软件定义传感网路由算法研究文献综述

1. 文献综述（或调研报告）：

软件定义的无线传感器网络代表了一种新的范式转变，它通过传感器服务为无处不在的传感和感知数据访问提供了重要的保证。在相关文献中已经进行了一些开创性的研究。Lecointre[1]等人提出了一种用于无线传感器网络的软件定义无线电接口。Rossi[2]等提出了一个名为SYNAPSE 的系统，用于无线传感器网络的无线重编程。T. Miyazaki[3]等人描述了一种硬件传感器网络，它可以通过散布该区域中的许多传感器节点来自动监测灾难区域。B. T. de Oliveira[4]等人介绍了允许WSN中的多个控制器基于tinyos的SDN框架，它与硬件无关。Huang[5]等提出了一个SDWSN原型，以提高无线传感器网络在环境监测应用中的适应性。同时考虑到一些限制因素。上述现有工作证明了SDWSN的可行性。

在WSN中确定数据分组的最佳路由路径是很重要的，并且现在已经存在大量用于WSN的流行路由算法。Ad hoc按需远程矢量[6]于1999年提出，并成为IETE标准。它是一种考虑到节点之间的距离的路由算法。它具有快速适应链路条件，低内存使用和低网络利用率等特征，使ADOV算法流行。然而，由于路由请求消息的增加，流量消息的数量显著增加。聚类协议可以通过有效的网络组织帮助进行数据聚合。低能量自适应聚类层次结构[7]是最著名的WSN分层路由算法之一，为了在传感器节点之间交换CH角色并避免CH能量的快速耗尽，它根据预定的概率选择簇头。低能量自适应聚类层次结构分两个阶段运行，即集群设置阶段和稳定阶段。在群集设置阶段，选择群集头，然后广播到其他节点。在稳定阶段会发生实际的数据传输。但是，LEACH的研究只考虑设置阶段从每个传感器节点处的CH接收广告的能量消耗。簇头的数量在变化，并且CH没有良好的分布。此外，LEACH要求簇头和接收器之间的传输在单跳中完成，如果CH远离接收器，则消耗大量能量并破坏节点的能量平衡。L. Chen[8]等曾提出作为LEACH的改进的DF-LEACH，其考虑了CH到汇聚节点的距离，因此节省了通信能量。O. Younis[9]提出了一种混合节能分布式聚类方法。每个传感器成为簇头的初始概率取决于其剩余能量，并且性能结果相当好。Hausdorff[10]使用贪婪算法根据残余能量和位置信息选择簇头，这种方法可以显著延长网络生命周期。G. Chen[11]提出了一种不等的基于簇的路由协议，该协议侧重于负载平衡以解决热点问题。Mottola[12]等提出了一种自适应能量感知多宿路由算法，该算法明确地设计用于多对多通信。Y. Liao[13]等作者通过考虑群集的不同跳距来解决负载平衡问题。EDIT不仅基于能量而且基于延迟来选择簇头。

文献[14]中提出了一种用于SDWSN的能量有效路由算法。该算法重点关注SDWSN网络层的能量效率，并特别强调多任务调度。在该算法中，为了使网络起作用，选择控制节点以动态地分配不同的任务。考虑到节点的剩余能量和传输距离，控制节点的选择被公式化为NP困难问题。为解决NP困难问题，文章提出了一种有效的非线性权重粒子群优化算法NWPSO。算法的执行包括两个阶段，即控制节点的选择阶段和数据传输阶段。在每轮网络操作中执行两个阶段并且周期性地重复。控制服务器倾向于根据控制服务器在传感器节点中的位置，选择具有更高剩余能量和更好位置的控制节点，然后基于它们的位置和剩余能量形成具有相等传感器节点分布的集群。这个问题可以看作是NP难问题。文章使用提出的NWPSO算法来识别最佳控制节点。仿真结果表明，该算法在各种场景下均优于其他比较算法。

文献[15]提出了一种利用分叉和汇合的自适应粒子群优化算法（FJAPSO）的绿色路由算法，以最大限度地延长传感器网络的寿命。FJAPSO在两个层面进行自动优化：控制节点的最佳数量和控制节点的最佳聚类。为了提高FJAPSO的收敛性，通过有效地自适应调整惯性权重来修正PSO算法。在FJAPSO的每次迭代中，每个粒子分叉为预定义数量的子粒子，并再次合并为具有最佳分叉子粒子解的一个母粒子。分叉子粒子专用于优化控制节点选择，而母粒子用于优化簇数。另外提出了一种有效适应度函数，其通过考虑控制服务器和控制节点之间以及控制节点和SDSN之间的距离来最小化。基于总传输距离通过平衡簇大小传输能量。实验结果证明FJAPSO优于其他现有技术水平并且显着地最大化传感器网络的寿命。

文献[16]中讨论了软件定义无线传感器网络（SDN-WSN）中的上行链路和下行链路路由机制。文章提出了一种称为MINI-FLOW的集成通信协议，它围绕三种数据路由机制，即上行路由（从终端节点到控制器），下行路由（从控制器到终端节点）和信息报告。网络初始化级别（即当控制器对端节点一无所知时）。路由机制是基于启发式函数设计的，该函数捕获三个值，到接收器的跳数，接收信号强度和剩余的能量。实验结果表明，考虑到路由和负载均衡的综合问题，MINI-FLOW在网络规模和密度方面都能很好地扩展。

文献[17]提出了一种软件定义无线传感器网络中的能量感知最小权重路径算法。该算法将传感器节点的能量分成几个能级。控制器在感测到能量水平的变化后，根据所有节点和距离的能量水平调整链路权重，然后使用全局网络拓扑将所有节点的最小权重路径重新绘制到控制器。仿真结果表明，与典型的路由算法相比，该算法能够有效地平衡节点能量，延长网络生命周期。

文献[18]设计了一种基于SDWSN的高效能量路由算法。这种在控制器中操作的新型路由算法基于从节点收集的信息建立距离队列，并计算最近的节点以传输每个节点的数据。仿真结果表明，该新型路由算法在延长网络生命周期，增加整个网络流量方面具有更好的性能。

参考文献：