可穿戴计算机无线通信模块与组网技术研究

摘要

可穿戴计算机(WearableComputer)是一类微型或超微型、可穿戴、人机“最佳结合与协同”的新概念微型个人移动计算系统，是计算“以人为本，人机合一”这一理念的必然产物。可穿戴计算机从概念、体系结构、人机关系和交互方式、功能和应用领域以及设计和开发方法等诸多方面都远远超出了传统桌面计算和一般移动计算的范畴，它是一种崭新的计算概念和模式。可穿戴计算机的出现拓展了计算机功能，开辟了新的计算机应用领域，为计算机科学与技术提出了新的课题与挑战。 但可穿戴计算机因其自身特性(移动性、可穿戴性)决定了必须依靠无线网络通信技术来作为支撑，帮助其实现在移动环境下的多用户之间的工作协同以及信息的传递与共享。而目前国内对于可穿戴计算机各方面的研究才刚刚展开，对无线网络通信在可穿戴计算机方面的应用的研究并不深入，缺乏一个较为成熟且适用于广泛应用领域的可穿戴计算机无线网络通信的实现方案。同时，与可穿戴计算机无线通信网络相适应的组网技术也并不成熟。基于这种研究背景，本文所做主要工作如下： (1)在收集和阅读大量文献的基础上，系统的研究并总结了可穿戴计算机自身的特性以及由此所决定的对于无线网络通信的需求，分析对比了现有几种无线通信技术的性能特点。 (2)在上面所做出的分析和总结基础之上，结合实验室研制的可穿戴计算机Netdaily-Ⅲ的特殊应用环境，提出了一种适用于可穿戴计算机的无线通信网络的解决方案。 (3)针对可穿戴计算机自身的特点，将无线自组网技术引入可穿戴计算机无线通信网络组网技术之中。在收集阅读大量文献的基础上，总结分析了无线自组网的特性、体系结构，安全问题、QoS问题，并且分析对比了当前国际上比较常用的几种无线自组网路由选择算法。 (4)结合可穿戴计算机无线网络环境的特点，在对自组网路由选择算法比较分析的基础上，提出了一种适用于可穿戴计算机无线网络的基于混合路由策略的LSR(LinkStateRoutingProtocol)路由协议的框架，它能够根据网络拓扑结构变化的不同程度在先应式和后应式路由策略之间进行自然平滑的切换。同时，LSR引入了两种比较有效路由选择尺度：无线信道优劣度和无线信道生存时间，并能够基于这种路由选择尺度，进行路由信息交换、计算、发现和维护。

目录

文摘

英文文摘

1概述

1.1前言

1.2可穿戴计算机简介

1.3可穿戴计算机发展与现状

1.4可穿戴计算机研究的意义

1.5国内外研究状况

1.5.1国际状况

1.5.2国内状况

1.6课题的提出

1.7课题的研究意义

1.8本文所做的工作

2无线通信网络概述

2.1无线通信网络的发展

2.2无线通信网络现状

2.3现有无线通信技术简介

2.3.1短波通信

2.3.2超短波通信

2.3.3微波通信

3可穿戴计算机无线通信模块解决方案的设计

3.1前言

3.2可穿戴计算机对于无线通信模块的需求分析

3.3可穿戴计算机无线通信模块功能需求

3.4可穿戴计算机无线通信模块解决方案设计

3.4.1无线网络通信技术的分析

3.4.2无线网络通信设备的选型

3.4.3无线网络通信设备与可穿戴计算机的连接

3.4.4无线网络通信设备电源的解决方案

3.5可穿戴计算机无线通信模块的组网方案

3.5.1无线通信网络基本结构

3.5.2无线通信模块基础上建立的组网模式

3.6无线网络通信设备性能测试

4可穿戴计算机组网技术的研究

4.1概述

4.2无线自组网的概念

4.3无线自组网的特点

4.4无线自组网协议的结构体系

4.4.1自组网网络层协议

4.4.2自组网单目标路由协议

4.4.3自组网多目标路由协议

4.4.4自组网与其他网络互联以及对移动P协议的支持

4.4.5自组网对QoS的支持

4.4.6自组网的路由安全

4.5无线自组网路由协议的分析

4.5.1先应式路由选择算法

4.5.2后应式路由选择算法

4.5.3混合式路由选择算法

4.6无线自组网路由协议性能比较

4.6.1路由协议实现机制比较

4.6.2路由协议仿真比较

4.6.3结论

4.7一种适用于可穿戴计算机的混合型自组网路由协议设计

4.7.1基于拓扑结构变化程度的混合路由策略

4.7.2基于无线信道状态的路由选择尺度

4.7.3 LSR路由协议框架

5结论与展望

5.1主要结论

5.2后继研究工作的展望

致谢

参考文献