作为物联网的一个典型应用,智能家居系统已成为一个重要的研究热点。目前已有的智能家居系统大多都需要专用控制器,严重影响智能家居系统的可扩展性和用户体验。与此同时,现有智能家居系统只是满足了用户的基本功能需求,但在设备低功耗性能及系统鲁棒性方面并没有做深入研究。本文从智能家居系统功能需求和性能优化方面展开研究,针对BLE Mesh网络和BLE Mesh网络节点两部分,设计并实现了基于BLE无线通信技术的智能家居系统组网方案,研究内容主要包括:1.BLE Mesh网络设计方面,本文主要分析了现有无线Mesh网络“结构单一”的问题,并提出一种异构的超低功耗Mesh拓扑结构,有效保证了“能量受限”节点的使用寿命。同时,为了防止网络“消息内爆”,结合所提出的异构Mesh网络,本文提出一种基于经典Flooding路由协议的增强型洪泛路由协议(EFP),并使用专用网络仿真器NS-2对所提出的网络拓扑和路由协议进行仿真分析。最后,提出一套符合BLE 4.0标准协议的数据包格式、数据传输流程、寻址方案,并进一步优化BLE Mesh网络性能。2.BLE Mesh节点设计主要包括BLE设备端的硬件和软件设计,以及智能控制端的软件设计。在BLE设备端硬件设计方面,本文对常用BLE芯片的功耗和性能方面做了综合分析,选择某公司的BLE芯片作为本系统的核心器件,并选用较通用和模块化的设备来完成控制系统中外围器件的设计。在BLE设备端软件设计方面,为了进一步优化“能量受限”节点的功耗,提出动态自适应功率调整——DAPA算法,该算法能够根据BLE节点当前的通信质量动态的调节发射功率,在保证节点正常通信的情况下降低功耗。最后,基于Android Studio开发平台,设计了与本方案配套使用的手机APP。3.对BLE Mesh网络节点的控制功能以及BLE Mesh网络的通信功能进行测试,结果表明BLE Mesh网络通信状况良好,能够通过任意一部智能手机实现组网和网络控制功能,满足智能家居系统控制灵活性的要求。同时,从鲁棒性和低功耗特性方面对整个系统的性能进行验证分析,测试结果表明:已有蓝牙设备相比,采用DAPA算法的BLE设备能够节省13.6%的功耗;同时,与已有的智能家居控制系统相比,本文所设计的BLE Mesh网络能够实现更灵活的控制,具有更好的鲁棒性。