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本学位论文的研究课题来源于国家自然科学基金“软件定义传感网的网络重配置若干算法研究”(批准号:61471164)。软件定义网络(Software-DefinedNetworking,SDN)实现了网络中控制平面与数据平面的分离,为网络管控的扁平化提供了新的解决方案。论文基于SDN思想研究了一种改进的新型无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)系统及架构,即基于软件定义的异构WSN模型—软件定义传感器网络(Software-Defined Sensor Networks,SDSN),主要由大量普通传感节点、软件定义传感节点、软件定义控制节点和控制中心组成,可以实现网络中控制逻辑和数据转发功能的解耦。论文的主要贡献如下:1)构建了基于SDN的异构WSN模型。SDSN中增设了 SDSN控制器和SDSN控制节点来实现控制平面和数据平面的解耦,数据平面中的节点只需要负责数据流的转发,减少了计算路由的开销,有利于延长网络生命周期。2)设计了一种基于簇的能量均衡的路由(Energy-Balanced Cluster-Based Routing,EBCBR)协议来均衡传感器节点的剩余能量和SDSN节点的业务负载。该协议采用非均匀的网络分簇和簇间多跳路由相结合的方式。网络中的SDSN控制器掌控网络全局,根据网络拓扑情况,实现能量均衡的集中式路由协议。与传统的WSN路由协议相比,SDSN控制器统筹全局,提取网络中有效信息计算路由,更易得到全局最优解,有效弥补了现有传感器网络中节点配置不灵活、分布式结构难以实现集中管理等缺点。仿真结果表明,EBCBR协议通过智能分簇和动态传输功率控制,成功实现了高网络使用寿命,高网络吞吐量和能耗平衡。3)搭建了 SDSN路由协议实验平台。首先给出了 SDSN路由协议系统总体设计方案,包括系统功能概述、总体设计框架和系统性能分析。然后针对异构SDSN模型提出了 SDSN中各类节点的研发,SDSN控制器监控中心软件和数据库平台的设计开发。实验结果表明控制器实现了系统控制平面与数据转发平面的解耦,能够较好地控制SDSN节点转发规则,对网络中的路由实现集中管控。本文SDSN网络研究开发平台在中国通信学会举办的第三届全国大学生物联网技术与应用“三创”大赛(2017)中获得全国一等奖。