SD-WSN架構(gòu)下路由協(xié)議切換機(jī)制的研究.pdf

1、無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)（Wireless Sensor Network，簡(jiǎn)稱(chēng)WSN）中，受限于體積與成本，傳感器節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力、存儲(chǔ)容量、能量等諸多硬件資源相對(duì)匱乏，通常只搭載一種復(fù)雜度較低的路由協(xié)議以支持?jǐn)?shù)據(jù)通信。路由協(xié)議的選擇通常取決于WSN的應(yīng)用場(chǎng)景與網(wǎng)絡(luò)需求，一方面，在已提出的眾多路由協(xié)議研究中，至今沒(méi)有一種通用普適的路由協(xié)議，可以從能耗性、健壯性、實(shí)時(shí)性等多方面滿(mǎn)足不同的應(yīng)用需求;另一方面，已固化在節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的路由協(xié)議很難進(jìn)行改動(dòng)或再次部署

2、。所以，當(dāng)某個(gè)WSN的應(yīng)用需求發(fā)生改變時(shí)，WSN內(nèi)部的路由協(xié)議也不再適用。
　　為了解決這個(gè)問(wèn)題，可編程WSN被提出。雖然該研究為WSN節(jié)點(diǎn)提供了可編程的能力和二次開(kāi)發(fā)的機(jī)會(huì)，但要實(shí)現(xiàn)這樣的編程要求開(kāi)發(fā)人員深入了解節(jié)點(diǎn)底層實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，所以實(shí)現(xiàn)效率不高。隨著軟件定義網(wǎng)絡(luò)(Software-DefinedNetwork，簡(jiǎn)稱(chēng)SDN)設(shè)計(jì)思想的成熟，開(kāi)始有研究將SDN思想擴(kuò)展到WSN并提出軟件定義無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)(Software-define

3、d WSN，簡(jiǎn)稱(chēng)SD-WSN)架構(gòu)。這個(gè)新架構(gòu)繼承了SDN的核心設(shè)計(jì)理念，將控制邏輯從傳感器節(jié)點(diǎn)中抽離并集中到控制節(jié)點(diǎn)，通過(guò)控制節(jié)點(diǎn)用戶(hù)能夠獲得完整的網(wǎng)絡(luò)視圖并實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)配置參數(shù)的宏觀調(diào)控。SD-WSN架構(gòu)的研究為WSN中路由協(xié)議無(wú)法隨應(yīng)用需求改變而切換的問(wèn)題提出了新的解決思路，即通過(guò)控制器選擇并切換底層設(shè)備的路由協(xié)議。
　　基于SD-WSN架構(gòu)給出的理論和技術(shù)可行性，本文研究了該架構(gòu)下的路由協(xié)議切換機(jī)制。經(jīng)過(guò)調(diào)研分析，在多種SD

4、-WSN方案中，本文選擇了開(kāi)源的SDN-WISE方案為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。由于原方案并不支持路由協(xié)議切換，所以本文對(duì)原方案分別從數(shù)據(jù)層、控制層以及應(yīng)用層進(jìn)行擴(kuò)展，改進(jìn)后的新方案支持在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)通過(guò)位于控制層的控制器完成路由協(xié)議的動(dòng)態(tài)切換。本文在Instant-Contiki操作系統(tǒng)上基于Cooja仿真平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了傳感器節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)的仿真并組建了仿真WSN環(huán)境，然后利用SDN-WISE控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)仿真網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的控制和切換，最后從時(shí)延和能耗等角度