SD-WSN架構下路由協(xié)議切換機制的研究.pdf

1、無線傳感網(wǎng)（Wireless Sensor Network，簡稱WSN）中，受限于體積與成本，傳感器節(jié)點的計算能力、存儲容量、能量等諸多硬件資源相對匱乏，通常只搭載一種復雜度較低的路由協(xié)議以支持數(shù)據(jù)通信。路由協(xié)議的選擇通常取決于WSN的應用場景與網(wǎng)絡需求，一方面，在已提出的眾多路由協(xié)議研究中，至今沒有一種通用普適的路由協(xié)議，可以從能耗性、健壯性、實時性等多方面滿足不同的應用需求;另一方面，已固化在節(jié)點內部的路由協(xié)議很難進行改動或再次部署

2、。所以，當某個WSN的應用需求發(fā)生改變時，WSN內部的路由協(xié)議也不再適用。
　　為了解決這個問題，可編程WSN被提出。雖然該研究為WSN節(jié)點提供了可編程的能力和二次開發(fā)的機會，但要實現(xiàn)這樣的編程要求開發(fā)人員深入了解節(jié)點底層實現(xiàn)細節(jié)，所以實現(xiàn)效率不高。隨著軟件定義網(wǎng)絡(Software-DefinedNetwork，簡稱SDN)設計思想的成熟，開始有研究將SDN思想擴展到WSN并提出軟件定義無線傳感網(wǎng)(Software-define

3、d WSN，簡稱SD-WSN)架構。這個新架構繼承了SDN的核心設計理念，將控制邏輯從傳感器節(jié)點中抽離并集中到控制節(jié)點，通過控制節(jié)點用戶能夠獲得完整的網(wǎng)絡視圖并實現(xiàn)對網(wǎng)絡配置參數(shù)的宏觀調控。SD-WSN架構的研究為WSN中路由協(xié)議無法隨應用需求改變而切換的問題提出了新的解決思路，即通過控制器選擇并切換底層設備的路由協(xié)議。
　　基于SD-WSN架構給出的理論和技術可行性，本文研究了該架構下的路由協(xié)議切換機制。經(jīng)過調研分析，在多種SD

4、-WSN方案中，本文選擇了開源的SDN-WISE方案為設計基礎。由于原方案并不支持路由協(xié)議切換，所以本文對原方案分別從數(shù)據(jù)層、控制層以及應用層進行擴展，改進后的新方案支持在系統(tǒng)運行時通過位于控制層的控制器完成路由協(xié)議的動態(tài)切換。本文在Instant-Contiki操作系統(tǒng)上基于Cooja仿真平臺實現(xiàn)了傳感器節(jié)點與匯聚節(jié)點的仿真并組建了仿真WSN環(huán)境，然后利用SDN-WISE控制器實現(xiàn)對仿真網(wǎng)絡路由協(xié)議的控制和切換，最后從時延和能耗等角度