面向无线传感器网络的SDN架构研究与设计

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随着物联网的快速发展,应用领域不断扩展,无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)作为其中重要的组成部分在数据感知和传输方面扮演着越来越重要的角色。然而传统的无线传感器网络架构本质上是一种紧耦合设计,不同的网络面向特定应用而设计,导致网络中的管理、配置以及维护非常不便。在有线网络中,随着软件定义网络(Software Defined Network,SDN)的出现,网络架构中原有的紧耦合关系被解耦成控制平面和数据平面。数据平面和控制平面分离,可以实现网络流量的灵活控制,而且网络还可以通过编程的方式动态地配置网络参数,这为网络的管理、配置以及后期的维护带来了极大的便利。为了将软件定义网络的思想引入到传统的无线传感器网络中,解决传统无线传感器网络中因紧耦合设计带来的种种问题。软件定义的无线传感器网络架构mSDN将网络划分为控制平面和数据平面,控制平面拥有着整个网络的控制权,数据平面只负责数据的采集和转发。mSDN设计了不同的数据包来维护网络运行,并且对不同的数据包设置了不同的优先级,从而保障了网络中的重要的信息能够得到优先转发。mSDN优化了拓扑发现及维护过程,使得该过程变得更加简洁高效,加快了网络的组网时间。为了提高网络的生存时间,mSDN在控制平面中设计了一种负载均衡的路由策略,该策略能够综合考虑节点间传输能耗、节点间剩余能量均衡、节点介数的影响,通过构造复合权值来影响路径选择,从而达到网络内节点的负载均衡。仿真实验表明,mSDN能够在平均时延接近已有架构的情况下,显著提升网络的生存时间,并且能够以更快的速度进行组网运行。
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