软件定义无线传感器网络流量感知的路由控制研究

发布时间：2021-06-29 13:14

　　无线传感器网络（WSN）作为IoT的基础设施,连接物理世界和互联网世界。随着物联网和智慧城市的发展,传感器节点也越来越普及。传统的无线传感器网络结构由于受到传感器资源限制,已经无法满足数据通信的服务质量要求。同时,WSN在不断发展中面临难以扩展、无法同步感知等问题。软件定义网络的可编程、数据与控制分离等特性为无线传感器网络带来了机遇。本研究基于现有的研究,为了解决无线传感器网络面临的在不同数据传输质量方面存在的问题,引入软件定义网络,设计了适合大规模无线传感器节点的一种软件定义无线传感器网络的服务感知流量决策方案,充分考虑节点面临的资源限制和数据传输过程中的服务质量要求,针对传感器网络的路由和拓扑控制问题进行了研究。本文主要工作如下:本文首先分析了无线传感器网络的自身特点以及应用软件定义思想的可能性,并且详细分析了无线传感器网络不同路由技术。其次根据相关已有研究,设计了软件定义无线传感器网络的控制平面与数据平面的交互流程,将传统的Sink节点设计为控制器,采用集中式的控制决策,控制器根据无线传感器网络的视图周期性生成节点的数据转发规则。由于控制器具有全局视图,因此可以更好的控制分布式节... 

【文章来源】：兰州交通大学甘肃省

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

MOR算法每个episode的平均奖励图

兰州交通大学硕士学位论文29图3.4MOR算法每个episode的平均奖励图(1)数据包生成速率对网络性能的影响在本小节，研究了协议对于传感器的各种数据包生成速率的性能，考虑链路故障率=0.2的情况。流量负载考虑每秒发送不同数量的数据包情况。如图3.5所示，随着数据流量的增加，延迟随之增加。在每秒发送7个数据包的情况下，MOR协议数据传输的平均延迟为0.3秒，DACR协议传输的平均延迟为0.4秒，MRLCC协议传输的平均延迟为0.6秒。MOR协议通过奖励函数保证了具有一定的低延时。DACR采用的轻量级的强化学习方法可以保证较低的延迟，MRLCC由于采用的Q表的学习方式，在网络状态复杂的情况下，其延迟优化能力明显不足。图3.5平均延迟与流量负载关系图

软件定义无线传感器网络流量感知的路由控制研究30如图3.6所示，随着流量的增加，平均可靠性会降低。在每秒发送7个数据包的情况下，MOR协议数据传输的可靠性近似为0.8，DACR协议传输的可靠性大约为0.7，MRLCC协议传输的可靠性约为0.6。MOR协议在奖励函数中考虑了可靠性影响，通过深度神经网络的训练，可以在具有较高数据传输时，提供更好的数据包传输质量保证，降低数据包的丢包发生的概率。DACR协议同样具有较好的可靠性，但随着更高的数据负载产生，其可靠性会明显下降。MRLCC协议在设计过程中并未考虑可靠性度量指标，因此，随着数据流量负载的增加，MRLCC的可靠性降低速度快于MOR和DACR协议。图3.6可靠性与流量负载关系图图3.7传输过程中数据包平均能量消耗与流量负载关系图

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于演化博弈的无线传感器网络节能分簇路由算法[J]. 周远林,陶洋,李正阳,杨柳.  传感技术学报. 2020(03)
[2]基于时变演化博弈机制的WSN数据采集算法[J]. 吴纪磊,章小宝.  计算机应用与软件. 2020(02)
[3]软件定义网络中的动态负载均衡与节能机制[J]. 鲁垚光,王兴伟,李福亮,黄敏.  计算机学报. 2020(10)
[4]无线传感网络的元胞自动机自组织算法研究[J]. 于秦,胥可,王太军,丁荣生.  电子科技大学学报. 2019(04)
[5]链路相关性感知的无线传感器网络多播路由协议[J]. 姚磊,沈航,白光伟,徐佳佳.  小型微型计算机系统. 2019(04)
[6]软件定义无线网络-综述与展望[J]. 李嘉麒,孙恩昌,王卓,王金京,张延华.  中国电子科学研究院学报. 2017(06)

硕士论文
[1]基于动态规划的无线传感器网络能量路由优化方法研究[D]. 杨睿.电子科技大学 2012



本文编号：3256510