【摘要】：物聯(lián)網(wǎng)和軟件定義網(wǎng)絡是新一代信息與網(wǎng)絡的核心技術,尤其是計算機網(wǎng)絡是當前的熱門研究課題。在物聯(lián)網(wǎng)時代,異構網(wǎng)絡系統(tǒng)的物理基礎設施將更加復雜,在物聯(lián)網(wǎng)中引入軟件定義網(wǎng)絡,可以為物聯(lián)網(wǎng)的感知層、網(wǎng)絡層以及與邊緣設備或傳感器節(jié)點連接的核心蜂窩網(wǎng)絡提供彈性、敏捷和個性化的管理機制。在智能應用和服務方面,如智慧城市和醫(yī)療監(jiān)控,物聯(lián)網(wǎng)將成為軟件定義網(wǎng)絡發(fā)展的主要推動力。從物聯(lián)網(wǎng)架構的角度來看,無線傳感網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的基礎,路由是無線傳感器網(wǎng)絡中一個重要的研究領域。目前軟件定義無線傳感網(wǎng)的研究方興未艾,軟件定義路由替代傳統(tǒng)路由的方法正在研究中,部分傳統(tǒng)路由算法實際也應用了軟件定義的思想。為了更好地推進物聯(lián)網(wǎng)路由的發(fā)展,本文將軟件定義網(wǎng)絡技術引入到物聯(lián)網(wǎng)路由研究中。探討了軟件定義物聯(lián)網(wǎng)的體系架構及架構流程,提出了一個軟件定義無線多跳網(wǎng)絡的路由協(xié)議,通過OPNET對所提出的協(xié)議進行了仿真驗證,結果證明,利用SDN技術進行集中式路徑規(guī)劃較傳統(tǒng)的分布式規(guī)劃更利于實現(xiàn)全局最優(yōu)化,降低了網(wǎng)絡時延。協(xié)議可為節(jié)點提供到目標節(jié)點的單條最短路徑或獨立多徑路由,在負載足夠大時,網(wǎng)絡壽命比其他算法(AODV,OLSR)更長。在物聯(lián)網(wǎng)協(xié)作通信和智能代理方面,提出了一種新的協(xié)作通信算法,提出了可靠性預測模型,每跳選擇k個協(xié)作節(jié)點協(xié)助轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),使閑置的節(jié)點進入休眠以節(jié)省能耗,能夠在高動態(tài)的無線傳感網(wǎng)保持較高的可靠性；研究了多智能代理并行訪問多個源節(jié)點的路線規(guī)劃問題。提出了定向源分組多代理算法,每個源節(jié)點的迭代算法限于一個扇區(qū)內(nèi)部,路線的長度由定向扇區(qū)的角度控制,選擇適當?shù)慕嵌瓤傻玫阶顑?yōu)的路線。在物聯(lián)網(wǎng)多媒體獨立多徑路由方面,根據(jù)B樣條曲線擬合了多徑獨立路由,提出了多徑規(guī)劃路由算法,在保證用戶時延需求的前提下使得能耗最小。應用軟件定義網(wǎng)絡思想,研究了多源多徑的路由協(xié)調(diào)算法,通過Sink節(jié)點編程實現(xiàn)動態(tài)控制源節(jié)點的路徑；針對匯聚節(jié)點周圍容易形成能量空洞的問題,提出了緊耦合地理多徑路由算法PWDGR,使匯聚節(jié)點附近鄰居負載均衡,相比DGR顯著延長了網(wǎng)絡壽命。在軟件定義物聯(lián)網(wǎng)的仿真方法方面,提出了一種新的半實物的方法來仿真軟件定義物聯(lián)網(wǎng)路由,使用OPNET的SITL技術搭建了軟件定義健康網(wǎng)絡半實物仿真平臺,傳感網(wǎng)部分或全部使用軟件仿真,傳輸網(wǎng)絡和云數(shù)據(jù)中心使用實際的網(wǎng)絡。在保證應用QoS需求的情況下充分節(jié)約了能耗。
[Abstract]:Internet of things and software defined network are the core technologies of the new generation of information and network, especially the computer network is a hot research topic at present. In the era of the Internet of things, the physical infrastructure of heterogeneous network systems will be more complex, the introduction of software-defined networks in the Internet of things, can be the perception layer of the Internet of things, The network layer and core cellular networks connected to edge devices or sensor nodes provide resilient, agile, and personalized management mechanisms. In smart applications and services, such as smart cities and medical monitoring, the Internet of things will be the main driving force behind the development of software-defined networks. From the point of view of Internet of things architecture, wireless sensor network is the foundation of Internet of things, and routing is an important research field in wireless sensor network. At present, the research of software-defined wireless sensor networks is in the ascendant. The method of software-defined routing instead of traditional routing is being studied, and some traditional routing algorithms have also applied the idea of software definition. In order to promote the development of Internet of things routing, software-defined network technology is introduced into the research of Internet of things routing. This paper discusses the architecture and flow of software-defined Internet of things (IoT), presents a routing protocol for software-defined wireless multihop networks, and validates the proposed protocol by OPNET. Compared with traditional distributed planning, centralized path planning based on SDN technology is more conducive to global optimization and reduces network delay. The protocol can provide a single shortest path or independent multipath route to the target node. When the load is large enough, the network life is longer than other algorithms (AODV,OLSR). In the aspect of cooperative communication and intelligent agent of Internet of things, a new cooperative communication algorithm is proposed, and a reliability prediction model is proposed, in which k cooperative nodes are selected for each hop to help forward data, so that idle nodes can go to sleep to save energy consumption. It can maintain high reliability in high dynamic wireless sensor network; The route planning problem of multi-agent accessing multiple source nodes in parallel is studied. A directional source packet multi-agent algorithm is proposed. The iterative algorithm of each source node is limited to the interior of a sector. The length of the route is controlled by the angle of the directed sector. The optimal route can be obtained by selecting the appropriate angle. In the aspect of Internet of things multimedia independent multi-path routing, multi-path independent routing is fitted according to B-spline curve, and multi-path planning routing algorithm is proposed, which minimizes energy consumption under the premise of guaranteeing user delay requirement. Based on the idea of software definition network, the routing coordination algorithm of multi-source and multi-path is studied, and the path of source node is dynamically controlled by Sink node programming. In order to solve the problem that energy holes are easily formed around the convergence nodes, a tightly coupled geographic multipath routing algorithm, PWDGR, is proposed to balance the load of neighbors near the convergence nodes, which significantly prolongs the network life compared with DGR. In the aspect of software-defined Internet of things simulation method, a new hardware-in-the-loop method is proposed to simulate software-defined Internet of things routing, and a software-defined healthy network hardware-in-the-loop simulation platform is built by using SITL technology of OPNET. Sensor networks use part or all of the software simulation, transmission networks and cloud data center using the actual network. In the case of ensuring the application of QoS requirements, the energy consumption is fully saved.
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.44;TN929.5

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 郭嘉凱;;軟件定義存儲:將用戶從硬件綁定中解放[J];軟件和信息服務;2014年05期

2 章必雄;基于軟件定義的多模式無線網(wǎng)絡[J];武漢理工大學學報(信息與管理工程版);2005年02期

3 Ron Harrison;;通訊測量無國界 軟件定義測試平臺后勢看漲[J];電子測試;2006年11期

4 袁航;;軟件定義負載均衡[J];軟件和信息服務;2014年02期

5 王偉;;趨勢之七 金融業(yè)“軟件定義”濫觴期[J];金融電子化;2014年03期

6 王叢;;軟件定義存儲市場趨勢[J];電腦與電信;2014年06期

7 王叢;;軟件定義存儲價值[J];電腦與電信;2014年06期

8 王叢;;如何評估軟件定義存儲[J];電腦與電信;2014年06期

9 翁繼東;;軟件定義網(wǎng)絡關鍵技術及其實現(xiàn)研究[J];電子技術與軟件工程;2014年04期

10 蔡學鏞;;軟件的病態(tài)性肥胖[J];程序員;2008年04期

相關會議論文 前1條

1 王加瑩;;軟件定義OTN軟件定義網(wǎng)絡[A];OFweek寬帶通信與物聯(lián)網(wǎng)前沿技術研討會論文集[C];2013年

相關重要報紙文章 前10條

1 何寶宏;軟件定義的世界[N];人民郵電;2012年

2 本報記者 郭平;網(wǎng)絡向軟件定義融合演進[N];計算機世界;2012年

3 鄧光青;軟件定義網(wǎng)絡風頭正勁[N];中國質(zhì)量報;2013年

4 本報記者 郭濤;軟件定義存儲：市場“二八”開[N];中國計算機報;2013年

5 本報記者 郭濤 策劃;軟件定義未來[N];中國計算機報;2013年

6 本報記者 李旭陽;軟件定義汽車[N];計算機世界;2013年

7 梁敏;軟件定義時代來臨[N];電腦報;2013年

8 本報記者 劉春輝;全面的虛擬化是實現(xiàn)“軟件定義”的重要基石[N];人民郵電;2013年

9 本報記者 郭濤;軟件定義存儲也要“打假”[N];中國計算機報;2014年

10 沈建苗　編譯;軟件定義存儲,你準備好了嗎？[N];計算機世界;2014年

相關博士學位論文 前5條

1 李索恒;軟件定義網(wǎng)絡中多媒體傳輸路由及緩存算法研究[D];中國科學技術大學;2016年

2 肖鵬;數(shù)據(jù)中心下軟件定義網(wǎng)絡的部署及應用[D];大連海事大學;2016年

3 唐思圓;軟件定義網(wǎng)絡中資源高效的多播傳輸研究[D];中國科學技術大學;2017年

4 王軍鋒;軟件定義物聯(lián)網(wǎng)路由研究[D];華中科技大學;2016年

5 林萍萍;軟件定義網(wǎng)的東西向?qū)Φ然ヂ?lián)機制研究[D];清華大學;2014年

相關碩士學位論文 前10條

1 吳慶彪;軟件定義網(wǎng)絡Web認證與訪問控制技術研究[D];西南交通大學;2015年

2 羅雨佳;一種內(nèi)容中心網(wǎng)絡的通用架構研究[D];電子科技大學;2014年

3 陳實;云計算中基于多租戶的策略驅(qū)動型軟件定義網(wǎng)絡應用研究[D];復旦大學;2014年

4 袁建明;基于SDN的ICN網(wǎng)絡設計[D];云南財經(jīng)大學;2015年

5 李澤旺;軟件定義一體化網(wǎng)絡仿真平臺研究與實現(xiàn)[D];電子科技大學;2015年

6 馬俊青;面向軟件定義網(wǎng)絡的流量分析與識別技術研究[D];南京郵電大學;2015年

7 黃錦松;軟件定義的內(nèi)容中心網(wǎng)絡關鍵技術研究[D];南京郵電大學;2015年

8 王小威;軟件定義移動自組網(wǎng)技術及原型設計[D];南京郵電大學;2015年

9 李杰;云環(huán)境下一種基于軟件定義安全服務的入侵檢測算法研究[D];南京郵電大學;2015年

10 王莉;面向QoE驅(qū)動的軟件定義網(wǎng)絡業(yè)務流控制研究[D];南京郵電大學;2015年

，

本文編號：2457333