基于蓝牙的 WPAN 连接技术

基于蓝牙的 WPAN 连接技术

一、基于蓝牙的WPAN连接技术(论文文献综述)

朱经鹏[1](2021)在《一种面向个域网的低时延组网协议设计与实验验证》文中研究表明无线个域网是一种以个人为中心、在小范围内实现各种电子设备互联互通的无线通信网络,侧重于解决无线网络“最后几米电缆”的问题。无线个域网设备间的信息传递必然要遵循一种规则或约定,即组网协议。目前关于无线个域网的各种组网技术在传输速率、通信距离、组网能力和功耗性能上各有特点,但已经不能满足无人驾驶、远程医疗等新兴技术对时延的严格要求。针对这个问题,本文设计和实现了一种面向个域网的低时延组网协议,论文主要工作如下:第一,分析了IEEE 802.15工作组针对无线个域网制定的一系列标准,分析了目前主流的无线个域网组网技术,针对本文的实际应用场景,提出了协议软件的功能需求和性能需求。第二,围绕低时延和高吞吐量性能需求,进行组网协议设计。组网协议主要分为网络层、MAC层和物理层协议:物理层协议规定了系统上下行无线帧结构;MAC层协议规定了MAC数据帧结构,采用了TDMA/FDMA混合的多节点信道接入技术,并确定了系统上下行无线资源分配方式和节点随机接入流程;网络层协议主要负责业务帧的分片重组和路由转发。第三,根据协议设计方案,完成中心节点和子节点的组网协议软件实现。基于Free RTOS操作系统,采用分层分模块的思想进行协议软件设计与实现,层与层之间、模块与模块之间保持良好的独立性,便于协议软件以后的迭代升级和功能扩展。第四,搭建了Xilinx Zynq-7045+AD9371硬件平台,进行组网协议软件的功能测试和性能分析。测试结果表明,本文组建的星型无线个域网,系统实际最大吞吐量达到54Mbps,数据包端到端时延低于6ms,满足设计指标要求。论文完成了一种面向个域网的低时延组网协议设计与实现,满足低时延、高吞吐量的实际应用需求,对无线个域网在低时延场景上的应用具有一定的工程意义和参考价值。

赵峰[2](2020)在《面向医疗的统一物联网网关的设计与实现》文中研究说明在传统的手术室或监护病房中,医疗设备种类繁多,通讯协议各不相同,数据格式也多种多样。现有的医疗设备数据解析技术只支持单一类型的医疗通讯协议,并且只适用于单一种类的医疗设备,既不支持对设备进行管理和配置,也不支持对数据进行存储和备份。医院中现有的中央监护系统也只是对同厂商的监护仪画面进行转接,并不对设备数据进行解析处理。因此,研究如何屏蔽底层设备的差异性以对多种医疗设备进行统一管理,如何屏蔽医疗通讯协议的多样性以对不同的医疗数据通讯协议进行解析,以及如何屏蔽数据的多样性以对不同设备的数据进行统一处理和汇总输出,对医疗数据的深度整理和智能化应用具有重要意义。HL7(Health Level 7)协议和串口协议是医疗设备常用的数据通讯协议。公用网关接口(Common Gateway Interface,CGI)是 Web服务器与外部应用程序的接口标准。本文针对手术室或病房中常见的医疗设备及物联网传感器设计并实现了一种新型的面向医疗的统一物联网网关,该网关可以适配多种底层医疗设备,利用HL7和串口协议解析以及CGI相关技术对不同种类和不同厂商的医疗设备进行解析,获取设备的监护数据并对其进行处理、汇总、存储和转发。该网关可以屏蔽底层设备的硬件接口、通讯协议、数据种类的多样性,提供病房内不同设备的数据流和视频流,利用该网关可以对手术室或病房实施远程的实时监护。该网关的设计与实现主要从三方面着手,即网关自身的硬件设计、对外部终端提供的协议化接口设计以及网关内部信息系统设计。因此论文的主要工作包括三个方面:1)网关硬件设计根据网关使用场景、设备的连接情况对网关的硬件架构、硬件接口、功能和性能进行了简要设计。该网关可以提供对不同设备的接入和对不同硬件接口的适配功能,并对后续提出的新型医疗通讯协议及相关信息系统的部署提供硬件支撑。2)网关接口通讯协议设计由于网关需要对外部终端提供设备访问接口和数据访问接口,本文提出了一种基于多设备管理和多协议解析的医疗数据接口通讯协议。该协议部署在网关上,是外部终端与网关的交互协议,实现的是对网关本身的数据交互和管理控制。即外部终端以协议的方式对网关进行访问和配置,网关进而通过提取并构造相应的配置参数来开启或关闭信息系统中对底层医疗设备的访问和数据的解析,并将结果以协议的方式返回给外部终端。外部终端通过标准化的协议可以直接与网关交互,在实现对底层医疗设备的管理和数据访问的同时,网关对外部终端屏蔽网关内部对底层医疗设备通讯协议的解析过程,克服了以往的医疗通讯协议只能一对一访问设备数据的缺点,提高网关的适用性。3)网关内部信息系统的设计为了给上文提出的医疗通讯协议提供信息系统支撑,设计并实现一种基于多设备管理和多协议解析的医疗数据融合信息系统。该系统通过对底层医疗设备的通讯协议(HL7、串口协议)进行针对性的解析可以实现对不同医疗设备的管理和配置以及对数据的访问。同时该系统提供了针对底层医疗设备通讯协议的多种类自动适配以及多版本自动解析,还可以提供多种设备处理融合后的数据流或者单一设备的设备信息以及数据。实验结果表明,该网关可以对不同种类的医疗设备进行适配和接入,同时对其通讯协议进行解析并获取数据以及支持外部终端以协议化的方式访问网关来配置并获取底层医疗设备的数据。此外,通过对网关连接的所有医疗设备进行解析并对其数据进行融合,网关还可以对外部终端提供手术室或病房的实时监护数据流。

黄沛锋[3](2019)在《基于BLE Mesh的空调远程控制系统设计》文中指出当前,绿色环保、节能减排成了全社会的共识。本文作者从空调这个能耗大户入手,以公共场所中的存量非智能空调为研究对象,着手设计一套只需一个手机就可以远程控制一个区域内多个空调的装置,此装置能显着提高空调管理的效率,减少此类空调的无效运行时间。作者分析了国内外相关产品的控制方案及物联网研究领域的几种热门无线网络的发展状况,对比了几种无线传输技术,最终以BLE mesh作为空调控制的无线通信技术载体,实现了可靠安全、免布线易维护的改造目的。作者根据本远程空调控制系统的系统需求,在硬件方面对多个不同的设计方案进行可靠、成本等多方面的综合对比后,采用了集成度、可靠性相对较高的的硬件设计方案;软件方面,设计了BLE mesh系统内广播包、控制包的数据格式、系统的加密流程等通信协议方案和小程序APP,以满足传输网络的高效性和安全性。根据已确定的软硬件设计方案,作者实现了远程空调控制系统的总体功能,包括节点装置的各个关键子程序、微信小程序APP的控制流程和控制逻辑,并针对网络优化了小程序的性能和UI交互界面,提高小程序的使用体验。通过各个核心功能的测试表明,系统的系统主要功能均达到了预期效果。

黄祥才[4](2019)在《基于Thread的智能家居无线传感网络系统设计》文中研究说明智能家居是物联网的重要应用场景。随着物联网和边缘智能时代的到来,大量家庭设备逐渐接入网络,成为实现“万物互联”的关键。然而,家庭无线传感网络技术始终未能形成统一标准,采用不同技术的产品之间存在严重的互操作性问题,制约了行业的发展和推广。2015年,Thread联盟(Thread Group)专为家庭网络制定了Thread标准,它在Mesh组网、全IP化、无单点故障等方面具有巨大前景,或将成为智能家居行业发展的强劲推动力,并促使该领域碎片化的网络技术走向统一。论文从智能家居无线传感网络的应用需求和关键技术出发,设计并实现了一种基于Thread的家庭无线传感网络系统,为家庭设备组网和通信提供了一种全IP化的网络解决方案。论文以具备强大跨平台特性的嵌入式实时操作系统ARM Mbed OS为基础,移植并应用Thread协议的开源实现谷歌OpenThread协议栈,搭建了Thread网络系统,包括网络节点和边界路由器的软硬件设计与实现;在此基础上,对Thread网络作进一步扩展,提出了Thread、Wi-Fi和Ethernet互联的全IP异构网络设计,以满足家庭设备复杂多样的联网需求;应用论文所提出的Thread网络解决方案,搭建了一款家庭式婴幼儿看护系统。该系统以服务机器人为数据处理和控制中心,包含了智能穿戴、环境感知等传感器节点,并基于Thread技术实现设备之间的互联互通和信息共享,共同完成健康监测、睡眠监测、视频监控等功能。为实现与看护系统的远程交互,论文开发了基于Freeboard的Web UI和基于Android的智能终端App。论文通过Thread网络系统的组网、单点故障实验和网络性能测试,全IP异构网络的通信实验以及家庭看护系统的功能实验,验证了基于Thread的智能家居无线传感网络系统的可用性和特点。

刘超[5](2019)在《基于IPv6的社区医疗物联网组件协同建模与验证》文中认为不同于传统的医疗信息系统,社区医疗物联网中更加强调网络数据的有效传输,以及物联子网中大量传感执行节点的有效标识与管理。作为下一代互联网核心技术,IPv6可以有效满足社区医疗物联网网络需求。然而,物联子网中的节点通常具备资源受限的特点,难以直接运行IPv6协议。因此,需要设计一种有效的IPv6通信方案以实现物联子网节点与IPv6网络节点之间的通信。此外,社区医疗物联网作为一个庞大复杂的信息物理融合系统,优先建立起有效的仿真模型可以从宏观上对系统进行整体把握,在对模型进行充分设计、分析与验证的基础上进行系统研发,可极大降低研发周期与成本。本文就如何有效的将IPv6技术应用于社区医疗物联网以及社区医疗物联网建模这两个关键问题展开研究,提出了一种面向社区医疗物联网的IPv6通信方案,同时,提出了一种组件协同建模方法。本文的主要工作和创新点如下:1.基于连接标识实现异构的、资源受限的物联子网节点有效接入IPv6网络,实现医疗感知数据的有效传输,同时保证网络数据帧具有稳定的、高比例的有效数据传输率。2.将信息物理融合系统建模思想引入社区医疗物联网研究领域,提出了一种面向社区医疗物联网的组件协同建模方法。该方法依据物联网设备不同功能构建不同类型组件,并结合物联网网络通信特点设计了一套组件间的通信机制,同时采用可视化方式进行建模。3.设计了一套社区医疗物联网组件库系统,并基于自主研发的XModel建模仿真平台,构建起社区医疗物联网组件模型。同时依据模型的仿真结果,完成了对所提出的建模方法有效性以及IPv6通信方案可行性的验证。

任智男[6](2019)在《基于6LoWPAN的寒旱区野外环境监测系统设计》文中研究表明我国寒旱区野外环境内蕴藏着国民经济不可或缺的资源,因此其战略地位突出。寒旱区野外环境观测体系在寒旱区的科学研究和解决国家重大战略需求中发挥着重要的支撑作用。但目前应用于寒旱区野外环境观测的传统无线传感器网络存在着观测网络地址空间不足、无法与IP网络实现端到端通信等弊端。因此,论文基于6LoWPAN技术设计了一种适合寒旱区的野外环境监测系统。该研究能够解决这些问题,并为未来构建寒旱区跨学科、跨区域的虚拟同步联合观测系统做好技术储备。首先,为了延长布置在寒旱区野外环境内的无线传感器网络的生命周期,论文提出了基于剩余能量改进RPL协议的方案,协议改进后在Cooja仿真器中进行了仿真。仿真结果表明:使用改进协议的网络与使用原始RPL协议的网络相比,节点能耗更加均匀,网络生命周期得到了有效地延长。然后,论文基于6LoWPAN技术设计了寒旱区野外环境监测系统。监测系统采用全IP的网络架构,并使用MQTT协议实现应用层通信。监测系统主要由6LoWPAN节点、网关、MQTT服务器和远程客户端四部分构成。6LoWPAN节点采用CC2538SF53作为主控芯片,并选择搭载了6LoWPAN协议栈的Contiki系统作为软件平台。6LoWPAN节点主要负责采集野外环境信息以及执行来自远程客户端的控制指令。网关由6LoWPAN网卡和主处理器两部分组成,主处理器选用iTOP-4412开发板进行开发,其操作系统使用Linux系统。网关负责建立并维护6LoWPAN网络,在6LoWPAN节点请求加入网络时,对其进行无状态地址自动配置。同时,网关还负责在6LoWPAN网络与IPv6网络间转发数据报。MQTT服务器选择MQTT代理服务器Mosquitto,远程客户端选择MQTT的客户端软件Eclipse paho。远程客户端通过订阅6LoWPAN节点发布的消息来获取环境信息,通过发布6LoWPAN节点订阅的消息来下达控制指令。最后,论文在实验室内模拟了寒旱区野外的气候环境,并对监测系统进行了详细的功能测试。测试结果表明:寒旱区野外环境监测系统实现了6LoWPAN节点与IPv6网络中主机的端到端通信,并且能够在极端环境下稳定工作。因此,该研究能够解决寒旱区野外环境观测体系所面临的一些问题,在理论研究和应用研究方面都具有重要意义和价值。

李伟航[7](2018)在《基于BLE的IPv6协议栈设计与实现》文中研究说明随着无线通信技术的发展和处理器能力的提升,越来越多的无线智能设备融入到了我们的生活当中并且为我们带来了诸多便利,近年来物联网领域也得到大量的关注和研究。低功耗蓝牙协议(Bluetooth Low Energy,BLE)以其极低的功耗和极佳的设备兼容性在物联网应用中大放异彩,然而当前这些设备并不能直接通过IP协议接入到互联网中,限制了低功耗蓝牙的应用前景。为了解决这一问题,本文提出了一种Contiki系统下基于BLE的IPv6协议栈,使得BLE节点可以在保持底层协议的基础上,通过网络层的IPv6协议进行数据交互。在明确了课题背景和研究目的后,本文分析了当前BLE节点对于接入互联网的迫切需求,并对目前的BLE协议栈层次结构和功能做了细致研究。然后梳理介绍了IPv6标准中的邻居发现协议和地址自动配置机制,并对在IEEE802.15.4协议上实现的IPv6适配层6Lo WPAN的实现原理和方法进行了探究,为本文协议栈的设计和实现奠定了基础。理论研究之后,本文推导了BLE协议连接过程中的连接间隔和从设备延迟两个重要参数对于系统传输速率和功耗的影响,以应用在实物平台测试中。在对BLE使用的自适应跳频算法的分析基础上,本文提出了一种改进的跳频算法,在面对信道中的突发同频干扰时,能够减少数据包的无效重传,节省计算资源并降低系统功耗。另外,为了避免较长的IPv6报文在BLE链路层传输过程中可能出现的拥塞情况,本文提出了一种基于信用度的流量控制方法,可以有效地控制IPv6报文在网络中的流量。最后,本文基于上述算法研究和改进,分层次的在Contiki通信协议架构上实现了支持IPv6通信的BLE协议栈,并移植到了TI CC2650平台上进行了连通性测试和性能评估,结果表明本文设计的协议栈具在对抗突发同频干扰性能上有所提升。

彭冲[8](2018)在《基于自描述的智能家居协议栈研究》文中研究说明智能家居综合了计算机技术、物联网技术和自动控制技术,其目的是为了实现家电设备的集成和互联互通,但现实情况是国际上一直没有统一的标准,致使智能家居企业采用的技术与协议不尽相同,导致不同厂商的产品无法实现互联互通。为此,本文设计了一个能让多种异构设备互联互通的协议栈。本文研究的内容包括以下几个方面:(1)本文分析了智能家居的具体特性,针对智能家居产品种类繁多、通信方式各异等特点设计了一个基于JSON封装的智能家居应用层协议栈通信规范。为了兼容更多的设备,协议栈能同时支持以太网、WiFi、ZigBee、蓝牙等多种通信技术。通过设备和命令的定义,使得协议栈的通信内容更加规范化,实现了相同设备的统一操作。为了确保通信更加可靠,针对以太网、WiFi、ZigBee等设计了一个ACK确认机制。(2)智能家居中包含了大量涉及居民生命财产安全的敏感数据,为了确保通信的安全,同时兼容各种异构设备,使用了AES数据通信加密方案。对于以太网、WiFi等高速设备,设备通信数据量大、传输速率高,为了保证其通信安全,规定以太网、WiFi通信使用256bit密匙。而低功耗设备要求通信的数据量少、时延低、功耗低,为此规定对ZigBee和蓝牙使用128bit的密匙长度。为了进一步确保通信的安全,协议栈规定设备必须定期更新密匙。而密匙的产生、传递、存储完全由设备自动完成,用户无须参与,提升了用户体验。(3)为了提高智能家居设备的互操作性、减小代码冗余,为协议栈设计了基于自描述的设备互操作机制。客户端向服务端推送自描述代码,服务端下载并加载自描述代码。自描述代码可以调用服务端的自描述代码接口,使用服务端的功能。同时可以与客户端通信,实现设备间的相互协作。协议栈为自描述互操作机制提供自描述代码推送、自描述通信、自描述代码移除等功能。协议栈使用停止等待协议完成了自描述代码的传输功能。为自描述代码和自描述代码接口进行了接口规范。为自描述代码和自描述代码接口提供了代码保密机制。最后通过显示器实时读取并显示温湿度传感器数据的实验,验证了本协议栈的可行性。显示器和传感器都注册到智能家居网络。然后显示器通过设备查询和命令通信接口完成对温湿度传感器数据的读取与显示。传感器向显示器推送自描述代码。显示器根据传感器提供的地址下载自描述代码并运行。之后自描述代码通过自描述通信接口与传感器相互协作完成了数据的采集,并根据采集到的温湿度值绘制出实时变化的温湿度变化曲线。

陈建诚[9](2017)在《基于6LoWPAN的室内环境监控系统研究与设计》文中提出随着现代生活质量的不断提高,人们对家庭环境的重视程度也在不断的提升,对家庭设备的智能化、节能化也提出了更高的要求。目前室内监控系统的设备组网研究多采用ZigBee+网关或者蓝牙+网关模式,连入的是IPv4的网络,但是随着移动设备不断的接入互联网,IPv4地址已经耗尽,IPv6势在必行。并且ZigBee+网关的连接方式由于底层设备不能直接接入互联网,因此不能实现点到点的通信。如果想要实现点到点的通信,需要底层设备也能实现IPv6协议,但是通常底层设备的硬件资源有限,无法提供运行IPv6所需的资源,为了解决这个问题,IETF提出了6LoWPAN协议。本文在研究了6LoWPAN技术的基础上,设计了一个基于6LoWPAN的室内环境监控系统。系统由信息采集模块、灯控终端和网络协调器等部分组成。信息采集模块采集室内环境参数,灯控终端根据照度及人员情况进行调光操作,网络协调器则是负责组建网络及进行信息的初步处理及传递。本文所做的主要工作如下:首先设计并实现了系统信息采集模块,系统信息采集模块包含有害气体、红外热释电人体、温湿度、光照度等信息采集模块。信息采集模块以JN5168模块为核心,加上传感器、UART串口、电源电路等组成。然后实现了一个6LoWPAN网状网络结构,在各个节点中采用JenNet-IP协议栈,实现数据在6LoWPAN中的传输。进而设计实现了网络协调器,解决了网络的组建及6LoWPAN网络与互联网之间由于网络结构不同所产生的数据报传输、处理等问题。最后搭建了整个室内环境监控系统,并进行了系统功能的测试,即灯控终端对智能灯具的调节测试,信息采集系统信息的采集及上传测试,网络协调器的数据传输测试等。测试结果表明,本方案能够较好的实现室内环境监控系统对智能调光及环境信息数据采集的要求。

张超[10](2011)在《蓝牙个域网改型及芯片化实现技术研究》文中认为随着个人无线通信技术的发展,越来越多的消费类电子产品使用短距离无线通信技术作为无线接口进行数据交换,个人无线通信技术已经逐步深入到我们生活的各个角落,我们身边的这些电子产品就组成了无线个域网(WPAN)。现阶段WPAN使用最多最广泛的是蓝牙技术,本论文针对蓝习WPAN,从多个方面对其关键技术进行改型研究,以达到提高WPAN数据传输性能的目的;同时以设计改型的蓝牙SoC芯片为目标,将改型技术应用到芯片实现中去,并进行芯片化的工作。论文的主要工作包括:首先,以组成蓝牙WPAN的基本元素蓝牙微微网为主要研究对象,建立了AWGN信道中的蓝牙微微网数据传输模型。根据蓝牙协议规定的数据收发机制、数据分组的结构纠检错算法和重传机制,分析了影响蓝牙微微网数据吞吐量性能的因素,推导了在AWGN信道中蓝牙微微网的数据吞吐量公式。其次,根据影响蓝牙微微网数据吞吐量性能的因素,采用多种方法进行改型来提高其数据吞吐量性能。针对大功率噪声干扰情况,设计了大发射功率的改型蓝牙模块来提高数据通信中的信噪比来抵消噪声的影响;设计了多频段改型蓝牙模块,采用规避噪声干扰严重的频段来提高蓝牙微微网的数据吞吐量;提出使用MSK调制解调来替换原有的GFSK调制解调,利用MSK在小信噪比情况下的良好性能来改善蓝牙微微网的数据吞吐量性能。针对2/3FEC纠错算法的性能不足,提出使用BCH纠错编码来对原有技术进行改型,通过提高数据分组的纠错能力来达到目的。结合RSSI功能,通过设计更好的系统级软件来实现数据收发时的自适应分组选择算法,使蓝牙微微网始终处于最佳的收发状态,达到数据吞吐量的最大值。仿真和测试的结果证明,以上采用的方法都能有效的达到目的。再次,为了提高WPAN的数据传输安全性能,分析蓝牙现有的安全机制,根据芯片设计实现的要求将实现方法划分为软件实现和硬件实现。针对硬件实现的数据加密采用的E0加密算法的不足,设计了两种方案来对其进行改型。其一是使用钟控互缩序列生成器对原有算法进行加固,这样可以将对原有加密算法进行攻击的线性复杂度从O(249)提高到O(268);另一方案是对数据进行二次加密,在数据进入蓝牙处理流程之前,使用AES算法对其先进行一次加密,这样即使E0算法被破解,得到的也是AES的密文而不是原始数据。而对于安全性的提升,AES算法的加密级别毋庸置疑。然后,本文从整体考虑WPAN的数据传输性能,数据传输安全性由底层蓝牙微微网提供,而WPAN的数据吞吐量并不完全由蓝牙微微网的数据吞吐量决定。本文建立了宏观的WPAN数据传输模型,推导出了WPAN数据吞吐量表达式,分析了影响其数据吞吐量性能的因素,证明蓝牙微微网采用的跳频算法的互相关性能在其中起主要作用。在分析了蓝牙现有跳频算法的互相关性能之后,提出了使用Safer+算法,AES算法和基于Chebyshev映射的混沌算法改型的三种跳频算法来对其进行替换来提高WPAN的数据吞吐量性能。仿真和测试都证明,改型的跳频算法可以有效的提高WPAN的数据吞吐量。最后,在标准蓝牙基带IP的基础上,验证了将各种改型算法加入其中的可行性,并实现了改型的蓝牙基带IP设计,给出了数字版图和各种性能参数,并且通过测试和仿真验证证明了其功能的完备性。另外由于AES算法在改型研究中多次用到,本文专门针对便携移动设备的要求,设计实现了低功耗、低资源消耗的AESIP,并给出了数字版图,面积功耗等参数。

二、基于蓝牙的WPAN连接技术(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、基于蓝牙的WPAN连接技术(论文提纲范文)

(1)一种面向个域网的低时延组网协议设计与实验验证(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 无线个域网组网技术研究现状
        1.2.1 无线个域网概述
        1.2.2 IEEE无线个域网标准
        1.2.3 无线个域网组网技术
    1.3 研究工作与贡献
    1.4 论文结构与安排
    1.5 本章小结
第二章 面向个域网的低时延组网软件需求分析
    2.1 引言
    2.2 应用场景
    2.3 低时延个域网性能需求与分析
        2.3.1 网络拓扑结构
        2.3.2 无线帧长
        2.3.3 多址接入方式
    2.4 低时延个域网功能需求与分析
    2.5 本章小结
第三章 面向个域网的低时延组网协议设计
    3.1 引言
    3.2 系统总体架构
    3.3 物理层关键技术
        3.3.1 OFDM调制技术
        3.3.2 上行无线帧结构
        3.3.3 下行无线帧结构
    3.4 MAC层协议设计
        3.4.1 MAC层数据帧设计
        3.4.2 FDMA/TDMA多址接入
        3.4.3 无线资源分配设计
        3.4.4 节点入网机制
    3.5 网络层协议设计
    3.6 本章小结
第四章 面向个域网的低时延组网协议实现
    4.1 引言
    4.2 实时操作系统Free RTOS
        4.2.1 Free RTOS概述
        4.2.2 Free RTOS任务状态与调度策略
        4.2.3 Free RTOS任务同步与通信
    4.3 协议软件总体框架设计
        4.3.1 中心节点
        4.3.2 子节点
    4.4 协议软件关键模块设计
        4.4.1 随机接入模块
        4.4.2 资源分配模块
        4.4.3 组帧解帧模块
        4.4.4 数据处理模块
        4.4.5 路由模块
    4.5 本章小结
第五章 面向个域网的低时延组网软件测试
    5.1 引言
    5.2 硬件平台和软件移植
        5.2.1 硬件平台和软件开发工具
        5.2.2 操作系统移植和驱动开发
    5.3 功能测试
        5.3.1 随机接入功能
        5.3.2 业务传输功能
    5.4 性能测试
        5.4.1 系统吞吐量
        5.4.2 网络丢包率
        5.4.3 端到端时延
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 未来工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间的研究成果

(2)面向医疗的统一物联网网关的设计与实现(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 课题研究内容
        1.2.1 研究内容
        1.2.2 课题创新点
    1.3 论文组织与结构
第二章 相关技术介绍
    2.1 HL7协议介绍
        2.1.1 HL7协议
        2.1.2 HL7协议应用现状
    2.2 串口协议介绍
    2.3 6LoWPAN协议介绍
    2.4 CGI介绍
    2.5 MQTT协议介绍
    2.6 本章小结
第三章 医疗网关概要设计
    3.1 问题描述
    3.2 网关整体架构设计
    3.3 网关硬件概要设计
        3.3.1 需求分析
        3.3.2 硬件接口设计
    3.4 接口协议概要设计
    3.5 信息系统概要设计
        3.5.1 系统需求分析
        3.5.2 系统架构设计
        3.5.3 接口设计
    3.6 本章小结
第四章 网关硬件及接口协议详细设计
    4.1 网关硬件详细设计
        4.1.1 主控板
        4.1.2 交换板
        4.1.3 视频接入板
        4.1.4 电源板
        4.1.5 可充电锂电池
        4.1.6 硬件整体结构图
    4.2 多设备医疗数据接口通讯协议详细设计
        4.2.1 MDS协议概述
        4.2.2 MDS语法介绍
        4.2.3 MDS接口介绍
    4.3 MDS协议的应用仿真结果
    4.4 本章小结
第五章 网关信息系统详细设计与实现
    5.1 设备管控模块设计
        5.1.1 设备管控模块的工作流程设计
        5.1.2 网关管控
        5.1.3 监护仪管控
        5.1.4 注射泵管控
        5.1.5 呼吸机管控
        5.1.6 编码盒管控
        5.1.7 摄像头管控
        5.1.8 传感器管控
    5.2 协议解析模块设计
        5.2.1 协议解析模块整体工作流程设计
        5.2.2 HL7协议解析
        5.2.3 串口协议解析
    5.3 数据处理模块设计
        5.3.1 数据处理模块整体工作流程设计
        5.3.2 缓存数据结构
        5.3.3 时间同步
        5.3.4 数据处理
        5.3.5 加密隐私保护
    5.4 远程推送模块设计
        5.4.1 远程推送模块工作流程设计
        5.4.2 远程推送模块接口设计
    5.5 本章小结
第六章 测试结果及分析
    6.1 测试环境介绍
    6.2 测试用例设计
    6.3 测试结果及分析
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 论文总结
    7.2 未来展望
参考文献
附录
    附录A MDS协议消息ID定义表
    附录B MDS协议参数ID定义表
    附录C MDS协议响应消息状态码
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录

(3)基于BLE Mesh的空调远程控制系统设计(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 项目背景与来源
    1.2 国内外研究现状及分析
    1.3 主要研究内容
    1.4 论文组织架构
第二章 低功耗蓝牙网格技术介绍
    2.1 低功耗蓝牙协议
        2.1.1 物理层
        2.1.2 链路层
        2.1.3 主机控制器控制界面
        2.1.4 逻辑链路控制适配层
        2.1.5 属性协议
        2.1.6 通用属性配置
        2.1.7 通用访问配置
        2.1.8 安全管理配置
    2.2 BLE mesh网络协议
        2.2.1 网格
        2.2.2 服务库
    2.3 本章小结
第三章 总体方案设计
    3.1 功能需求
    3.2 系统方案设计
        3.2.1 节点单元方案设计
        3.2.2 控制端软件方案设计
        3.2.3 数据格式设计
        3.2.4 加密流程的设计
    3.3 本章小结
第四章 系统的实现
    4.1 节点程序系统实现
        4.1.1 初始化协议栈及外设
        4.1.2 红外编码学习子程序
        4.1.3 红外编码发送子程序
        4.1.4 温度采集子程序
        4.1.5 手机对节点的初次配置
        4.1.6 新手机加入节点网络
        4.1.7 手机与节点的通信
    4.2 手机小程序APP的系统实现
        4.2.1 手机小程序的设计
        4.2.2 手机小程序数据缓存的设计
    4.3 本章小结
第五章 系统的测试
    5.1 节点装置程序的编译、烧录与调试
        5.1.1 节点装置程序的编译
        5.1.2 节点装置程序的烧录
        5.1.3 节点装置程序的调试
    5.2 装置的联调测试
        5.2.1 红外编码学习测试
        5.2.2 红外编码转发、发射测试
        5.2.3 温度控制功能测试
        5.2.4 批量命令测试
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 进一步的工作
参考文献
致谢

(4)基于Thread的智能家居无线传感网络系统设计(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 国内外研究及发展现状
    1.3 本文研究内容与组织结构
2 智能家居无线传感网络关键技术分析
    2.1 智能家居无线传感网络问题分析
    2.2 几种常见的家庭无线通信技术
    2.3 Thread协议与关键技术分析
    2.4 OpenThread一种Thread协议实现及其移植研究
    2.5 本章小结
3 Thread网络系统的设计与实现
    3.1 网络系统架构及其特点
    3.2 Thread网络节点设计
    3.3 Thread边界路由器设计
    3.4 全IP异构网络设计
    3.5 本章小结
4 应用Thread网络的家庭看护系统设计
    4.1 看护系统总体架构
    4.2 看护机器人设计
    4.3 Thread传感执行节点设计
    4.4 本章小结
5 实验结果与分析
    5.1 Thread网络系统实验
    5.2 全IP异构网络实验
    5.3 家庭看护系统实验
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
致谢
参考文献
附录 攻读学位期间发表论文目录

(5)基于IPv6的社区医疗物联网组件协同建模与验证(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 IPv6 物联网数据通信
        1.2.2 系统建模
    1.3 论文研究内容及结构安排
    1.4 创新点分析
    1.5 本章小结
第二章 相关理论与技术
    2.1 社区医疗物联网体系结构
    2.2 社区医疗物联网通信技术
        2.2.1 无线通信技术
        2.2.2 IPv6 技术
        2.2.3 6LoWPAN技术
    2.3 信息物理融合系统建模技术
        2.3.1 面向角色建模方法
        2.3.2 分层和协同建模方法
        2.3.3 计算模型
    2.4 本章小结
第三章 社区医疗物联网IPv6 通信方案
    3.1 社区医疗物联网通信层次模型
    3.2 面向社区医疗物联网的IPv6 地址模型
        3.2.1 IPv6 地址模型
        3.2.2 IPv6 地址模型分析
    3.3 异构物联网节点IPv6 通信方案
        3.3.1 节点初始化
        3.3.2 连接标识协商
        3.3.3 数据通信
        3.3.4 移动性支持
        3.3.5 IPv6 通信方案分析
    3.4 本章小结
第四章 社区医疗物联网建模方法与组件库设计
    4.1 组件协同建模方法
        4.1.1 组件基本结构设计
        4.1.2 模型通信机制设计
        4.1.3 模型仿真执行设计
    4.2 组件库设计
        4.2.1 基本组件库
        4.2.2 CMIoT组件库
        4.2.3 CMIoT组件模型设计
    4.3 本章小结
第五章 社区医疗物联网组件模型仿真与验证
    5.1 XModel建模仿真平台
    5.2 基于XModel平台的CMIoT组件模型构建
    5.3 模型仿真与验证
        5.3.1 仿真方案设计
        5.3.2 仿真结果分析与验证
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
附录 :攻读学位期间参与的科研项目及主要科研成果
    主持和参与的科研项目
    已公开发表的论文
    已申请和授权的专利
    已登记的软件着作权
    获奖情况

(6)基于6LoWPAN的寒旱区野外环境监测系统设计(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与研究意义
    1.2 课题来源及本文组织结构
2 相关技术综述
    2.1 无线传感器网络的介绍
        2.1.1 无线传感器网络的发展历程
        2.1.2 ARM处理器与嵌入式操作系统
        2.1.3 无线网络标准介绍
    2.2 IPv6 介绍
        2.2.1 IPv6 数据报的格式
        2.2.2 IPv6 编址体系结构
    2.3 IEEE802.15.4 介绍
    2.4 6 LoWPAN介绍
        2.4.1 6 LoWPAN适配层功能
        2.4.2 6 LoWPAN邻居发现
        2.4.3 6 LoWPAN的研究现状
    2.5 RPL路由协议介绍
        2.5.1 RPL信息控制报文和网络构建
        2.5.2 RPL路由机制
        2.5.3 RPL的研究现状
    2.6 MQTT介绍
    2.7 本章小结
3 RPL协议改进与仿真
    3.1 Cooja介绍
    3.2 RPL协议的不足与改进方案
    3.3 仿真结果分析
    3.4 本章小结
4 监测系统设计与实现
    4.1 监测系统总体设计
    4.2 6 LoWPAN节点设计
        4.2.1 6 LoWPAN节点的硬件设计
        4.2.2 Contiki系统介绍与移植
        4.2.3 6 LoWPAN节点功能开发
    4.3 网关设计
        4.3.1 网关硬件设计
        4.3.2 Linux系统介绍与移植
        4.3.3 网关功能开发
    4.4 服务器环境搭建
    4.5 远程客户端功能实现
    4.6 本章小结
5 监测系统功能测试
    5.1 测试环境
    5.2 功能测试
        5.2.1 IPv6 支持测试
        5.2.2 信息采集上传功能测试
        5.2.3 控制指令执行测试
        5.2.4 实验数据分析
    5.3 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果

(7)基于BLE的IPv6协议栈设计与实现(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 蓝牙协议的发展历程和研究现状
        1.2.2 IPv6在物联网技术中的研究和应用
    1.3 本文主要内容及论文结构
第2章 低功耗蓝牙及IPv6协议研究
    2.1 低功耗蓝牙协议栈
    2.2 IPV6协议
        2.2.1 IPv6邻居发现机制
        2.2.2 IPv6编址及其自动配置
    2.3 Contiki通信协议栈及其IPV6适配层
    2.4 本章小结
第3章 基于BLE的IPv6协议栈设计
    3.1 研究连接参数对系统的影响
    3.2 改进的自适应跳频算法
    3.3 基于信用度的流量控制方法
    3.4 连接过程设计
        3.4.1 链路层
        3.4.2 L2CAP层
        3.4.3 网络层
    3.5 本章小结
第4章 协议栈实现及性能评估
    4.1 整体架构
    4.2 硬件抽象层
    4.3 协议栈各层实现
        4.3.1 Radio层
        4.3.2 RDC层
        4.3.3 MAC层
        4.3.4 网络及应用层
    4.4 协议栈性能评估
        4.4.1 连通性测试
        4.4.2 性能测试
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢

(8)基于自描述的智能家居协议栈研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 智能家居研究背景
    1.2 智能家居协议栈研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 本文的研究内容与意义
    1.4 论文组织结构安排
2 智能家居协议栈相关技术概述
    2.1 相关通信技术概述
        2.1.1 以太网技术
        2.1.2 WiFi技术
        2.1.3 ZigBee协议
        2.1.4 6LoWPAN技术
        2.1.5 蓝牙技术
    2.2 数据加密技术概述
        2.2.1 对称加密技术
        2.2.2 非对称加密技术
        2.2.3 AES加密算法
    2.3 智能家居系统设计方案概述
        2.3.1 传统智能家居系统设计方案
        2.3.2 基于自描述的智能家居系统设计方案
        2.3.3 基于自描述的智能家居系统的优势
3 基于自描述的智能家居协议栈设计
    3.1 协议栈通信设计
        3.1.1 TCP/IP传输层选择
        3.1.2 ZigBee设备协议选择
        3.1.3 蓝牙设备协议选择
        3.1.4 JSON封装
        3.1.5 设备定义
        3.1.6 命令定义
        3.1.7 ACK确认
    3.2 协议栈加密设计
        3.2.1 AES加密模式选择
        3.2.2 密匙长度的确定
        3.2.3 填充方式的选择
        3.2.4 自动更新密匙
    3.3 协议栈自描述机制设计
        3.3.1 自描述代码推送
        3.3.2 代码接口规范
        3.3.3 代码保密机制
        3.3.4 自描述通信
        3.3.5 自描述代码移除
4 实验平台硬件设计
    4.1 硬件平台总体框架
    4.2 网关设计
        4.2.1 pcDuino3B开发板
        4.2.2 6LoWPAN通信模块
    4.3 UDP温湿度传感器设计
        4.3.1 RaspberryPi3ModelB开发板
        4.3.2 DHT11温湿度传感器模块
    4.4 蓝牙温湿度传感器设计
        4.4.1 HC-05蓝牙模块
    4.5 ZigBee温湿度传感器设计
    4.6 显示器设计
        4.6.1 HC-06蓝牙模块
    4.7 其它模块
5 基于自描述的智能家居协议栈软件设计
    5.1 实验软件平台的搭建
    5.2 协议栈软件实现
        5.2.1 协议栈总体设计
        5.2.2 协议栈UDP设备通信设计
        5.2.3 协议栈ZigBee设备通信设计
        5.2.4 协议栈蓝牙设备通信设计
    5.3 实验结果
        5.3.1 设备注册实验结果
        5.3.2 命令通信实验结果
        5.3.3 自描述通信实验结果
    5.4 实验结果分析
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果

(9)基于6LoWPAN的室内环境监控系统研究与设计(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究主要内容
2 室内环境监控系统无线网络分析及总体设计
    2.1 无线网络的选择
        2.1.1 当前常用的无线网络及对比
        2.1.2 室内环境监控系统网络要求
        2.1.3 6Lo WPAN协议参考模型
        2.1.4 网络拓扑结构的选择
    2.2 6Lo WPAN报头压缩
        2.2.1 6Lo WPAN的基本格式
        2.2.2 无状态报头压缩
        2.2.3 基于上下文的报头压缩
    2.3 系统需求分析
    2.4 系统整体结构设计
    2.5 本章小结
3 室内环境监控系统前端模块设计
    3.1 照度信息采集模块设计
        3.1.1 照度信息采集模块硬件设计
        3.1.2 照度信息采集模块软件设计
    3.2 人体信息采集模块设计
        3.2.1 人体信息采集模块硬件设计
        3.2.2 人体信息采集模块软件设计
    3.3 空气有害成分信息采集模块设计
        3.3.1 空气有害成分信息采集模块硬件设计
        3.3.2 空气有害成分信息采集模块软件设计
    3.4 温湿度信息采集模块设计
        3.4.1 温湿度信息采集模块硬件设计
        3.4.2 温湿度信息采集模块软件设计
    3.5 气压信息采集模块设计
        3.5.1 气压信息采集模块硬件设计
        3.5.2 气压信息采集模块软件设计
    3.6 灯控终端设计
        3.6.1 灯控终端硬件设计
        3.6.2 灯控终端软件设计
    3.7 终端消息格式设计
    3.8 本章小结
4 网络协调器设计及网络互联
    4.1 硬件设计
    4.2 软件设计
        4.2.1 PC端软件设计
        4.2.2 JN5168端软件设计
    4.3 协调器消息格式设计
    4.4 IPv6与IPv4互联
    4.5 组网过程分析
        4.5.1 网络协调器组建网络
        4.5.2 节点加入网络
    4.6 本章小结
5 系统测试
    5.1 灯控终端部分功能测试
    5.2 信息采集部分功能测试
6 总结与展望
参考文献
致谢
个人简历、在校期间发表的学术论文与研究成果

(10)蓝牙个域网改型及芯片化实现技术研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
    1.1 WPAN技术概述
    1.2 蓝牙WPAN及其现状
        1.2.1 蓝牙技术概述
        1.2.2 蓝牙WPAN
    1.3 论文主要工作和结构安排
        1.3.1 论文的主要工作
        1.3.2 论文结构安排
第二章 蓝牙微微网数据传输性能研究
    2.1 蓝牙微微网内数据传输模型
    2.2 蓝牙数据传输性能分析
        2.2.1 蓝牙数据吞吐量分析
        2.2.2 影响蓝牙数据吞吐量的因素
        2.2.3 决定信道中误码率的因素
    2.3 仿真结果
    2.4 本章小结
第三章 蓝牙数据传输性能的改型研究
    3.1 模块级改型蓝牙数据传输性能研究
        3.1.1 大发射功率改型模块设计
        3.1.2 多频模块设计
    3.2 芯片级蓝牙数据传输性能改型研究
        3.2.1 基于MSK调制解调的改型
        3.2.2 基于BCH纠错编码的芯片改型
    3.3 基于自适应分组选择算法的改型
    3.4 本章小结
第四章 蓝牙微微网数据安全性改型研究
    4.1 蓝牙的数据安全机制
        4.1.1 蓝牙密钥生成和管理
        4.1.2 蓝牙认证及加密过程
    4.2 蓝牙数据加密机制的分析
        4.2.1 蓝牙E_0加密算法概述
        4.2.2 针对E_0算法加密流发生器的攻击
    4.3 对蓝牙加密算法的改型
        4.3.1 使用钟控互缩序列生成器对E_0算法进行改型
        4.3.2 使用AES算法的二次加密
    4.4 本章小结
第五章 蓝牙WPAN数据吞吐量分析及改型
    5.1 蓝牙WPAN数据吞吐量分析
        5.1.1 蓝牙WPAN网络模型
        5.1.2 蓝牙WPAN吞吐量分析
    5.2 改善蓝牙WPAN数据吞吐量的改型算法
        5.2.1 基于Safer+的改型算法
        5.2.2 基于AES的改型跳频算法
        5.2.3 基于混沌算法的改型跳频序列
    5.3 本章小节
第六章 基于IP的SoC改型芯片设计
    6.1 基于IP的SoC设计概述
        6.1.1 IP核的特点与分类
        6.1.2 IP的设计和验证
        6.1.3 基于SoC开发平台的验证
    6.2 改型蓝牙基带IP设计
        6.2.1 改型蓝牙基带IP的实现
        6.2.2 改型蓝牙基带IP的实现结果
    6.3 改型蓝牙基带IP的仿真验证与测试
        6.3.1 改型基带IP电路仿真验证
        6.3.2 改型蓝牙SoC系统仿真验证
        6.3.3 改型蓝牙SoC系统仿真结果
        6.3.4 改型蓝牙SoC系统功能测试
    6.4 AES IP的实现
        6.4.1 AES IP的设计
        6.4.2 层次化动态功耗管理
        6.4.3 AES IP的实现结果
    6.5 本章小节
第七章 总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 研究展望
致谢
参考文献
作者在读期间研究成果
主要缩略语对照表

四、基于蓝牙的WPAN连接技术(论文参考文献)

  • [1]一种面向个域网的低时延组网协议设计与实验验证[D]. 朱经鹏. 电子科技大学, 2021(01)
  • [2]面向医疗的统一物联网网关的设计与实现[D]. 赵峰. 北京邮电大学, 2020(05)
  • [3]基于BLE Mesh的空调远程控制系统设计[D]. 黄沛锋. 广东工业大学, 2019(02)
  • [4]基于Thread的智能家居无线传感网络系统设计[D]. 黄祥才. 华中科技大学, 2019(03)
  • [5]基于IPv6的社区医疗物联网组件协同建模与验证[D]. 刘超. 安徽师范大学, 2019(01)
  • [6]基于6LoWPAN的寒旱区野外环境监测系统设计[D]. 任智男. 兰州交通大学, 2019(04)
  • [7]基于BLE的IPv6协议栈设计与实现[D]. 李伟航. 哈尔滨工业大学, 2018(01)
  • [8]基于自描述的智能家居协议栈研究[D]. 彭冲. 兰州交通大学, 2018(01)
  • [9]基于6LoWPAN的室内环境监控系统研究与设计[D]. 陈建诚. 郑州大学, 2017(11)
  • [10]蓝牙个域网改型及芯片化实现技术研究[D]. 张超. 西安电子科技大学, 2011(12)

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基于蓝牙的 WPAN 连接技术
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