1. 研究目的与意义
蓝牙Mesh网络是用于建立多对多设备通信的低能耗蓝牙新的网络拓扑。BLE（Bluetooth Low Energy）中文译为低功耗蓝牙，是蓝牙技术发展史上里程碑式的协议标准。它允许创建基于多个设备的大型网络，网络可以包含数十台，数百甚至数千台蓝牙Mesh设备，这些设备之间可以相互进行信息的传递，无疑这样一种应用形态为楼宇自动化，无线传感器网络，资产跟踪和其他解决方案提供了理想的选择。蓝牙低能耗(BLE)技术是低成本、短距离、可互操作的鲁棒性无线技术，工作在免许可的2.4GHz ISM射频频段。它从一开始就设计为超低功耗(ULP)无线技术。它利用许多智能手段最大限度地降低功耗。
蓝牙技术是享誉全球的品牌之一，也是全世界应用最为普遍的无线通信技术之一。从2000年到现在，蓝牙技术已经广泛应用于数十亿台设备。蓝牙的创新步伐从未停止。自面世以来，蓝牙就不断历经严谨、每一次改进都系统严谨，紧跟市场需求，一直支持和鼓励创新。蓝牙技术令人惊叹的故事还在继续着，蓝牙mesh网络翻开了最新篇章，150家蓝牙技术联盟会员公司都参与了mesh的创建。蓝牙mesh目前采用的是基于flooding协议的mesh网络技术。在发布的协议版本中，有提到在未来的修订版本中可能会加入基于路由协议的mesh网络。的确，flooding协议是相对比较初级的MESH网络技术。由于在网络层中的数据包都是以广播的形式发送并且转发，会在网络中产生大量重复发送的数据包，从而对网络的整体功耗有很大程度的负面影响。目前的flooding mesh协议，只适合于规模比较小的网络，而且不适合于网络数据量比较大的应用场景。
在传统的无线局域网中，每个客户端均通过一条与AP相连的无线链路来访问网络，用户如果要进行相互通信的话，必须首先访问一个固定的接入点，这种网络结构被称为单跳网络。而在无线Mesh网络中，任何无线设备节点都可以同时作为AP和路由器，网络中的每个节点都可以发送和接收信号，每个节点都可以与一个或者多个对等节点进行直接通信。这种结构的最大好处在于：如果最近的AP由于流量过大而导致拥塞的话，那么数据可以自动重新路由到一个通信流量较小的邻近节点进行传输。依此类推，数据包还可以根据网络的情况，继续路由到与之最近的下一个节点进行传输，直到到达最终目的地为止。这样的访问方式就是多跳访问。例如移动通信系统中的基站、802.11WLAN中的AP等等。中心节点一方面与各个无线终端通过单跳无线链路相连,控制各无线终端对无线网络的访问就;另一方面,中心节点又通过有线链路与有线骨干网相连,提供到骨干网的连接。而在无线mesh网络中,采用网状mesh拓扑结构,也可以说是一种多点到多点网络拓扑结构。在这种mesh网络结构中,各网络节点通过相临其他网络节点,以无线多跳方式相连。#8194;目前，普遍认为无线mesh网络包含两类网络节点：mesh路由器和Mesh客户端。mesh路由器除了具有传统的无线路由器的网关/中继功能外,还具有支持mesh网络互连的路由功能。mesh路由器通常具有多个无线接口,这些无线接口可以是基于相同的无线接入技术构建,也可以是基于不同的无线接入技术。与传统的无线路由器相比,无线mesh路由器可以通过无线多跳通信,以低得多的发射功率获得同样的无线覆盖范围。在无线mesh网络中,由mesh路由器互连构成无线骨干网,这个无线骨干网再通过其中的网关mesh路由器与外部网络如Internet相连。Mesh终端也具有一定的mesh网络互连和分组转发功能,但是一般不具有网关桥接功能。通常,mesh终端通常只具有一个无线接口,实现复杂度远小于mesh路由器。Mesh终端可以是笔记本电脑、掌上电脑、PDA以及手机等终端设备。Mesh终端之间互连可以构成一个小型对等通信网络。蓝牙Mesh在工业级领域将展现强大的应用潜力。具体来说，蓝牙Mesh具备稳定性、扩充性和安全性特征。稳定性方面，该技术内建自我修复能力可避免单点故障以影响整个网络的联机质量。扩充性方面可支持成千上万个节点，提供工业级效能。安全性方面则进一步提供了提供工业级的安全性，能防范所有已知的攻击。
2. 研究内容与预期目标
2.1主要研究内容
本课题所要研究的是蓝牙mesh网络的电灯开关系统设计,主要通过蓝牙来控制电灯的开关。控制端蓝牙连接电灯接口处蓝牙,控制端发出开关蓝牙信号通过蓝牙网络传递来控制电灯的开关,以达到用控制端通过无线蓝牙来控制的电灯的开关。最小系统的焊接加上蓝牙模块就组成下位机,用控制端做上位机通过蓝牙系统和灯控开关的蓝牙连接,便可以通过控制端蓝牙发射的蓝牙信号控制电灯开灯或关灯。
2.2预期目标
3. 研究方法与步骤
3.1本课题采用的研究方法：
（1）分析国内外蓝牙灯控开关产品结构基础上，明确蓝牙网络灯控开关模块组成，并结合目前市面上使用最为广泛的HC-05蓝牙模块作为与遥控端蓝牙通信的机制，以及其所需的硬件设备，从而完成控制系统的硬件总体设计；
（2）参考已有的蓝牙灯控开关，完成蓝牙灯控系统的软件总体设计，包含蓝牙灯控的功能规划设计、软件设计、程序编写和系统调试；
4. 参考文献
[1] 谭晖.nRF无线SOC单片机原理与高级应用[M]. 北京航空航天出版社.2009
[2] 谭晖.低功耗蓝牙技术快速入门[M]. 北京航空航天出版社.2016
[3] 谭晖.低功耗蓝牙与智能硬件设计[M]. 北京航空航天出版社.2016
5. 工作计划
（1）2022.02.10 ～2022.03.3查阅资料，翻译外文资料和撰写开题报告；
（2） 2022.03.4 ～2022.04.01 研究数据采集系统的数据采集及传输原理；
（3） 2022.04.02 ～2022.04.30设计基Nordic的蓝牙mesh硬件平台的开关控制系统，并采用常用EDA软件绘制符合计算机辅助设计制图相关标准规范要求的原理图和PCB图；
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
