软件定义无线传感器网络拓扑控制与路由算法研究

发布时间：2020-11-13 19:49

　　 近年来大数据、物联网、无线通信等技术快速发展,作为物联网底层关键技术的WSN受到进一步的关注。由于WSN本身固有的特性和面临的挑战制约了其更好的应用和发展。考虑到SDN对计算机网络的重大创新,研究者们将软件定义网络的思想引入到WSN中提出了软件定义的无线传感器网络(SDWSN,software-defined wireless sensor networks)。软件定义无线传感器网络相比于传统WSN具有更好的灵活性,有利于解决WSN中的拓扑控制和路由等问题。现有的研究提出了多种软件定义的无线传感器网络架构并验证了其可行性,本文在已有的软件定义无线传感器网络架构下,对其中的关键技术拓扑控制和路由算法进行了研究,主要内容如下:针对现有的WSN覆盖优化算法难以根据实际应用的需要,动态的调整其覆盖程度且相关算法复杂度高等问题,提出一种基于单纯复形理论的SDWSN k-覆盖拓扑控制算法。根据部署的传感器节点建立SDWSN的单纯复形,在保证SDWSN拓扑结构不变的前提下,由同调变换依次休眠网络中的节点,直至网络中没有可休眠的节点,从而获得满足网络1-覆盖的最小活跃传感器节点子集;经过迭代,选择k个不相交的最小活跃传感器节点子集实现目标监测区域的k-覆盖。仿真结果表明,所提覆盖算法可显著节省网络的能量且算法效率较高。在实现目标监测区域k-覆盖的基础上,针对现有的路由算法在分簇和路由选择过程大量的信息交换,带来的网络负载重和能耗高等问题,提出一种扰动粒子群优化的能耗均衡路由算法。通过考虑节点的剩余能量、位置和能量均衡信息选择簇头,并引入扰动来改进粒子群算法的搜索性能;用非均匀分簇的思想将网络动态划分为大小不等的簇,并采用每周期一轮全局分簇和k轮局部簇头更新的方式节省分簇能耗;在簇间路由建立时,根据链路能耗、节点的剩余能量和簇内节点数采用集中式方法构建最短路由树。仿真结果表明,所提路由算法能显著提高网络的能量使用率,延长网络寿命。
【学位单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN929.5;TP212.9
【部分图文】：

无线传感器网络体系结构

软件定义网络架构

图 2.3 软件定义的无线传感器网络N 继承了 SDN 的思想，也分为数据平面、控制平面和应软件定义的传感器节点组成执行基于流的数据包转发，能的一个或多个控制器组成，执行诸如路由和 QoS 等
【参考文献】

相关期刊论文 前3条

1 张朝昆;崔勇;唐翯翯;吴建平;;软件定义网络(SDN)研究进展[J];软件学报;2015年01期

2 蒋畅江;石为人;唐贤伦;王平;向敏;;能量均衡的无线传感器网络非均匀分簇路由协议[J];软件学报;2012年05期

3 李成法;陈贵海;叶懋;吴杰;;一种基于非均匀分簇的无线传感器网络路由协议[J];计算机学报;2007年01期

相关硕士学位论文 前2条

1 井雪;基于粒子群算法的无线传感器网络静态部署算法和节能调度算法的研究[D];吉林大学;2017年

2 曹智勇;基于同调理论的SDSN拓扑控制算法研究[D];东南大学;2017年

本文编号：2882566