有優(yōu)先權(quán)。把被選擇的主節(jié)點(diǎn)記為產(chǎn)，節(jié)點(diǎn)a加入聲創(chuàng)建一個(gè)新的微微網(wǎng)，此處a是主節(jié)點(diǎn)，尸是從節(jié)點(diǎn)，過(guò)一會(huì)兒，這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的角色互換，這樣，在微微網(wǎng)中，a變成從節(jié)點(diǎn)，并且受主節(jié)點(diǎn)產(chǎn)的支配。

　　不屬于孤立的微微網(wǎng)從節(jié)點(diǎn)

　　在2的1）中，介紹了它的兩種可能的情況：

　　1）“具有可以成為主節(jié)點(diǎn)的足夠的處理能力和能量，如果這樣，則a通過(guò)尋呼一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)過(guò)它的查詢的節(jié)點(diǎn)來(lái)創(chuàng)建一個(gè)新的微微網(wǎng)，同時(shí)在新的微微網(wǎng)和以前的微微網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)就成為了橋節(jié)點(diǎn)。

　　2）a想成為從節(jié)點(diǎn)。在現(xiàn)有的可以利用的節(jié)點(diǎn)中選擇可以加入的節(jié)點(diǎn)，a和被選擇的節(jié)點(diǎn)形成一個(gè)新的微微網(wǎng)，然后，在該微微網(wǎng)中，這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)互換角色，這樣，a就變成了從節(jié)點(diǎn)，而被選擇的節(jié)點(diǎn)變成了主節(jié)點(diǎn)和橋節(jié)點(diǎn)。

　　5、不屬于孤立的微微網(wǎng)的既是從節(jié)點(diǎn)又是橋節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)

　　像前面所說(shuō)的一樣，它也有兩種可能的情況：

　　l）。具有可以成為主節(jié)點(diǎn)的足夠的處理能力和能量，a依照以下三條準(zhǔn)則來(lái)選擇要尋呼的節(jié)點(diǎn)（該節(jié)點(diǎn)既是從節(jié)點(diǎn)又是橋節(jié)點(diǎn)）：流量;電池等級(jí);空間距離。這樣一個(gè)新的微微網(wǎng)形成，此處。作為主節(jié)點(diǎn)而被選擇的節(jié)點(diǎn)作為從節(jié)點(diǎn)。

　　2）a想成為從節(jié)點(diǎn)。在這個(gè)新的微微網(wǎng)中，a作為從節(jié)點(diǎn)，被選擇的節(jié)點(diǎn)作為主節(jié)點(diǎn)而且還充當(dāng)該微微網(wǎng)與它先前所在的微微網(wǎng)的橋節(jié)點(diǎn)。

　　6、不屬于孤立的微微網(wǎng)的既是主節(jié)點(diǎn)又是橋節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)

　　在現(xiàn)有的可利用的節(jié)點(diǎn)（既是主節(jié)點(diǎn)又是橋節(jié)點(diǎn)）之中，a依照以下三條準(zhǔn)則來(lái)選擇要加入的節(jié)點(diǎn)：流量：電池等級(jí)：空間距離。在a創(chuàng)建一個(gè)新的微微網(wǎng)之后，它與被選擇的節(jié)點(diǎn)互換一下角色，從而在微微網(wǎng)中a成為從節(jié)點(diǎn)并且被它所選擇的節(jié)點(diǎn)（既是主節(jié)點(diǎn)又是橋節(jié)點(diǎn)）所支配。

　　7、不屬于孤立的微微網(wǎng)并且已有7個(gè)從節(jié)點(diǎn)的主節(jié)點(diǎn)

　　在現(xiàn)有的可利用的節(jié)點(diǎn)之中，a選擇具有最小流量的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，如果在流量相同的情況下，然后考慮電池等級(jí)，其次是考慮該節(jié)點(diǎn)離“的空間距離。以a為主節(jié)點(diǎn)的一個(gè)新的微微網(wǎng)被創(chuàng)建了。此時(shí)有兩種可能性：

　　1）在這個(gè)新的微微網(wǎng)中，a仍然是主節(jié)點(diǎn)，而被選擇的節(jié)點(diǎn)既是從節(jié)點(diǎn)又是橋節(jié)點(diǎn);

　　2）這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)互換角色，這樣，被選擇的主節(jié)點(diǎn)使得它的其中的一個(gè)從節(jié)點(diǎn)處于閑置狀態(tài)，該閑置節(jié)點(diǎn)可以運(yùn)行插入程序來(lái)尋找新的微微網(wǎng)以便加入。要不然，a則和在這個(gè)微微網(wǎng)中的其它節(jié)點(diǎn)輪流的處于閑置狀態(tài)。

　　8、新節(jié)點(diǎn)

　　節(jié)點(diǎn)a尋呼到一個(gè)新節(jié)點(diǎn)，這樣創(chuàng)建一個(gè)以a為主節(jié)點(diǎn)的微微網(wǎng)。然后，如果兩個(gè)節(jié)點(diǎn)協(xié)商后，可以互換角色。在該微微網(wǎng)中，同樣可以包含一些回應(yīng)了節(jié)點(diǎn)查詢的其它節(jié)點(diǎn)。然而，為了保持藍(lán)牙WPAN拓?fù)涞倪B接性，要么是a要么是它微微網(wǎng)中的其它一些節(jié)點(diǎn)必須尋呼現(xiàn)有藍(lán)牙WPAN中節(jié)點(diǎn)。

　　移去節(jié)點(diǎn)的過(guò)程

　　節(jié)點(diǎn)離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)引起的變化主要取決于該節(jié)點(diǎn)在藍(lán)牙WPAN中作用，有下面四種情況：

　　。該節(jié)點(diǎn)是從節(jié)點(diǎn)：該情況最簡(jiǎn)單，那就是該節(jié)點(diǎn)僅僅是從網(wǎng)絡(luò)中移去，而沒(méi)有改變拓?fù)涞娜魏谓Y(jié)構(gòu)。

　　。該節(jié)點(diǎn)是主節(jié)點(diǎn)：在該微微網(wǎng)中的從節(jié)點(diǎn)將在藍(lán)牙WPAN中尋找一個(gè)新的節(jié)點(diǎn)來(lái)重新建立連接，因此，每一個(gè)從節(jié)點(diǎn)都要執(zhí)行插入程序，而橋節(jié)點(diǎn)仍然作為橋節(jié)點(diǎn)保持與其它微微網(wǎng)的連接。

　　。該節(jié)點(diǎn)既是主節(jié)點(diǎn)又是橋節(jié)點(diǎn)：這種情況的處理方式與第二種情況的處理方式一樣。

　　。該節(jié)點(diǎn)既是從節(jié)點(diǎn)又是橋節(jié)點(diǎn)：如果有其它節(jié)點(diǎn)可以取代該節(jié)點(diǎn)，那么它就可從網(wǎng)絡(luò)中很簡(jiǎn)單的移去。否則的話，就必須尋找一個(gè)可以替代該節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)這樣，在此微微網(wǎng)中主節(jié)點(diǎn)將執(zhí)行查詢程序，如果不能找到通向目標(biāo)微微網(wǎng)的橋節(jié)點(diǎn)，它將命令它的從節(jié)點(diǎn)執(zhí)行查詢程序以尋找橋節(jié)點(diǎn)。如果在藍(lán)牙WPAN范圍中，在這些節(jié)點(diǎn)所能傳輸?shù)牡姆秶鷥?nèi)沒(méi)有找到這樣的節(jié)點(diǎn)，那么該微微網(wǎng)就與藍(lán)牙WPAN斷開(kāi)。

　　2.射網(wǎng)的重要性能分析

　　3藍(lán)牙組網(wǎng)的仿真結(jié)果和分析

　　小結(jié)

　　本章介紹了藍(lán)牙個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的基本知識(shí)，明確了藍(lán)牙微微網(wǎng)和散射網(wǎng)的概念，分析了藍(lán)牙散射網(wǎng)的網(wǎng)路特點(diǎn)，闡述了藍(lán)牙散射網(wǎng)拓?fù)錁?gòu)建的重要性以及藍(lán)牙散射網(wǎng)拓?fù)錁?gòu)建算法需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題和衡量藍(lán)牙散射網(wǎng)拓?fù)錁?gòu)建算法的標(biāo)準(zhǔn)。藍(lán)牙自組個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的主從特性、動(dòng)態(tài)性、跳頻特性雖然使藍(lán)牙組網(wǎng)更加靈活，但這些特點(diǎn)以及藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)本身多為個(gè)人數(shù)字設(shè)備，節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的協(xié)議和應(yīng)用程序必須考慮節(jié)點(diǎn)處理能力、內(nèi)存和能耗等條件，都無(wú)疑增加了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)建 算法、網(wǎng)絡(luò)路由等算法的難度。

　　目前藍(lán)牙規(guī)范中對(duì)微微網(wǎng)內(nèi)的通信協(xié)議有了明確的規(guī)定，但對(duì)藍(lán)牙散射網(wǎng)的研究，還處于探索階段，是各國(guó)科學(xué)家感興趣和重點(diǎn)研究的課題之一，越來(lái)越多的研究成果完善了藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，提高了藍(lán)牙產(chǎn)品的普及率。中國(guó)是人口密集，商業(yè)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)集中、人均收入還比較低的國(guó)家和地區(qū)，低成本、組網(wǎng)簡(jiǎn)單靈活的藍(lán)牙產(chǎn)品將會(huì)有更廣闊的應(yīng)用前景。它的應(yīng)用將遍及很多領(lǐng)域，如移動(dòng)通信、計(jì)算機(jī)及周邊設(shè)備、個(gè)人隨身信息和娛樂(lè)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備、醫(yī)療保健、金融、軍事等。它是面對(duì)個(gè)人的近距離無(wú)線技術(shù)，是人與機(jī)器之間交流的好助手。

　　本章從介紹藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)和藍(lán)牙物理鏈路的建立過(guò)程入手，提出一種備份式的藍(lán)牙散射網(wǎng)拓?fù)錁?gòu)建算法。算法吸收了Bluestars算法中以節(jié)點(diǎn)的可用資源為標(biāo)準(zhǔn)的方法，來(lái)選取主節(jié)點(diǎn)，初始主節(jié)點(diǎn)建立第一個(gè)微微網(wǎng)后，主節(jié)點(diǎn)選取最多3個(gè)橋節(jié)點(diǎn)和3個(gè)次主節(jié)點(diǎn)，通過(guò)逐級(jí)展開(kāi)的方法建立相互連接的微微網(wǎng)，最終形成連通的藍(lán)牙散射網(wǎng)，散射網(wǎng)形成后通過(guò)節(jié)點(diǎn)備份的方法，提高網(wǎng)絡(luò)的自愈能力。本章最后運(yùn)用數(shù)學(xué)推導(dǎo)的方法證明了算法幾項(xiàng)重要的性能指標(biāo)為：時(shí)間復(fù)雜度為O（logN）、消息復(fù)雜度為O（N）、網(wǎng)絡(luò)直徑為O（logN）、具有較少的微微網(wǎng)個(gè)數(shù)和節(jié)點(diǎn)角色的平均數(shù)。