蓝牙网络中网络编码应用研究

来源 :东北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:connine_li
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
蓝牙是一种新技术的名字,是一种市场上具体的应用。这个系统的设计者承诺在未来我们使用机器的方式会有明显的改变。我们的主要目标是简单的,取代大多数电缆,允许机器之间的通信短距离的无线电波。
  技术蓝牙无线工作在2.4GHz的频段相同,由IEEE802.11标准。在蓝牙规范中定义的“跳频”允许限制干扰和提高服务质量。理论流量为1兆比特/秒,就像IP协议一样,发送信息是由控制块包围的数据包进的。这些控制块允许远程设备的足够的设备的网络,正确的路由数据和纠正任何传输错误。当进行通信时,该设备必须在10米的距离内。可以有多达8链接以形成一个小型网络(称为微微网)的设备。这些可能互连这些微微网,以形成更大的网络散射网任命。因此,有些蓝牙设备可充当网关。
  根据标准,蓝牙提供了一种基于时分双工(TDD),其中每个时隙的持续时间是固定的,以625微秒双工传输。两个或多个蓝牙设备之间,两种类型的数据传输链路可以建立:同步面向连接(SCO)和异步无连接链路(ACL)。
  蓝牙的应用是很丰富,并允许从根本上改变了用户与移动电话和其他设备互动的形式。该应用程序是立即的,因为它允许了一种简单、快速通讯,在任何地方,成本低。我们不能忘记在实现过程中,对已取代传统的装置,且取得了新的业务和应用成为可能的方式的影响。
  对于ACL数据传输,蓝牙提供了不同的数据包类型进行分类DM和DH数据包。后者使用的是完整的数据包空间传达更高的有效载荷,而第一种是保留部分数据包的2/3向前纠错(FEC)的数据包:每10字节的数据包添加5字节的纠错码。蓝牙标准的最初意图是,在不可靠的无线链路上,DM包不易出错。由于额外的纠错信息较少导致DM包携带的比特比DH少,每个发送的数据包在下面的时间槽中被确认。如果承认的对等体没有发送回就是相当低效的。蓝牙有可能为发送设备积累时间槽,它是可能的聚集三或五个插槽,这是公认的一个时间槽。
  蓝牙设备可以启用或禁用发现模式。该模式允许蓝牙设备通过响应有效范围内发现的蓝牙设备请求来体现它的存在。禁用这种模式可以是非常有用的,当一个人希望建立两个蓝牙设备之间的通信,而不透露他们的存在到其他蓝牙设备的范围内。
  网络编码(NC)通过改变现有网络的数据包转发原则,显示了在不同的通信场景的巨大潜力。它可以提高吞吐量,延迟,可靠性和安全性。它仍然是有争议的是由于对如何利用它的优势。
  随着计算机发展的20年,在所有种类的机器连接的数量和复杂性持续的增加。鼠标,键盘,CPU,操纵杆,扫描仪,调制解调器等,甚至是在家庭计算的领域都存在着电缆和连接数增长以及尺寸过大的问题。尽管在这个领域已经有一些标准很多年了,连接的多样性并不能简化个人以及专业人士的工作。如果所有这些人都可以不需要多个连接进行沟通,这将是一个重要的一步。
  网络编码是一个强大的新工具,能改变世界的沟通,它可以提供给一个通信网络的强大的收益,用来增加网络的容量,不需要额外的资源。这些收益来自网络的性质的变化和从一个配置传输的流量,而不是点到点对点到多点和信息共享。这种新技术结合了一组信息数据包集来传输,而不是格外的发送他们。这些组合产生冗余,更多的交易可以同时受益,以减少网络负载。
  网络编码有两种不同的方法,即随机线性网络编码适用于动态拓扑网络,确定性的线性网络编码适用于静态拓扑结构。本文探讨网络编码应用到蓝牙散射网的可能性。网络编码有一个很大的应用领域。在下面,我们给出了最有潜力的商业移动平台的最有趣的领域列表。
  汽车通讯:网络编码适用于网状网络拓扑的动态性和间歇性的连接。例如:在高速公路上通过多个接入点的一辆汽车,只在短时间内接入范围内的一个点。由于该车所涵盖的接入点和时间都很少,是很难检测到这辆车哪些数据包没有收到。这就可以使用网络编码,数据包可以生成和传输,直到汽车有足够的信息解码。
  蜂窝世界中的用户合作:它主张延长蜂窝链路,移动电话和基站,短程链接到邻近的设备。通过连接到邻近的设备,可以创建所谓的合作集群,降低能源成本,增加带宽和更高的鲁棒性水平。在这种情况下,网络编码可用于移动电话和移动电话间的多播信息发送,将彼此间的信息交换加快下载。更重要的是,手机将不只是转发接收编码数据包,而且重新编码为了使分组的集群更有趣。通过创建术语来编码,不太可能是线性的相互依存的简单的转发数据包。
  移动式对等通信:一款图像浏览器的移动应用,其主要思想是在一个设备中传播信息到移动电话的方式,这被称为病毒性的对等通信。应用开发的S60移动设备可将图片通过Wi-Fi从一个源设备传送到许多周边备。网络编码的优势在于,网络编码是源设备,只需要少量的关于目标接收到的数据包。因此只需要少量的反馈,便可以保证可靠的数据传递。
  卫星通信:网络编码在MDS码的优势,多媒体的传输通过擦除卫星频道介绍了链路层系统随机网络编码DVB-S2X/RCS。网络编码可以用于比特卫星网络智能网关的多样性。
  这些都是网络编码的一些应用,这证明了网络编码在网络传输中的重要性,这使我们在蓝牙网络中的网络编码的实现。提出了一个协议,该协议是基于使用随机线性网络编码。建议的字母表的大小是二进制的,编码方程采用了一个平凡奇偶校验码。网络中的源节点个数容易的编码尺度,编码和解码是使用按位异或,分组进行,并且不需要任何预先计算的查找表,也没有大量的专用内存来存储中间包。最后,编码和解码过程计算也不困难,后者的情况是在一个移动自组织网络的情况下。移动的自组织网络的性质是一个经常改变的拓扑结构。因此,它使用确定性的代码是低效的。一个中心节点在每一次拓扑结构的变化时将有编码系数产生。此外,负责生成的系数的节点可以从整个或主要部分的网络中分离。这产生了随机网络编码的适用。
  在一个微微网,主节点的蓝牙设备地址和时钟是用来确定物理信道。不同的微微网有不同的主节点,每个微微网将使用不同的跳频序列。这使得不同的微微网共存的无线电范围互不干涉。然而,偶尔多个微微网可以在同一时隙期间使用相同的频率;将发生碰撞而引起的数据包丢失。
  一个从属节点只可能与主节点沟通,并可能只有在获得主节点的许可时才进行交流。在一个微微网中的设备也可以作为另一个微微网的部分存在,可以作为一个从属节点或掌握每个微微网。
  散射网的协调是复杂,因为有需要跨多个微微网,需要在微微网的约束,在目的地搜索和处理多重路径和周期。关于散射网络,蓝牙规范没有提供细节的,对新协议具有一定的开发性。分布式算法是需要开始一个散射网。反过来,我们有不同的路由策略和初始化。这些拓扑特性直接影响到网络设备的能源消耗数据流量。在文献中,我们可以发现动态和集中分散网模型的研究。
  在动态模型中,为了代表一个散射网拓扑结构,我们用图表示。它显示了所有可能的连接的设备之间的距离,最常见的网络拓扑结构图的算法和所代表的是拓扑包括:树、UDG和环。
  散射网的集中式模型,也称为静态蓝牙散射网的模型,不是一个协议。相反,它提供了一个使用数学编程散射网形成描述,并约束在所提出的最小最大公式下,导致一个可以通过中央集权的方式解决的优化的问题。对于一个给定的图,在服从微微网的蓝牙限制下,它可以找到最好的可能的性能。这个模型的目的是减少受更大的拥堵和能源消耗的节点流量,如主节点和桥梁节点,并能尊守散射网全收敛的限制。在那之后,它可以被用来生成一个散列网络形成。
  桥梁是多跳通信在散射网络的元素。他们是散射网间通信需要。他们在主节点间交替连接的频率模式。定义此操作的蓝牙模式是保持(hold)模式。这个蓝牙状态用于在多个微微网的节点共存解决方案。在这一模式下的设备参与不同微微网采用时分复用(TDM)技术。在微微网中,他们有两种形式,实现即从属节点-从属节点和主节点-从属节点。在散射中、协调的桥梁通信算法、网间调度是必要的。当主人需要它的时候,这些算法使桥梁可用于通信。他们使用一个共同的解决方案来解决这个问题,与桥梁沟通的储备槽。这些保留的插槽被称为会合点(反相)。桥节点位置和数量所产生的散射网拓扑效率评价的关键。他们负责网间通信,并比其他节点进行更多的沟通和处理开销。
  中继是蓝牙网络中的一个重要节点,它的选择对网络性能非常重要。因此,我们选择了一个在网络的稳定性和提高性能扮演重要角色的节点中继。与中继选择,该协议提供了到从节点的好处,并在从节点和主节点之间的通信链路。它不影响主节点的功耗,以及从主节点到从节点的通信链路。此外,该协议与中继选择组合相对于使用网络编码蓝牙网络提供更多的安全优势。作为蓝牙网络,无需网络编码,对策,以确保如果保密是一个问题机密性应适用。
  蓝牙网络从数据中更多的噪声防护应用所提出的网络编码协议和中继选择,受益匪浅。将要被编码和发布到网络中的数据包的选择是在两个阶段完成的,在队列中的数据包超时时才会触发。在1阶段,精英(高优先级)的数据包被选择进行编码。如果选择了没有足够的数据包,2阶段是用来增强解决方案,其方法是通过添加到选定的集,候选人能够在选择的数据包时增加地址之间的相关性,从而提高带宽的使用。在这两个阶段中一旦选择了足够的数据包,编码的消息被建立并发送到网络中。然后,在队列中的一个新数据包超时,这个过程会进行重复。
  蓝牙异步模式支持前向纠错(FEQ)。如果用于包的方式是前向纠错方式被称为DM。提供的rncbs(编码蓝牙散射网的随机网络)协议不添加任何错误校正。如果需要,DM需要被使用。
  利用DH数据包和使用用DM数据包之间的差异时DM包的使用会降低效率,为有效载荷的大小而选择DH数据包将略高于DM包提高增益。编码和转发消息的过程需要在数据包头添加创建的编码消息。此头文件允许接收节点来确定在编码的消息中包含的数据包,并因此将编码消息的副本路由到不同目的地的。一个中间节点可以决定转发一个接收消息或将信息进行编码,以提高吞吐量。该决定是基于对服务质量的限制。在CFP的第一步是验证用户的每个消息解码能力。使用自适应标志对解码能力进行了验证。一旦解码的可能性被证实,CFP执行编码过程,并创建一个编码信息。编码消息的标头包含每个分组编码信息并持有相应的自适应的旗帜前缀描述。然后该消息被发送到网络。解码过程可以发生在结束节点(集中的方法)或在中间节点(分布式方法)。解码需要缓冲和计算。缓冲区是必要的,以保持能够保证之后解码过程发送和接收的数据包的副本。解码本身并不简单转发。缓冲的分组都是编码部分收到的消息,解码节点应该与每一个缓冲的分组进行异或。
  NS仿真器是一个计算机网络仿真软件工具,由VINT项目发展而来,它是与几个成员合作的持续发展项目(USC/ISI,施乐公园,LBNL和UCB),该项目以在构建多模拟器设备协议,在不同尺度的网络行为之间的相互作用为研究的主要目的
  有几种工具来模拟移动AdHoc网络,无论是市售和开源。
  NS-2不显示测试结果。它只允许你存储一个记录的模拟,使它可以被其他软件使用,NAM。它是一种可视化工具,其具有两个主要的兴趣:表示与NS-2中描述的网络拓扑结构,和时间显示的NS-2性能跟踪的结果。本软件是经常从TCL脚本进行直接调用,直接可视化的仿真结果。合理使用Java作为语言,而不是例如C++是重用在其他类似项目的代码的可能性。一个图形用户界面还没有被开发到这个模拟器。网络中的每个节点(主和从机)都是由主程序启动的一个线程运行的。节点共享同一个信道。主节点负责管理TDD方案。在仿真器的初始阶段,每个从节点实例化一个发射缓冲器,并用数据填充它。当所有的节点都发送其数据和主节点完成发送的编码数据,仿真器将终止。节点,通道,和路由表在程序中的主要部分限定。通道和路由引用传递。在该实例中,节点创建的编码器,译码器,txBuffer和RxBuffer对象。只有主节点创建编码器对象,并从该节点创建仅解码器的对象。NS2可以用来模拟使用网络编码而不仅仅是在使用路由/或组网算法的好处。
  使用网络编码,并在正常运行时,模拟器已创建学习一个蓝牙分散的行为。已经进行了模拟使用不同的操作模式模拟已经证明,提高利用网络编码一个蓝牙分散性能的可能性。有在主节点和网关节点的吞吐量和功率消耗的提高。然而,包装上的空气中的数据增加了可用带宽。这一增长是在散射网中的节点(主站和从站)之间共享。这样,从节点将受益于使用网络编码的主节点上的影响。
  网络编码在蓝牙网络中应用是基于在一个既定的散射通信。因此,建立网络的时间不会影响性能的网络编码。所提出的算法的理论研究显示了吞吐量的增益,并降低功耗。这些特点是通过计算和功率挑战节点所展现。当有几个源节点在网络中和大的帧大小(DH5),能够使效率最大化。理论研究通过NS模拟器验证了我们方法的可行性。
其他文献
EGR(废气再循环)系统是改善汽车氮氧化合物排放量的主要技术手段。本文针对传统EGR系统控制频率慢,动态特性差,控制精度低等问题进行了改进。本文主要完成以下三部分的工作:  首先,本文用步进电机作为EGR阀的执行器件,代替了传统的电磁阀。步进电机的可控性要远优于传统的电磁阀。本文在原有的EGR阀门的基础上,搭建了自己的新型EGR系统实验平台。主要包括机械硬件结构以及电源、基于步进电机的EGR阀、位
机器视觉是社会发展的一个热点和趋势,而三维重建是机器视觉的一个重要的研究内容和方向。它模仿人类双目视觉系统,通过三角测量原理,对空间中的物体进行测量,获取其深度信息,完成立体感知过程。该视觉系统已被开创性的用于机器人导航、汽车辅助驾驶、工业机器人以及机器臂的控制、虚拟现实仿真等方面,并在生活中发挥着越来越重要的作用。  本论文首先研究了目前存在的几种相机标定原理和方法,并通过实验获得了初次标定结果
学位
心脏病作为慢性疾病的一种,具有病程长,久治不愈的特点,而且心脏疾病在发病前没有明显的征兆,容易带来极大的生命隐患。其次,对于短暂的医疗仪器测量心脏情况,有时发现不了突变的异常心电信号,因此,采用远程医疗技术,通过佩戴心电检测仪器长时间监测心脏活动,可以及时发现异常心电信号,起到早发现早预防的作用。然而,对于心电检测仪器长时间采集的心电信号,会产生巨大的数据量,增加存储设备负担,这对于心电检测仪的制
学位
微定位技术是纳米工作台中的关键技术。压电陶瓷以逆压电效应来产生微位移,它具有体积小、位移分辨力高、频响高、不发热的特点,是理想的微位移器件。超精密微定位校准实验平台以压电陶瓷为核心来实现微定位,它不仅应具备高的定位精度,同时应有高的频率响应速度,以满足高速的和精确的定位。压电陶瓷的定位精度与频率响应特性与对其供电的驱动电源有直接关系,因此,研制一款高频响低纹波的压电陶瓷驱动电源,是整个微定位平台的
学位
机器视觉是当今研究的热门课题之一,广泛地应用于无人驾驶汽车,机器人导航,工业机器人以及机器臂控制,虚拟现实,图像测量等方面。它利用相机、激光等视觉器件组成一个视觉系统,替代人眼实现测量、监视、控制等复杂的任务,同时在精度、速度、范围等方面表现出更加优良的性质。因此研究机器视觉具有重要的理论研究价值和广泛的应用前景。  本文系统研究了单目相机和点激光组成的视觉系统的建模和优化问题。首先本文研究了张正
学位
微机电系统(Micro-Elcetro-Mechanical-Systems,MEMS)是指采用纳米加工技术可批量制作的,集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通讯等于一体的微型系统或微型器件。由于MEMS微镜具有体积小、重量轻、耗能低、灵敏度高等优点,被广泛应用在食品检测,光学医疗检测等无损检测领域。当前,我国面临着严峻的食品药品安全问题,对M EMS微镜在光谱分析
学位
现代工业控制过程中,对于电机转速和设备的自动化控制越来越灵活、精细化。由变频器和PLC组成的交流变频调速系统在这两个方面都有着突出的优点。就目前而言,工厂中使用的绝大多数配料配比系统,大多采用的是传统PID控制。传统PID控制算法因其结构简单、稳定性好、容易实现、参数整定比较方便而被广泛使用。但PID的劣势也比较明显,在大误差出现时动态响应并不理想,且对大时延环节的控制效果差等。因此本文主要针对塑
近年来,以纳米制造为技术的超精密制造技术已经在微电子制造、生物医学、超精密加工、精密仪器、光机电装备等领域得到越来越广泛的应用。目前,在各种纳米精度的执行器中,通常驱动器件都是使用以压电陶瓷为代表的智能合金材料。压电陶瓷具有定位精度高、驱动力大、响应速度快等优点,但是,其也具有明显的缺点,由于其所固有的迟滞、非线性、蠕变、间隙性,使得其严重影响到系统的性能。而且,驱动压电陶瓷所需的电压往往需要几十
学位
立式辊磨机是水泥建材行业一种应用于水泥生料、熟料、矿渣、煤渣等粉磨加工的特大型机械设备,是保证整条水泥生产线持续稳定生产的关键设备。该设备通常运行在重载、高温、高压状态和腐蚀性、电磁热辐射干扰等恶劣工况中,长时间的运行易发生材料老化和部件劣化,对设备性能产生累积损伤,引发故障。如果不及时发现事故征兆并进行处理,将导致停机甚至灾难性后果。因此,针对立式辊磨机的运行状态深度感知、智能监测与故障预测技术
学位
人类社会正在大步迈入万物互联(Internet of Everything)的时代,人们越来越依赖于通过无线网络传播各式各样的信息,其中包括大量的隐私、敏感信息,比如财务明细、身份验证、医疗记录等。保护私密信息安全传输的重要性不言而喻,保护无线网络安全已经成为了网络设计者的当务之急。然而,无线网络的开放式结构和无线通信的广播特性给保护无线网络安全带来了前所未有的挑战,单纯依靠密码学高层加密的安全技