基于軟件定義無線網絡的協作式路由實現和性能分析

費 寧 徐力杰 成小惠

(南京郵電大學計算機學院 南京 210003)

按照OSI七層模型，無線網絡和有線以太網絡在網絡層以上享有相同的協議棧，兩者的區別主要集中在決定傳輸質量的物理層和數據鏈路層.無線資源在物理層主要集中在天線、信道和時隙；數據鏈路層則包括對多個設備協同發送和接收數據報文的控制管理，以及對物理層資源的分配和調度管理.軟件定義網絡集中式架構在無線領域的應用使得全局性信息收集和無線資源最大化利用成為可能.基于此，本文提出軟件定義無線網絡(software defined wireless networking, SDWN)的協作式路由算法，從而可以更好地優化和使用物理層的無線資源以提供更優質的QoS服務.

1 研究現狀

在傳統無線網絡中，每節鏈路包含2個節點，它們在數據傳輸中擔任發送端或者接收端的角色.每個節點可以偵測信道是否已經被占用，若已被占用，則采用CSMACA等算法來避免頻繁的探測.但由于無線信道廣播的特性，在報文發送端覆蓋范圍內所有節點都可以收到數據報文，在一定條件下它們可以再次發送該報文以提高接收端的效率.然而，傳統的分布式網絡不能做到對節點資源的統一發現和協調，也就無法發揮無線信道廣播的優勢，很難提高全網帶寬利用率.

軟件定義網絡的核心思想是將控制層和數據轉發層相分離，這種集中式的架構同樣適用于無線環境.由于軟件定義網絡原先為有線以太網設計，并沒有相應的標準來規定如何控制和管理無線網絡的信道、時隙、編碼等.目前已經有研究嘗試將無線網絡中部分控制邏輯轉移至控制器，這樣的網絡架構亦稱為軟件定義無線網絡[1-3].在文獻[1]中，Pantou項目只是簡單地將天線空口直接映射為端口；文獻[2-3]嘗試將無線資源的參數用隧道模式傳送給控制器.這些研究都避開了對無線資源的抽象、映射、監控和管理必須進行標準化的問題.本文通過對OpenFlow協議棧的擴展有效地解決了無線網絡控制信息的交互問題，這是本文研究的重點之一.

協作式路由是一種通過使用空閑節點輔助其他鏈路進行數據傳輸，以在無線網絡中提高帶寬的技術[4].協作式路由與傳統路由的不同之處在于：在尋找滿足QoS路由的過程中，每一跳都需要決定輔助節點的參與與否.同時在協作式路由中，既需要考慮傳統路由中相鄰鏈路之間的干擾，也需要考慮鏈路和輔助節點之間的干擾.現有研究單跳下的協作式路由主要集中在物理層、數據鏈路層和網絡層.其中，解碼轉發(decode-and-forward, DF)傳輸機制集中于物理層的研究[5]；數據鏈路層亦有文獻提出了基于IEEE 802.11開放源碼的協作式MAC協議[6]；網絡層則主要討論了如何最大化多條鏈路的最小帶寬[7-9].在跨層協作方面，已有學者研究如何在物理層和數據鏈路層合理分配資源，以提高網絡帶寬，并減少節點之間發送和接收數據報文的沖突[10]；或者嘗試在網絡層改進路由協議來滿足QoS以提高網絡整體吞吐量[11]；亦或在應用層根據用戶請求類型來改進用戶的使用體驗[12].但是，這些研究受限于OSI分層框架，對現有算法和解決方案的改進仍然局限于某個OSI層次或者相鄰兩個層次的簡單結合.雖然這些工作已經能夠做到利用輔助節點幫助單條鏈路進行帶寬優化，但仍存在2個弊端:1)輔助節點往往只根據有限的局部信息來選擇;2)輔助節點的計算及鏈路干擾范圍的更新都由路由器完成，這既增加了路由器的計算負載，也增加了路由發現時間.這些關鍵問題可以通過軟件定義網絡跨層協作機制解決，這是本文研究的另外一個重點.

傳統的分布式路由協議根據使用的出發點可以分為最短路徑和最大帶寬這2種協議.在無線路由中，最短路徑往往由最小跳數(shortest path routing, SPR)來表示，典型實現包括無線自組網按需距離矢量路由協議(ad hoc on demand distance vector, AODV)[13]和優化鏈路狀態路由協議(optimized link state routing protocol, OLSR)[14].這種路由協議一般不考慮各條鏈路的傳輸速率和可用時隙的差別，使用的評價標準是路徑的跳數，或者說路徑上中間節點的個數.最大帶寬協議(widest path routing, WPR)[15]往往基于迪杰斯特拉算法來實現，旨在發現2個節點之間具備最大帶寬的路徑.與最短路徑相反，該路由在尋找下一跳時，總是優先選擇最大帶寬的鏈路，并不考慮最終路徑所經歷的跳數.這2種協議是本文在實現SDWN協作式路由參照和對比的重點.

本文提出了一種基于軟件定義無線網絡架構、利用輔助節點增加帶寬的協作式路由算法，網絡中每個節點將各自的鏈路信息發送給控制器，控制器負責干擾模型的建立和路徑QoS有效性驗證，統一選擇輔助節點，找到最佳轉發路徑.該協作式路由在SDWN集中式架構下，綜合了MAC層時隙、鏈路層狀態及網絡層路由信息，針對傳統的AODV協議進行2次開發.與傳統AODV及最大帶寬協議進行比較的結果表明，該算法可有效提高系統帶寬，并易于在SDWN環境下部署和實施.

2 算法的數學模型

傳統無線網絡的協作式路由已經得到了較為充分的研究[16-17].該網絡模型可以用無向圖G(V,E)來表示，其中V為同一個網絡中WiFi AP的集合，E為網絡中所有鏈路的集合.d(u,v)代表節點u和v之間的物理距離，Rt是傳輸距離，若d(u,v)≤Rt，表示存在一條連接節點u和v的鏈路e(u,v)∈E.在該研究模型中，假設所有鏈路工作在同一個信道，采用Ω(1)模型來約束2個無線節點之間的最小距離d0.

協作方案采用DF機制來提高帶寬，即當直接傳輸的某節鏈路帶寬不滿足要求時，嘗試借助輔助節點協作傳輸，如圖1所示.

Fig. 1 DF transmission mechanism圖1 DF傳輸機制

此時無線信號利用2個時隙(time slot, TS)進行傳輸，第1個時隙稱為廣播時隙，即信源節點s向所有相鄰節點(h和t)廣播消息；第2個時隙稱為協作傳輸時隙，用于輔助節點h將從s收到的幀傳送到信宿節點t.

考慮到網絡拓撲的復雜性，在設計算法時，為了模型簡單起見，首先假設每個節點在一條路由中只能充當轉發節點或者輔助節點[18]，同時設定每節鏈路最多只通過一個輔助節點幫助傳輸，多節鏈路構成的一整條路由可包含多個輔助節點.而當每節鏈路都滿足帶寬要求時，輔助節點為0，即直接傳輸，此時整條路由在沒有任何輔助節點的幫助下完成傳輸.

直接傳輸的信道容量可由香農定理得到，已證明協作路由下的DF機制在一定情況下可以取得比直接傳輸速率更快的鏈路帶寬[19]，DF模式的鏈路容量CDF見式(1)[20]：

(1)

其中，W表示帶寬，IDF(s,h,t)表示最大平均解碼-轉發模式相互作用信息，lb(1+SINRs h)表示輔助節點h有效解碼信息源的速率，lb(1+SINRs t+SINRh t)表示信宿節點t在輔助節點h幫助下有效解碼信息源的速率.協作路由中備選輔助節點的選取可通過式(1)獲得，其中信噪比SINR是選取輔助節點的關鍵因素.

協作式通信中，從備選輔助節點中選擇合適的節點受限于其所在鏈路空閑狀態.如果一個備選節點同時處于多個節點的傳輸干擾半徑之內且這些節點長期處于數據傳輸狀態，那該備選節點就無法成為有效的輔助節點.鏈路干擾是選取輔助節點的另一個重要因素，取決于節點的傳輸半徑，也受限制于各個節點所占用的傳輸時間片.設鏈路l的可用時間片為ATF(l)，其計算方法：

(2)

其中，IS(l)表示和路徑l中鏈路相干擾的鏈路集合，網絡G(V,E)中已存在的流集合定義為F={f1,f2,…}，每條流占用相應鏈路l的時間片為TF(l,F).

在實現中，ATF無法通過式(2)直接獲取，但可近似獲得:

(3)

其中，num_transPackets表示單位時間內實際傳輸數據包的個數，max_transPackets表示同一信道傳輸數據包的最高歷史紀錄.由此可以看出，相關鏈路的占空比也是選取輔助節點的參數之一.

根據約束條件的分析，協作路由問題可以定義為：對于給定網絡G(V,E)以及每節鏈路的SINR和ATF，已有流的集合F={f1,f2,…}，以及一個新的連接請求ρ(s,t)，在保證既有流量不受干擾的情況下，尋找網絡G的一個子圖，發現一條從信源節點s到信宿節點t擁有最大帶寬的協作路由路徑P，以及對應輔助節點的集合H={h0,h1,…,hn}，此處hi為路徑P中鏈路li,i+1的輔助節點.若H=?，則表明該鏈路采用直接傳輸模式.該問題用數學方法建模為

max(BW(P))=C(li,i+1,hi)×TF(li,i+1,hi,ρ)

(4)

s.t.

?li,i+1,lj,j+1∈P,C(li,i+1,hi)×TF(li,i+1,hi,ρ)=
C(lj,j+1,hj)×TF(lj,j+1,hj,ρ)

(5)

(6)

(7)

根據式(5)～(7)這些約束條件，協作式路由發現問題可以轉化為式(4)及其相關約束條件的求解.其中BW(P)表示路徑P的帶寬，C(li,i+1,hi)表明在輔助節點hi幫助下進行協同傳輸鏈路li,i+1的信道容量，TF(li,i+1,hi,ρ)是鏈路li,i+1占用的時隙，ρ表示連接請求，i，j表示鏈路上的節點.

式(4)的約束條件包括式(5)～(7).其中式(5)表示流預留約束，規定了2條鏈路之間流的關系；式(6)表示對可用時隙的調度約束，規定了在路徑中的節點不能互相干擾，其中ATF(l)表示鏈路l的可用時間片，IS(P)表示和路徑P中鏈路相干擾的鏈路集合；式(7)為中繼約束，表明任何節點只能成為轉發節點或者輔助節點，x(m,P)表示是否為轉發節點，y(m,li,j,P)表示是否為輔助節點，兩者均為布爾型變量.

3 面向軟件定義無線網絡的協作式路由(SDWN Coop-routing)算法設計

傳統協作式路由的算法設計有分布式和集中式2種方案[21].本文在此基礎上作了擴展，提出了融合這2種方案的混合模式，即面向軟件定義無線網絡的協作路由算法.

在傳統網絡環境中，由于分布式架構的限制，每個節點只能和其有限個鄰居進行信息交互.這樣帶來的后果是：無論是在計算2個節點之間的帶寬，還是進行最優輔助節點選擇時，都無法獲取準確的全局信息.完全的集中式方案可以保證選取出全局最優協作式路由，但該算法是個NP-hard問題[16-17]，無法在多項式時間內發現；然而，軟件定義無線網絡集中式的架構特別適合收集全局信息和進行高強度計算，這是本文將路由有效性驗證、輔助節點選擇和鏈路干擾模型更新這3項功能移植至控制器，而WiFi AP仍然負責路徑發現的原因.

面向軟件定義無線網絡協作式路由算法的核心思想是：在軟件定義無線網絡集中式架構中，各個路由器只負責傳統的路徑發現，同時路由器將相關鏈路信息發送給控制器.控制器負責完成協作式路由的相關功能，包括根據拓撲和鏈路信息建立干擾模型、對各個節點所選路徑進行有效性判斷以及輔助節點選擇，最后將輔助節點的控制信息發送至路由器執行轉發模式的變更，其具體過程如算法1所示.

算法1.面向軟件定義無線網絡協作式路由算法.

輸入:網絡G(V,E)、每節鏈路的SINR和ATF、路由請求ρ(s,d)以及相應的帶寬要求RBW;

輸出: 協作路由路徑P、時隙調度算法s、發現路由帶寬BW(P).

① 每個節點將鏈路信息發送至控制器;

② 控制器根據拓撲和鏈路信息建立干擾模型;

③ 源節點廣播RREQ消息，并按照標準AODV協議進行路由發現;

④ 源節點將完整的路由信息發送至控制器，進行QoS有效性驗證;

⑤ if該AODV路由滿足最低帶寬要求then

⑥ 路由尋找結束，返回所發現路徑;

⑦ else

⑧ for所有不滿足帶寬要求的鏈路do

⑨ 控制器根據鏈路信息進行輔助節點查找，重新計算帶寬;

⑩ if如果協作式路由不滿足要求then

算法1主要涉及2個方面：路由器端的路徑發現；控制器側的鏈路干擾模型的建立、路由QoS有效性驗證以及輔助節點的選取.路由器側運行傳統AODV協議，并將路由信息發送給控制器進行QoS驗證；控制器收集網絡的拓撲和鏈路信息，建立干擾模型.當發現某條鏈路不滿足QoS時，迅速有效地為相應鏈路選取輔助節點.這使得路由器和控制器充分發揮各自的性能和特點，相較于分布式協作路由算法[16]，算法1可以提高輔助節點選取的準確性和最終路由發現的效率.

在一個包含N個節點、覆蓋直徑為d的網絡中，傳統AODV的時間復雜度為O(2d)，通信復雜度為O(2N)[22].雖然完全的集中式路由選擇方案是個NP-hard問題，但在本文所提出的面向軟件定義網絡的協作式通信路由中，仍由路由器運行AODV協議進行路徑發現，所以并沒有增加AODV本身路由查找的復雜度，而只是在帶寬不滿足要求的情況下對相應的鏈路進行輔助節點的查找和對應帶寬的更新，其時間復雜度仍然為O(2d)，但通信復雜度增加至O(2d+2N).這是因為在最不理想的情況下，每節鏈路都需要進行輔助節點的查找，即AODV路徑上的所有節點都參與了與控制器的雙向交互，這是通信復雜度由O(2N)增加至O(2d+2N)的原因.當然額外的通信開銷包括每個節點與控制器常規的鏈路狀態更新，這里并沒有計入協作式路由算法的開銷.

4 協作式路由算法的設計與實現

4.1 跨層協作路由框架

在系統實現中，每個WiFi AP需要根據鏈路層的信息來計算路由；此外，這些鏈路層的信息也會通過用戶空間的網絡層相關接口匯報給控制器.由于數據鏈路層運行在操作系統的內核空間，而網絡層運行在用戶空間，所以從操作系統角度而言，協作式路由往往涉及到跨層通信.本文所設計的跨層協作式通信系統的架構如圖2所示，其主要包含3個模塊：協作MAC層、協作路由層以及控制器側的輔助節點選擇模塊.

Fig. 2 Framework of Coop-routing protocol圖2 協作式路由協議架構

為了實現DF傳輸機制，協作MAC層包含3個子模塊：NET802.11模塊主要實現了802.11數據幀的解析和封裝；ATH模塊(Atheros無線網卡驅動模塊)負責Atheros芯片與NET802.11模塊交互以及通過硬件抽象層(hardware abstraction layer， HAL)來訪問硬件的功能；HAL模塊負責將Atheros硬件資源進行抽象封裝并提供給上層ATH模塊使用.相較于傳統的MAC機制，輔助節點在協作MAC層需要判斷是否接收目的MAC地址與自身MAC地址不匹配的報文，如果報文是來自需要進行輔助傳輸的鏈路，輔助節點也應該接收該報文；同時輔助節點不需要修改所轉發報文的MAC地址，收到對應的數據報文后立刻進行轉發；此外，輔助節點只須幫助信源節點重傳數據報文一次，而無需等待ACK確認消息，信源節點需要自行確認所發送報文是否已經被正確接收.

4.2 控制器端在協作式路由中的實現細節

基于軟件定義無線網絡的協作式通信模塊之間的交互信息如圖3所示.可以看出控制器主要完成3個任務：路由有效性驗證、輔助節點的選取和建立干擾模型.

Fig. 3 Message exchange sequence diagram圖3 消息交互時序圖

如算法1所述，路由器仍然通過傳統路由協議AODV進行路由發現，所發現的路由送至控制器進行QoS驗證.本算法中以帶寬為驗證因子，也就是說控制器會驗證所發現的路由是否滿足預設的帶寬要求；如果滿足，則路由發現結束；如果不滿足，再對不滿足的鏈路進行輔助節點的查找和選取，如果所選擇的輔助節點滿足帶寬的要求，則路徑發現結束，即為協作式路由；如果有任何一節鏈路在考慮輔助節點的情況下仍然不能滿足帶寬要求，算法終止，則路徑發現失敗.

協作MAC層的一個主要功能就是收集鏈路信息，這些交互信息包括相鄰鏈路的SINR、傳輸速率和ATF.其中SINR和傳輸速率可以分別從Madwifi中的ATH模塊和接收到數據包的MAC頭部直接獲取；MAC層通過修改Madwifi驅動來收集協作式通信需要的鏈路信息，即計算ATF需要的歷史報文傳輸數據(num_transPackets和max_transPackets).最終由協作路由層中的路由模塊負責將從MAC層收集到的鏈路狀態信息匯報給軟件定義無線網絡中的控制器，控制器進行輔助節點選取計算之后，發送指令讓相關WiFi AP切換至輔助轉發模式，改變MAC層報文接收方式.由此可見，路由計算和輔助節點的選取計算分別交給了路由器端和控制器側，這種負載分擔的方式有助于提高協作式路由計算效率，減少了路由發現的延遲.

協作式路由中的鏈路干擾條件不同于傳統無線網絡.在傳統無線網絡中，鏈路間形成干擾的前提條件是其中一條鏈路在另外一條鏈路終端節點的傳輸范圍之內，然而在協作式路由中，控制器根據拓撲和鏈路信息建立干擾模型器.如果所有和lsh及lst相干擾的節點保持沉默，也就是干擾范圍內沒有正在進行傳輸的數據流，表明此時數據包可以在廣播時隙成功傳輸給輔助節點h和信宿節點t.

4.3 基于軟件定義無線網絡的協作式路由算法(SDWN-Coop)的實現

SDWN 協作式路由要求WiFi AP將鏈路信息發送給控制器，由控制器選擇輔助節點.所有節點和控制器的消息交互都是和協作式路由這個應用相關聯，但是目前OpenFlow[3]協議并沒有規定這些消息交互的格式.在實驗中，增加了4條消息，如表1所示：

Table 1 OpenFlow Message Type in SDWN-Coop表1 OpenFlow協作式路由消息交互

如SDWN 協作式路由算法所述，各個WiFi節點通過增加的交互消息OFPT_SEND_LINK_STATUS向控制器匯報和更新鏈路狀態信息；路由發現由WiFi AP完成，所發現的路由通過OFPT_REQ_AODV_ROUTE_VALIDATION發送給控制器，控制器根據QoS要求進行有效性驗證；控制器由OFPT_RSP_AODV_ROUTE_VALIDATION消息返回驗證結果，如果路由滿足要求，則路由發現結束；如果不滿足要求，控制器尋找合適的輔助節點，并由OFPT_SEND_LINK_HELPER_STATUS消息通告路由器進行狀態切換.整個路由發現校驗和輔助節點選擇可以由表1所示的4個消息完成.

5 實驗平臺和性能分析

5.1 實驗平臺和環境

協作式通信的測試平臺采用了基于OpenFlow 1.3.1的軟件定義無線網絡架構.為了定制的需要，實驗沒有采用傳統的WiFi AP設備，所有無線節點都由通用筆記本(ThinkPad T61，Linux系統，內核版本2.6.31.14)來實現.每個筆記本采用了基于Atheros芯片的無線網卡(Atheros AR5005GS)，該網卡可以獲得驅動相關的源代碼(Madwifi-0.9.3.2).WiFi AP端的路由協議為經過改編的AODV(AODV-0.95).實驗中使用的控制器是基于Python語言的輕量級控制器Ryu，其北向接口清晰，擴展容易.

Fig. 4 Experiment scenario圖4 實驗測試場景

在實驗中總共部署了9個這樣的測試節點，2個節點之間的距離在20 m至50 m之間不等，其測試場景如圖4所示.在實驗過程中，AP 1和AP 9分別為路由的起點和終點，其他節點在測試過程中根據需要擔當轉發節點或者輔助節點的角色.在實驗中，由于節點較少，在控制器路由校驗中，以嘗試發現可能的最大帶寬為目標，而不是選取一個固定的閾值來做簡單比較.另外一個有趣的發現是節點8在原本的部署中雖遠離其他節點，但實際測試中因為與其他鏈路沖突較少，反而有更多的機會承擔輔助節點的角色.

5.2 實驗指標

實驗共比較了4種路由協議，其中包括2個協作式路由算法：本研究所設計的基于SDWN集中式算法的協作式路由(SDWN-based cooperative routing, SCR)協議和基于分布式算法的協作式路由(distributed cooperative routing, DCR)協議，另外2種傳統路由協議分別是基于AODV[19]的最小跳數路由(shortest path routing, SPR)協議和基于迪杰斯特拉算法的最大帶寬路由(widest path routing, WPR)協議[15].在本實驗中，上述協議都是基于AODV開放源代碼進行的2次開發.

5.3 性能分析

對于上述4種路由協議，系統性能通過實際可獲得的路由帶寬、傳輸延遲以及路由發現時間這3個指標來評估.實驗中通過Iperf創建了10條TCP流去驗證，并記錄平均值和95% CI誤差值作為結果進行比較.結果匯總如表2所示：

Table 2 Summary of Performance Comparison表2 常用路由協議性能比較匯總

圖5～7是基于軟件定義無線網絡的協作路由協議SCR、分布式協作路由協議DCR和無線WiFi Mesh網絡中常用的最大帶寬協議WPR和最小跳數協議SPR的比較結果.圖5比較了各種路由協議所發現路由的帶寬，結果表明2種協作路由算法發現的路由帶寬比較接近，SCR協議比DCR協議提高約4.0%，但比WPR協議提高約30%，比SPR協議提高約90%.

Fig. 5 Comparison of bandwidth圖5 路由帶寬比較

Fig. 6 Comparison of transmission delay圖6 路由傳輸延遲比較

Fig. 7 Comparison of route discovery time圖7 路由發現時間比較

從圖6可以看出網絡延遲的測試結果：SCR協議和DCR協議結果比較接近，SCR協議略好于DCR協議，是由于在部分場景中SCR協議選取出的輔助節點更優.SCR協議相比較WPR協議和SPR協議，網絡延遲可以分別降低約18%和170%.這同樣表明SCR協議可以顯著降低多跳無線網絡的傳輸延遲.

路由發現時間是指從源點發起報文傳輸請求到發現滿足帶寬要求路由的時間間隔.從圖7中可以看到，SCR協議和DCR協議都引入了額外的路由發現時間開銷.這種開銷主要來自于3點：和選取輔助節點相關信息的傳輸、路由有效性驗證、干擾區域的計算和更新.在這里，SCR協議比DCR協議略高主要是因為控制器和WiFi AP之間的信息傳遞所引入的延遲，而控制器計算能力強大在實驗平臺中由于節點較少而無法體現.雖然協作路由增加了路由發現時間，但路由發現對于同樣目的地址的數據流只需要進行一次，之后的數據流都會沿著同樣的路徑進行傳輸，所以數據報文傳輸的時間并不會因此顯著增加.

在軟件定義無線網絡上的結果表明，其選取的輔助節點和分布式協作路由有部分重合，其主要原因是在研究中為了部署方便，限制每節鏈路只能有一個輔助節點，而且該節點必然在該鏈路的干擾半徑之內，這樣的選擇有些時候是唯一的.

在實驗中，發現SCR協議和DCR協議無論在路徑發現還是輔助節點選取上都獲得了比較接近的結果，其原因可能是受限于實驗平臺的規模和場景，WiFi AP節點較少且干擾范圍一般不超過3跳，所以不容易體現軟件定義架構的優勢.當然，為了進一步發揮軟件定義無線網絡集中式架構的優越性，可以將路由發現也由控制器完成，這樣不但可以做到單個路徑的優化，也可以做到當前路徑和歷史路徑的綜合優化.也就是說，如果在沒有任何一條滿足QoS路徑存在的情況下，可以對已有的路徑進行調整，達到對全網所有節點的最優化利用，這也是未來資源優化研究的一個方向.

從圖5與圖6可以看出，基于軟件定義無線網絡的協作式路由能夠提高帶寬和降低延遲，不可否認的是控制器的引入也帶來了額外的通信開銷和安全隱患.然而，通信開銷在分布式協作路由中同樣無法避免，而且因為其點對點的傳輸屬性，其開銷比基于SDWN的協作式路由更大.在安全方面，由于控制器可以通過指令決定節點是否需要轉發不屬于自己的報文，給系統帶來了單點失效的風險.但在一個大型網絡中，控制器和路由器之間有專用的加密通信頻段，而且控制器由多個設備組成集群，有效提高了控制信息傳輸的效率和降低了系統級別的風險，這就是軟件定義無線網絡更適合大型網絡的原因，也是下一步研究和實驗的重點.

6 總 結

在軟件定義無線架構中，控制器可以實時監控網絡設備的運行狀況和調度相關的網絡資源.由于無線傳輸廣播的特性，使得利用空閑節點輔助報文轉發成為可能，從而能夠提高全局路徑的最小帶寬.本文給出了協作式路由的模型，并提出了基于SDWN協作式路由算法，在WiFi AP上實現并驗證了基于SDWN協作通信的可行性，給出了和傳統路由的性能比較結果.實驗表明：基于軟件定義無線網絡的協作式路由可以顯著提高多跳無線網絡的傳輸性能.