MANET中QoS保障技术研究

发布时间：2017-12-08 11:26

本文关键词：MANET中QoS保障技术研究

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【摘要】：MANET,即移动Ad Hoc网络(Moblie Ad Hoc Network),是一种节点可独立自由地移动且可以自组织组网的多跳无线网络。目前MANET已经在商业、军事、应急等诸多领域发挥重要作用,而其无中心,自组织组网,对固定网络设施依赖性低,抗毁性强的特点,正令其应用领域越来越广泛。近年来移动终端快速普及,无线通信技术不断发展,这些都为多媒体业务的爆发提供了条件,然而网络的QoS性能也面临严峻的挑战。但是MANET中节点独立且不受限地自由移动,网络拓扑不稳定,链路持续时间短,需频繁进行路由发现,继而影响了业务的可靠稳定传输。针对上述问题,本文深入分析对比了现有路由算法的性能,选取两种典型算法:蚁群算法及粒子群算法进行了研究分析,并进行相应融合,进而应用融合算法改进MANET路由发现过程,主要研究内容如下:首先,结合目前热门的智能算法研究趋势,分析两种优秀算法:蚁群以及粒子群算法。非线性组合优化问题在日常生活中十分常见,而QoS路由问题是典型该类问题,针对此类问题的求解,蚁群算法是应用效果较好的一种算法,但同时它也存在如搜索速度较慢和过于早熟收敛等固有缺陷。而粒子群算法恰好具有更快的搜索速度以及更容易飞越局部最优的特性。因此,本文考虑将两种算法进行融合,首先利用蚁群算法获得备选路径集合,再将备选路径集合作为粒子群算法的输入集合,得到一种蚁群-粒子群融合算法,进行优中选优,从而选取最优路径。通过MATLAB进行仿真,对蚁群-粒子群融合算法以及其他三种算法在解决旅行商问题时的性能及收敛过程进行对比,以验证算法改进的效果。其次,结合提出的蚁群-粒子群融合算法对现有MANET路由协议的路由发现及维护阶段进行优化改进,提出基于蚁群-粒子群优化算法的QoS路由协议(Ant Colony-Particle Swarm Optimization QoS Routing Protocol based on AODV,APQ-AODV)。相对于AODV(Ad hoc On-demand Distance Vector),APQ-AODV在PDR(Packet Delivery Ratio),RDF(Route discovery frequency),RPO(Routing Packets Overhead)三方面均有提高,相对现有的基于蚁群算法的路由协议,APQ-AODV缩短了路由发现时间,更好地适应网络拓扑的变化,路径质量更优。本文通过NS2仿真软件对APQ-AODV进行仿真,并与AODV以及ARA(Ant colony based Routing Algorithm for MANET)协议进行性能对比,以验证APQ-AODV协议的有效性。通过对节点暂停时间以及发包速率这两个参数进行控制,分别设置对应的仿真环境,并在此环境下对3种路由协议进行仿真,进而对比其4项重要指标,一是分组投递率;二是归一化路由开销;三是路由发现频率;四是平均端到端时延。通过实验结果可知:APQ-AODV与AODV相比由于APQ-AODV路由协议并非基于最短路径,所以在平均端到端时延方面的表现略逊于AODV,除了平均端到端时延,在其他三个方面都有所提高,而且随着节点暂停时间缩短,发包速率提高,其优势越明显;相对于ARA协议,APQ-AODV综合性能有所提高。实验结果表明改进的APQ-AODV协议在多项参数上均有所改进。
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP18;TN929.5

【参考文献】

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