蓝牙无线个人局域网的组建方案解析

在每个微微网中，用一组伪随机跳频序列来确定79个跳频信道，这个跳频序列对于每个微微网来说是唯一的，由主节点的地址和时钟决定。蓝牙无线信道使用跳频/时分复用（FH/TDD）方案，信道以625μs时间长度划分时隙，根据微微网主节点的时钟对时隙进行编号，号码从0-（227-1）以227为一个循环长度，每个时隙对应一个跳频频率，通常跳频速率为1600跳/s。主节点只在偶数时隙开始传送信息，从节点只在奇数时隙开始传送，信息包的开始与时隙的开始相对应。微微网中信道的特性完全由主节点决定，主节点的蓝牙地址（BD_ADDR）决定跳频序列和信道接入码，主节点的系统时钟决定跳频序列的相位和时间。根据蓝牙节点的平等性，任何一个设备都可以成为网络中的主节点，而且主、从节点可转换角色。

　　主节点通过轮询从节点实现两者之间的通信。从节点只有收到主节点的的信息包方可发送数据。如图2，从节点2在t时刻收到来自主节点的数据包，此时频率为f（k），之后它可以在下一个时隙通过f（k+1）频率向主节点发送数据包。同理，从节点1在t2时刻收到主节点的数据包，此时频率为f（k+2），并且在时间t3通过频率f（k+3）发送数据包给主节点。

　　图2微微网内通信轮询机制

　　（2）散射网

　　一个微微网最多只能有7个从节点同时处于通信状态。为了能容纳更多的

　　装置，并且扩大网络通讯范围，多个微微网互连在一起，就构成了蓝牙自组织网，

　　即散射网，图3。在散射网中，不同微微网间使用不同的跳频序列，因此，只要彼此没有同时跳跃到同一频道上，即便有多组资料流同时传送也不会造成干扰。连接微微网之间的串连装置角色称为桥（Bridge）。桥节点可以是所有所属微微网中的Slave角色，这样的Bridge的类别为Slave/Slave（S/S）；也可以是在其中某一所属的微微网中当Master，在其他微微网中当Slave，这样的Bridge类别为Master/Slave（M/S）。桥节点通过不同时隙在不同的微微网之间的转换而实现在跨微微网之间的资料传输。蓝牙独特的组网方式赋予了桥节点强大的生命力，同时可以有7个移动蓝牙用户通过一个网络节点与因特网相连。它靠跳频顺序识别每个微微网，同一微微网所有用户都与这个跳频顺序同步。

　　蓝牙散射网是自组网的一种特例。其最大特点是可以无基站支持，每个移动终端的地位是平等的，并可以独立进行分组转发的决策，其建网灵活性、多跳性、拓扑结构动态变化和分布式控制等特点是构建蓝牙散射网的基础。

　　图3蓝牙散射网实例

　　1.3蓝牙散射网拓扑构建的规则

　　在一个蓝牙WPAN拓扑结构中，主设备或从设备只是节点的一个逻辑状态。一个单元只能是一个微微网的主设备，但可以参与多个相互重叠的微微网。一个主设备或一个参与多个微微网的活动从设备称为桥；允许微微网构成一个被称为散射网的较大网络。由于使用了跳频技术，一个桥在同一时间不能作为多个微微网的活动设备；桥必须在一个时分基上的2个微微网间进行转换，转换时必须与当前的微微网再同步，这会带来一个严重影响系统性能的重要开销。

　　蓝牙WPAN最主要的问题在于构造散射网时遇到由系统规范和通信量需求造成的约束。节点如何组成微微网以及哪个节点作为主设备或桥，对系统的容量、吞吐量和电池的使用时间具有重要影响。

　　因此，在散列网的构建过程中必须要减少设备间不必要的通信链接以提高网络的吞吐量。每个微微网内设备间的链接是必须的，各微微网内的设备必须要建立通信链接，以交互信息。因此，冗余通信链接主要在微微网互连阶段。在该阶段中，各微微网之间需要通过桥互连形成蓝牙自组织网。如果两个微微网之间存在过多的桥，或者一个桥链接多个微微网均会增加冗余通信链接，造成蓝牙自组织网通信性能的下降。通过合理的选桥算法，可以有效降低微微网之间的冗余通信链接。

　　基于上述分析，我们总结出能够提高散射网性能的组网规则如下：

　　（1）在蓝牙组网的形成过程中应合理控制微微网的数目，使其限定在一个固定值，以减少微微网之间的通信干扰，保持网络复杂性最小。

　　（2）减少自组织网内桥节点的负载，防止其成为网络通信的瓶颈。这样不仅能简化桥节点的调度算法，还能缩短因桥节点在不同微微网间切换的而造成的通信传输时延，从而提高网络的性能。

　　（3）限制设备间的冗余通信链接，尤其是微微网之间的通信链接。通过限制设备间的冗余链接量，可减少设备间的电力消耗，延长网络的使用寿命，还能因减少桥的负载而提高网络的吞吐量。

（在组建蓝牙自组织网的过程中，应优先使用Slave/Slave（S/S