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基于NS的蓝牙仿真工具的研究

肖雄仁  
【摘要】: 蓝牙作为一种短距离无线通信的全球标准,具有低成本、低功耗、容易组网等优点,被认为是可以用于组建Ad Hoc网络的最有前途的技术之一。由于蓝牙技术的一些特殊限制与特性,蓝牙网络的拓扑形成、调度及路由具有与传统无线网络不同的特点。计算机仿真的方法由于其可控制性、可重现性、可扩展性等优点在无线网络的研究中发挥了非常重要的作用。因此,研究并开发一个在各种网络场景下对蓝牙协议进行性能分析的仿真平台具有十分重要的意义。 本文以蓝牙网络的模拟仿真工具为主要研究内容,依据蓝牙协议体系结构和NS分裂对象模型原理,改进并扩展了蓝牙仿真模块的功能,重点强调了仿真平台对Ad Hoc网络中网络拓扑动态形成的支持。 论文以NS下的蓝牙仿真模块BlueHoc为基本原型,从两方面对仿真平台中的蓝牙节点的架构进行了修改与扩展。首先,针对该仿真模块中的蓝牙节点结构无法支持网络拓扑动态创建的问题,将原架构下主节点和从节点分离的架构进行了合并,让蓝牙节点的架构能同时处理不同角色的仿真,从而得到了具备角色动态切换能力的蓝牙节点体系结构;其次,针对该仿真模块在灵活控制蓝牙节点的接口方面存在不足,在原架构下的BTHost模块之上添加了一个可以灵活控制蓝牙节点行为的新模块BTExtend。基于新节点架构,通过处理节点在各微微网间角色动态转换的各种事务,在NS下实现了蓝牙仿真模块的动态创建网络拓扑的功能;通过修改原有BTHost模块的角色,让其提供蓝牙规范中定义的HCI标准控制接口,并在BTExtend模块中定义并实现一组与BTHost模块通信的标准协议,实现了可以灵活控制蓝牙节点的接口。 最后,基于扩展的蓝牙仿真平台,在对蓝牙设备发现过程进行分析与仿真的基础上,重点分析采用对称设备发现机制时的设备发现效率。通过建立设备发现概率的数学模型,得到了设备发现概率的影响因子,指出了用于提高设备发现效率的关键参数,仿真实验进一步说明了该参数值对设备发现效率的影响。


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