發(fā)布時間：2017-12-28 08:45

  本文關(guān)鍵詞：SD-WSN架構(gòu)下路由協(xié)議切換機制的研究　出處：《內(nèi)蒙古大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關(guān)文章： SD-WSN SDN-WISE 路由協(xié)議切換 仿真

【摘要】：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(nèi)部的路由協(xié)議很難進行改動或再次部署。所以,當某個WSN的應用需求發(fā)生改變時,WSN內(nèi)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-Defined Network,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-definedWSN,簡稱SD-WSN)架構(gòu)。這個新架構(gòu)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(diào)控。SD-WSN架構(gòu)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(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)議切換機制。經(jīng)過調(diào)研分析,在多種SD-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對實現(xiàn)該路由切換機制付出的代價進行評估。實驗結(jié)果證明,本文設計的路由切換機制能以較小和可控的代價實現(xiàn)對網(wǎng)絡路由協(xié)議的運行時切換。
[Abstract]:In the Wireless Sensor Network (WSN), due to the volume and cost, the computing power, storage capacity and energy of the sensor nodes are relatively scarce, usually only carrying a low complexity routing protocol to support data communication. On the one hand, application scenarios and the requirement of network routing protocol selection usually depends on the WSN, in the study of many routing protocols have been proposed, there is not a universal routing protocol universal, can meet different application requirements from the aspects of energy consumption, robustness and real-time; on the other hand, has curing routing protocol inside the node is difficult to change or deploy again. So, when the application requirements of a WSN change, the routing protocols within WSN are no longer applicable. In order to solve this problem, programmable WSN is proposed. Although this research provides programmability and two development opportunities for WSN nodes, to achieve such programming requires developers to understand the details of the underlying implementation of nodes, so the implementation efficiency is not high. With the maturity of the design concept of Software-Defined Network (SDN), SDN has been extended to WSN and put forward the software defined Software-definedWSN (SD-WSN) architecture. The new architecture inherits the core design concept of SDN. It controls the logic from the sensor nodes and concentrates on the control nodes. By controlling the nodes, users can get the complete network view and achieve macro control of the network configuration parameters. The research of SD-WSN architecture provides a new solution for the problem that WSN can't switch between protocol and application needs. That is to choose and switch the routing protocol of the underlying devices through the controller. Based on the theoretical and technical feasibility given by the SD-WSN architecture, this paper studies the routing protocol switching mechanism under the framework. Through investigation and analysis, in a variety of SD-WSN schemes, this paper selects the open source SDN-WISE scheme as the basis for design. Because the original scheme does not support routing protocol handover, this paper extends the original scheme from data layer, control layer and application layer. The improved scheme supports the dynamic switch of routing protocol when the system is running through the controller at the control level. In this paper, the Cooja simulation platform to realize the simulation of sensor node and sink node and set up a simulation environment based on WSN in Instant-Contiki operating system, and then use the SDN-WISE controller to realize the control of routing and switching network protocol simulation, finally evaluated from the delay and energy consumption. To realize the routing switching mechanism cost. The experimental results show that the routing handover mechanism designed in this paper can switch the runtime of network routing protocol at a small and controllable cost.
【學位授予單位】：內(nèi)蒙古大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP212.9;TN929.5

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本文編號：1345336