【摘要】：無線傳感網(wǎng)絡(luò)是一類廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、軍事應(yīng)用和環(huán)境應(yīng)用中的網(wǎng)絡(luò),它由無線傳感節(jié)點通過自組織的方式構(gòu)成。無線傳感網(wǎng)絡(luò)最大的特點是它的能量資源受限。因此如何提高傳感節(jié)點的能量使用效率是當(dāng)前研究的重點。本文的研究重點在于設(shè)計高效的路由算法以提高能量使用的效率。首先,本文引入了軟件定義無線傳感網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),設(shè)計了基于粒子群算法的分簇路由機制,充分利用控制器搜集的全局拓?fù)湫畔⑦M(jìn)行簇頭的選擇。在選簇過程中,我們考慮了節(jié)點的剩余能量、簇頭與sink節(jié)點的位置、簇頭與簇頭之間的距離、以及簇頭與簇內(nèi)節(jié)點之間的距離因素,使用粒子群算法實現(xiàn)簇頭的優(yōu)化選擇。仿真結(jié)果顯示該算法與傳統(tǒng)的LEACH算法對比,在延長網(wǎng)絡(luò)生存時間、減小平均能耗方面具有明顯優(yōu)勢。其次,本文提出了一種基于軟件定義無線傳感網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的能量效率路由算法,該算法的主要思想是,利用軟件定義無線傳感網(wǎng)絡(luò)中心化控制的機制,搜集節(jié)點的位置信息,根據(jù)最短距離傳輸?shù)囊?guī)則最小化發(fā)送能量,達(dá)到節(jié)省能量消耗的目的。通過仿真我們發(fā)現(xiàn),能量效率路由算法在延長網(wǎng)絡(luò)生存時間,提高傳輸數(shù)據(jù)總量、降低平均能耗和均勻網(wǎng)絡(luò)節(jié)點能量分布方面優(yōu)于之前的算法。本文最后利用隨機幾何的知識對以上的能量效率路由算法進(jìn)行建模,推導(dǎo)出矩形場景和圓場景中任意節(jié)點的發(fā)送能量概率密度函數(shù)和累積分布函數(shù),以及圓場景中任意接收點的平均接收次數(shù)和平均接收消耗能量,通過仿真對比發(fā)現(xiàn),我們的理論推導(dǎo)能夠較為準(zhǔn)確地描述能量效率路由算法的能量消耗過程,為后續(xù)進(jìn)一步研究奠定了理論基礎(chǔ)。
【圖文】：

在商用方面，ＳＤＮ己經(jīng)廣泛應(yīng)用于園區(qū)網(wǎng)、廣域網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心。它在逡逑有線網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)了精準(zhǔn)的定位故障源、控制網(wǎng)絡(luò)策略下發(fā)以及全網(wǎng)監(jiān)管業(yè)務(wù)流量。逡逑圖１－１是當(dāng)Ｈ１丨ＳＤＮ基本框架的概念圖。應(yīng)用層和控制層之間由北向接口連接，，逡逑應(yīng)用層上的業(yè)務(wù)應(yīng)用主要包括了網(wǎng)絡(luò)可視化應(yīng)用，例如拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、網(wǎng)逡逑絡(luò)統(tǒng)計以及網(wǎng)絡(luò)自動化相關(guān)應(yīng)用，如網(wǎng)絡(luò)配置管理、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)故障排除等，逡逑北向接口目前還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。逡逑控制層包括了搜集和處理信息的控制器，它們用于獲取和維護(hù)不同類型網(wǎng)絡(luò)逡逑拓?fù)湫畔⒑徒y(tǒng)計信息�？刂破魍瑫r具有網(wǎng)絡(luò)使用情況的控制邏輯，如交換、路由、逡逑防火墻規(guī)則、ＤＮＳ、ＤＨＣＰ集群等。網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商能夠在ＳＤＮ控制器實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服逡逑務(wù)，并且這些網(wǎng)絡(luò)服務(wù)會在應(yīng)用層提供ＡＰＩ。逡逑控制層和轉(zhuǎn)發(fā)層之間由南向接口連接，控制器負(fù)責(zé)流表規(guī)則的制定和下發(fā)，逡逑轉(zhuǎn)發(fā)層根據(jù)流表轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。當(dāng)前南向接口普遍采用ＯｐｅｎＦｌｏｗ協(xié)議。逡逑應(yīng)用層逡逑ｆ＾邐Ｎ邋ｆ邐Ｎ邋ｒ邐＼逡逑Ａｐｐ邐Ａｐｐ邐Ａｐｐ邐Ａｐｐ逡逑ｖ邐ｙ邋ｖ邐／邋ｖ邐／邐＇邐）逡逑0北向接口ＡＰＩ逡逑ｍｍ逡逑／邐ｆ邐Ｎ邋ｆ邐Ｎ邋ｆ邐＼邐／＊邐＼邐＼逡逑全＾篇撲邐資源分配邐擁塞控制邐Ｑｏｓ邐！逡逑＼邐＼邐ｙ邋＼邐邐＾邋＼邐Ｊ邋Ｊ逡逑南向接ｐ逡逑Ｊ邋ｙ邋ＯｐｅｎＦｌｏｗ逡逑轉(zhuǎn)發(fā)層逡逑◎邋６邋0逡逑圖１－１邋ＳＤＮ網(wǎng)絡(luò)基本框架逡逑ＳＤＮ在有線網(wǎng)絡(luò)中取得了令人矚目的發(fā)展，我們試想，將這樣的概念應(yīng)用逡逑于無線網(wǎng)絡(luò)

邐第一章緒論邐逡逑第二類研宄有關(guān)能量優(yōu)化和配置。在無線傳感網(wǎng)中，如何高效率地使用電池逡逑能源一直是這類網(wǎng)絡(luò)與生俱來的問題。人們在原有分布式傳感網(wǎng)的基礎(chǔ)上增加了逡逑控制器對電源和拓?fù)涞墓芾�，提出了基于能量的休眠算法［９］，根�?jù)節(jié)點的能量調(diào)逡逑整傳輸方式［１０］，以及在簇結(jié)構(gòu)上最小化能量^u銷等等［８］。控制器的引入使得無逡逑線傳感網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)信息和資源更加集中，也讓資源的調(diào)配和分發(fā)更加方便和高效。逡逑
【學(xué)位授予單位】：廈門大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP212.9;TN929.5

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本文編號：2701952