【摘 要】
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蓝牙Mesh网络是蓝牙技术联盟提出的一种基于低功耗蓝牙的全新的网络拓扑结构。蓝牙Mesh支持通过GATT(Generic Attribute Profile)承载与低功耗蓝牙设备通信,简化了蓝牙Mesh远程控制的设计流程,非常适合应用在物联网远程控制领域。但是在数据量大,网络复杂的远程控制系统中,可能会出现网络拥堵、消息碰撞等问题,造成系统的丢包率过高。因此设计并实现合适的蓝牙Mesh远程控制功能
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蓝牙Mesh网络是蓝牙技术联盟提出的一种基于低功耗蓝牙的全新的网络拓扑结构。蓝牙Mesh支持通过GATT(Generic Attribute Profile)承载与低功耗蓝牙设备通信,简化了蓝牙Mesh远程控制的设计流程,非常适合应用在物联网远程控制领域。但是在数据量大,网络复杂的远程控制系统中,可能会出现网络拥堵、消息碰撞等问题,造成系统的丢包率过高。因此设计并实现合适的蓝牙Mesh远程控制功能,以此解决系统中丢包率高的问题,提高远程控制的可靠性是十分必要的。本论文在蓝牙Mesh网络的基础上,结合MQTT(Message Queuing Telemetry Transport)技术实现了一种高可靠性的蓝牙Mesh远程控制功能。本文从降低系统整体丢包率入手,设计了超时重传机制和自适应消息发布机制。其中超时重传机制是对超过设定时间没有收到Ack(Acknowledge)包的控制指令进行重发。自适应消息发布机制是指根据控制指令对服务质量的需求设定不同的Qo S(Quality of Service)级别,并且根据网络拥堵程度判断控制指令是否需要延时发布。针对上述优化可能带来的时延增加的问题,又设计了一种优先级队列机制,对每个指令设定优先级,通过指令调度器优先调度高优先级指令执行。基于上述机制,一定程度上解决了远程控制中丢包率和时延过高的问题,提高了远程控制系统的可靠性。本论文设计了面向蓝牙Mesh网络的远程控制功能,以进行实测分析。测试结果表明:本系统可以通过远程控制端对蓝牙Mesh中的受控节点进行控制,在多次重传后丢包率低于1%。在数据包发送速率大于15个每秒的情况下,高优先级指令时延相比于FIFO(First Input First Output)调度方式时延降低超过13%,达到了预期的设计指标。本论文的研究成果对蓝牙Mesh远程控制具有一定的工程应用价值。
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