蓝牙无线个人局域网的组建方案解析
蓝牙技术作为一种小范围无线连接技术，能够在设备间实现方便快捷、灵活安全、低成本、低功耗的数据和语音通信，是目前实现无线个人局域网的主流技术之一。
1蓝牙组网机制
1.1蓝牙个域网的网络特性
蓝牙PAN网络具有以下Ad Hoc网络的共同特点：
（1）独立组网能力
（2）多跳路由
（3）拓扑动态变化
（4）特殊的信道特征
（5）节点的局限性
（6）安全性
1.2蓝牙网络的拓扑结构
蓝牙系统采用一种灵活的无基站的组网方式，使得一个蓝牙设备可与7个其他的蓝牙设备相连接。蓝牙系统的网络结构的拓扑结构有2种形式：微微网（Piconet）和散射网（Scatternet）。
微微网是通过蓝牙技术以特定方式连接起来的一种微型网络，一个微微网可以只是2台相连的设备，比如一台便携式电脑和一部移动电话，也可以是8台连在一起的设备。在一个微微网中，所有设备的级别是相同的，具有相同的权限。蓝牙采用自组式组网方式（Ad Hoc），微微网主设备（Master）单元（发起链接的设备）和从设备（Slave）单元构成，有一个主设备单元和最多7个从设备单元，如图1所示。主设备单元负责提供时钟同步信号和跳频序列，从设备单元一般是受控同步的设备单元，受主设备单元控制。
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。
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。
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
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来，确定每个节点在网络中的角色，从而形成一个连通的蓝牙散射网。本节提出的算法可以对微微网数目进行合理控制，并能有效减少微微网间的冗余通信链接，减轻桥设备的负载，从而提高蓝牙散列网的性能。
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来，确定每个节点在网络中的角色，从而形成一个连通的蓝牙散射网。本节提出的算法可以对微微网数目进行合理控制，并能有效减少微微网间的冗余通信链接，减轻桥设备的负载，从而提高蓝牙散列网的性能。
2.1主节点的选择
算法采用分布式机制，在组网空间内选出部分权值较高的设备为主节点。每个蓝牙节点都有变量WEIGHT、变量BACK和变量TIMEOUT，其中变量WEIGHT代表节点的权值（电力等级、剩余能量、数据处理能力等资源状况），这个值表示节点作为主设备的适合度，软件模拟时，每个节点的WEIGHT值由程序随即设为（1－255）之间的整数；变量BACK代表节点是否需要备份，初始值为0，当节点角色确定为主节点和桥节点时，变量BACK变为1，变量TIMEOUT为超时设定值。
2.2.桥节点的选择
各个已选出的主节点根据选桥策略确定互连各微微网的桥节点，并且优先使用权值较高的设备作桥。
2.3组成散射网
每个主节点寻呼各自所发现的设备。通过互连各个微微网，形成蓝牙散列网。
第二、三阶段程序流程图如图6所示：
图6逐级构建微微网从而构成散射网
3.对于算法的节点插入和移除的两个过程
对于一个被给定的蓝牙WPAN拓扑，讨论两种分布式过程来处理拓扑变化。第一个过程是允许在WPAN中插入一个新的节点;第二个过程是从网络中去除一个节点，这两个过程要达到的主要目标是满足蓝牙规范的限制条件，即全网络连通性，有高的吞吐流量，降低控制信息的开销等。当然，可以加入一个新节点到网络中去，也意味着可以同时加入几个节点。因此，根据这个，我们可以依靠最初给定的一系列蓝牙设备用来建立一个可增长的BT--WPAN或者形成一个网络拓扑。