庄旭菲 高睿鹏 刘志强

摘   要：针对软件定义的无线传感器网络的节能问题，文章提出一种将元胞自动机用于分布式SD-WSN路由设计的节能机制。该机制在分布式控制器中设置CA处理模块，节点自组织形成以分布式控制器为中心的二维元胞自动机区域。控制器采用节点的智能邻居列表计算节点的CA状态，节点根据控制器发布的CA指令匹配自身流表，切换工作状态进行休眠/唤醒以实现节能。仿真实验结果验证了该机制能降低网络能耗，延长网络生存周期。

关键词：无线传感器网络;软件定义网络;元胞自动机;节能

无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）节点能量有限，如何节约节点的能量消耗、延长WSN的网络生存周期是WSN研究的热点之一。软件定义的无线传感器网络（Software-Defined Wireless Sensor Network，SD-WSN）是将软件定义网络（Software-Defined Network，SDN）应用到WSN中形成的一种新兴网络[1]，SD-WSN将数据转发与路由控制分离，由控制器控制全局网络路由，传感器节点不再承担路由计算任务，可以节约一些能量。

近年来，研究未能将元胞自动机技术应用于SD-WSN中，缺少将元胞自动机与SD-WSN网络协议相融合的实例。由于SD-WSN在单一的全局控制器中设置元胞自动机（Cellular Automata，CA）处理模块会增加网络通信开销，所以需要对SD-WSN中的元胞自动机处理机制及路由协议做进一步的研究。

1    WSN的元胞自动机模拟

一个基本的二维元胞自动机是一个规则的元胞网格，每个元胞都有有限的状态数，根据一个局部的、相同的交互规则更新，下一时间的元胞状态由其自身的当前状态和周围元胞的当前状态决定[2]。……