基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的WSN研究與優(yōu)化.pdf

1、無線傳感網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network，WSN)是由大量低成本節(jié)點組成的、具有感知能力的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。作為連接信息世界與物理世界的有效媒介，WSN受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注，并在軍事探測、智能交通、環(huán)境監(jiān)測、智能醫(yī)療等領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用潛力。伴隨著智能化、物聯(lián)網(wǎng)等概念的興起，WSN技術(shù)迎來了新的挑戰(zhàn):應(yīng)用場景的多元化對網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性提出了更高的要求，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的激增加重了網(wǎng)絡(luò)管理和維護(hù)的負(fù)擔(dān)。
　　軟件

2、定義網(wǎng)絡(luò)(Software Defined Network，SDN)的出現(xiàn)，為上述問題的解決提供了有效的途徑。SDN是一種新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其核心思想在于解耦網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)層面和控制層面。通過保障控制層面的可編程性，管理者可以靈活地對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理和控制。鑒于以O(shè)penFlow為代表的SDN南向接口協(xié)議在有線領(lǐng)域的良好表現(xiàn)，不斷有學(xué)者嘗試將SDN技術(shù)引入到WSN領(lǐng)域，以達(dá)到簡化網(wǎng)絡(luò)管理的目的。然而作為一種集中式架構(gòu)，SDN應(yīng)用于WSN時將產(chǎn)生巨大

3、的控制開銷，過大的控制開銷將成為影響網(wǎng)絡(luò)性能的重要因素之一。
　　為充分利用SDN的優(yōu)勢，同時兼顧引入SDN帶來的控制開銷問題，本文針對SDN與WSN進(jìn)行了研究與分析，提出了一種高效的軟件定義無線傳感網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)ESD-WSN(Efficient Software Defined Wireless Sensor Network)。在ESD-WSN中，控制器節(jié)點具有全局網(wǎng)絡(luò)視圖，負(fù)責(zé)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分組的處理策略，而其余節(jié)點僅執(zhí)行簡單的流表匹配

4、行為。為此，ESD-WSN涵蓋了高效的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)過程和流表匹配機(jī)制?；谝陨显O(shè)計，網(wǎng)絡(luò)的控制權(quán)完全抽離到控制器節(jié)點上，網(wǎng)絡(luò)管理者可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求來靈活地部署全局優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)策略。針對控制開銷問題，通過分析網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的能量和負(fù)載，控制器將動態(tài)地指派一些節(jié)點作為“代理”來聚合和處理網(wǎng)絡(luò)中的控制流量。由于代理節(jié)點關(guān)乎網(wǎng)絡(luò)控制層面的穩(wěn)定性以及控制流量的聚合效果，本文以最小化控制開銷和延長網(wǎng)絡(luò)生存期為目標(biāo)，提出了一種ESD-WSN架構(gòu)下的動態(tài)代理管理(