蓝牙无线个人局域网的组建方案解析

）桥，尽量避免使用Master/Slave（M/S）桥，以减少数据包在桥节点上的转发时延，增加蓝牙自组织网的通信量。

　　（5）网络拓扑形状优良，可以使网络具有自路由功能，从而提高网络的通信能。

　　1.4蓝牙散射网拓扑构建的关键问题

　　蓝牙散射网拓扑构建就是将一组彼此分离的蓝牙节点连接起来，因此蓝牙节点的互相发现过程和节点的角色分配等问题对蓝牙网络的构建以及网络负载均衡影响很大。

　　（1）蓝牙节点的互相发现

　　蓝牙节点的互相发现过程是蓝牙散射网拓扑构建过程中的关键部分，在这一过程中，每个蓝牙节点都应该知道它自己通信范围内的节点信息，这个信息应该是对称的，但蓝牙网络中节点数目的不确定性和蓝牙基带规范中节

　　点连接机制的不对称性给蓝牙节点发现过程的成功实现带来了挑战。

　　蓝牙规范中规定蓝牙的链接形成由查询（Inquiry）和寻呼（page）两个过程组成，查询过程并没有保证查询节点与被查询节点互相知道对方。欲发现相邻节点的查询者在发送查询包时，并没有发送它自己的唯一蓝牙识别码，被查询者收到查询包时不知道查询者的信息；另外蓝牙发现机制要求处于相对模式（查询Inquiry和查询扫描Inquiry scan模式）的两个节点才能互相交换数据，但如何保证两个相邻节点处于相对模式的方法却没有明确规定。这是蓝牙散射网拓扑构建算法应该解决的关键问题。

　　目前大多数算法采用以下做法：在预定义的节点发现时间长度内，允许每个节点在Inquiry查询模式和Inquiry scan查询扫描模式之间交替变化，每个模式的持续时间在给定的时间范围内是随机的，当两个处于相对模式的节点握手时，他们建立一个临时的微微网。查询者进入寻呼模式（Page）成为主节点，被查询者进入寻呼扫描（Page scan）模式，成为从节点。两个节点交换他们的ID和下阶段协议需要的信息。信息交换完毕后，微微网就断开。

　　这样在充足时间内两个相邻节点处于相对模式，从而互相发现的概率值很大。

　　（2）首领节点的选举过程和方法

　　因为节点开始时是异步的，还没有其他参与网络构成的节点的相关信息。所以通过选举方式选取首领节点将控制整个网络的构成，获得所有参与构成网络的节点的相关信息，并保证最终形成的散射网是连通的。另外，首领节点的资源应该是丰富的，保证整个网络的健壮性。

　　（3）各微微网中的主节点的选举

　　主节点负责维护各个微微网内的节点通信，主节点性能的好坏直接影响该网络的性能。主节点消耗的能量大，因此应该选择能量充分，健壮的节点作为主节点。

　　（4）桥节点的选择

　　桥节点对保证蓝牙散射网的连通起着关键性的作用，在网络中，桥节点在同一时刻只能在一个微微网中处于活动状态，它采取时分复用方式在这些微微网间切换，每切换到一个微微网，就与该微微网同步。桥节点一般分为两类：主桥节点和从桥节点，主桥节点是桥节点在一个微微网中为主节点而在另一个微微网中为从节点，称为M/S桥。从桥节点是桥节点在两个微微网中都为从节点，称为S/S桥。

　　蓝牙微微网通过M/S桥连接而形成的蓝牙散射网的拓扑为分级结构，

　　如图4示：

　　图4 牙散射网的分级拓扑结构

　　分级结构中，网络拓扑表现为树形，假设树的根节点所在的微微网为根微微网，其他的微微网为叶微微网，则叶微微网的主节点为根微微网的从节点。各微微网的内部通信可独立进行，但微微网之间的通信要通过根微微网。因为叶微微网的主节点为桥节点，当它参与根微微网的通信时，所有叶微微网的通信将被挂起，严重降低了系统的吞吐量。

　　蓝牙微微网通过S/S桥连接而形成的蓝牙散射网的拓扑为平面结构，如

　　图5所示：

　　图5 蓝牙散射网的平面拓扑结构

　　平面结构中，相邻微微网之间通过共享从节点进行通信，共享的从节点在休眠模式与活动模式之间切换，可以在这些微微网中交替地处于活动状态，实现微微网之间的通信，这种结构是分布式的，利于负载平衡，网络也更健壮。

　　综上所述，桥节点的选择在保证网络连通性的前提下，还要考虑所连通网络的健壮性，桥节点本身的健壮性也就很关键，因此应选择能量充足的节点作为桥节点；另外桥节点参与的微微网数量应尽量少，保证网络负载平衡，以及避免桥节点在不同微微网间切换带来的时间延迟和能量消耗。通过以上分析，我们知道只有对以上几个关键问题有所突破的拓扑构建算法才能构建出连通的，分布式的，时间延迟小的，健壮的蓝牙散射网。

　　2蓝牙散射网拓扑构建算法

蓝牙散射网拓扑构建算法就是将一组彼此分离的，对相邻节点信息一无所知的节点连接起