基于软件定义无线传感网络的路由优化分析

发布时间：2020-06-07 20:25

【摘要】：无线传感网络是一类广泛应用于物联网、军事应用和环境应用中的网络,它由无线传感节点通过自组织的方式构成。无线传感网络最大的特点是它的能量资源受限。因此如何提高传感节点的能量使用效率是当前研究的重点。本文的研究重点在于设计高效的路由算法以提高能量使用的效率。首先,本文引入了软件定义无线传感网络架构,设计了基于粒子群算法的分簇路由机制,充分利用控制器搜集的全局拓扑信息进行簇头的选择。在选簇过程中,我们考虑了节点的剩余能量、簇头与sink节点的位置、簇头与簇头之间的距离、以及簇头与簇内节点之间的距离因素,使用粒子群算法实现簇头的优化选择。仿真结果显示该算法与传统的LEACH算法对比,在延长网络生存时间、减小平均能耗方面具有明显优势。其次,本文提出了一种基于软件定义无线传感网络架构的能量效率路由算法,该算法的主要思想是,利用软件定义无线传感网络中心化控制的机制,搜集节点的位置信息,根据最短距离传输的规则最小化发送能量,达到节省能量消耗的目的。通过仿真我们发现,能量效率路由算法在延长网络生存时间,提高传输数据总量、降低平均能耗和均匀网络节点能量分布方面优于之前的算法。本文最后利用随机几何的知识对以上的能量效率路由算法进行建模,推导出矩形场景和圆场景中任意节点的发送能量概率密度函数和累积分布函数,以及圆场景中任意接收点的平均接收次数和平均接收消耗能量,通过仿真对比发现,我们的理论推导能够较为准确地描述能量效率路由算法的能量消耗过程,为后续进一步研究奠定了理论基础。
【图文】：

概念应用,有线网络,链路,框架

在商用方面，ＳＤＮ己经广泛应用于园区网、广域网和数据中心。它在逡逑有线网络中实现了精准的定位故障源、控制网络策略下发以及全网监管业务流量。逡逑图１－１是当Ｈ１丨ＳＤＮ基本框架的概念图。应用层和控制层之间由北向接口连接，，逡逑应用层上的业务应用主要包括了网络可视化应用，例如拓扑结构、网络状态、网逡逑络统计以及网络自动化相关应用，如网络配置管理、网络监控、网络故障排除等，逡逑北向接口目前还没有统一的标准。逡逑控制层包括了搜集和处理信息的控制器，它们用于获取和维护不同类型网络逡逑拓扑信息和统计信息。控制器同时具有网络使用情况的控制逻辑，如交换、路由、逡逑防火墙规则、ＤＮＳ、ＤＨＣＰ集群等。网络供应商能够在ＳＤＮ控制器实现网络服逡逑务，并且这些网络服务会在应用层提供ＡＰＩ。逡逑控制层和转发层之间由南向接口连接，控制器负责流表规则的制定和下发，逡逑转发层根据流表转发数据。当前南向接口普遍采用ＯｐｅｎＦｌｏｗ协议。逡逑应用层逡逑ｆ＾逦Ｎ邋ｆ逦Ｎ邋ｒ逦＼逡逑Ａｐｐ逦Ａｐｐ逦Ａｐｐ逦Ａｐｐ逡逑ｖ逦ｙ邋ｖ逦／邋ｖ逦／逦＇逦）逡逑0北向接口ＡＰＩ逡逑ｍｍ逡逑／逦ｆ逦Ｎ邋ｆ逦Ｎ邋ｆ逦＼逦／＊逦＼逦＼逡逑全＾篇扑逦资源分配逦拥塞控制逦Ｑｏｓ逦！逡逑＼逦＼逦ｙ邋＼逦逦＾邋＼逦Ｊ邋Ｊ逡逑南向接ｐ逡逑Ｊ邋ｙ邋ＯｐｅｎＦｌｏｗ逡逑转发层逡逑◎邋６邋0逡逑图１－１邋ＳＤＮ网络基本框架逡逑ＳＤＮ在有线网络中取得了令人瞩目的发展，我们试想，将这样的概念应用逡逑于无线网络

路由问题,网络框架

逦第一章绪论逦逡逑第二类研宄有关能量优化和配置。在无线传感网中，如何高效率地使用电池逡逑能源一直是这类网络与生俱来的问题。人们在原有分布式传感网的基础上增加了逡逑控制器对电源和拓扑的管理，提出了基于能量的休眠算法［９］，根据节点的能量调逡逑整传输方式［１０］，以及在簇结构上最小化能量^u销等等［８］。控制器的引入使得无逡逑线传感网的网络信息和资源更加集中，也让资源的调配和分发更加方便和高效。逡逑
【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP212.9;TN929.5

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