基于蚁群优化多路径路由算法的研究与设计

发布时间：2017-10-16 05:11

  本文关键词：基于蚁群优化多路径路由算法的研究与设计

  更多相关文章： 多路径路由算法 蚁群算法 AntNet 负载均衡

【摘要】：现在网络的通信流量要求越来越大,流量大、速度快以及费用低的有效传数据输方式是网络通信数据处理的关键。随着军队信息化程度越来越高,对网络的容错性和信息传输速度要求也越来越高。对于平时周边环境的雷达预警侦查以及战时的战场作战控制,在语音和视频多媒体的传输问题上,对网络传输的延迟和吞吐量都有较高的要求。传统网络路由算法容易造成流量拥塞,网络负载分配不均衡,从而造成对服务质量的支持不足,易引发路由震荡,无法充分利用网络拓扑资源以及网络的故障恢复能力较差,为解决上述问题,提出了均衡路由和多路径路由的概念。多路径路由就是用几条代价满足服务要求的路径(包括最短路径)来代替一条最短路径,达到流量均衡,从而提高网络吞吐量。由于网络具有特有的随机性,以及真实物理网络的分布,使得蚁群优化算法(ACO)在网络路由问题上具有独特的优势,在拓扑和流量模式上十分匹配,故ACO算法在解决网络路由问题具有很好的冗余性和容错性。AntNet并不是唯一用来解决路由问题的蚁群算法,但是它是目前唯一的在测试与仿真水平上达到了一流计算性能的ACO算法。现有研究的多路径路由算法,具体可以概括为三种：一是选多条优质路径,使用其中最优路径；二是选多条优质路径并不断更新可行路径路由集,使用其中最优路径,故障立即更换路径；三是实现流量分割的多路径路由算法这是如今研究的重难。对算法参数值的设定大多从理论角度去定量,缺少某些有效规则的设定,然而这并不符合实际网络的情况。对于不同的网络拓扑或不同的服务需求,算法中参数值的大小设定也不同,而算法中的参数值直接影响着网路的实际性能。本课题就是基于蚁群优化算法进行多路径路由算法设计,采用蚁群信息素同构的路由表,数据多路径概率转发,同时利用蚂蚁寻路过程,主动测量网络延迟、队列长度、带宽、抖动、丢失率等QoS信息。利用反馈信息再动态调整满足不同需求的优化目标,修改信息素表和路由表,制定有效的规则机制来指导蚂蚁的后续迭代演化。特别是通过大量的仿真实验来设定具体参数值的大小,达到对算法性能的控制,进而达到充分利用网络拓扑,均衡各节点或链路的负载,尽力避免拥塞产生,提高网络吞吐量。
【关键词】：多路径路由算法 蚁群算法 AntNet 负载均衡
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP18
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 课题研究意义13-15
• 1.3 主要研究内容15-16
• 1.4 本文框架16-18
• 第二章 蚁群优化算法及仿真平台原理简介18-36
• 2.1 真实蚂蚁的觅食行为18-19
• 2.2 AntNet算法简介19-22
• 2.3 AntNet相关研究成果22-24
• 2.4 多路由路径参数测量24-26
• 2.5 路由系统底层框架设计26-29
• 2.6 仿真平台流程图及核心步骤算法实现设计29-36
• 第三章 多路径路由算法的设计与实现36-50
• 3.1 路由算法的设计目标36-37
• 3.2 设计技术方案和技术路线37-42
• 3.2.1 基本数据结构、蚂蚁寻路规则及路由表更新策略37-40
• 3.2.2 关键数据的监测40-41
• 3.2.3 优化目标控制41-42
• 3.3 基于AntNet多路径路由算法设计42-50
• 3.3.1 建立网络模型42-44
• 3.3.2 信息素表和路由表概率初始化44
• 3.3.3 蚂蚁寻路策略44-45
• 3.3.4 路由表更新规则45-46
• 3.3.5 多路径路由选择和数据包转发机制46-47
• 3.3.6 多路径路由算法描述47-48
• 3.3.7 复杂度分析48-50
• 第四章 模拟实验及数据分析50-64
• 4.1 实验技术介绍50-56
• 4.2 实验网络拓扑构建56-58
• 4.3 算法参数设定58-59
• 4.4 网络延迟仿真59-60
• 4.5 网络吞吐量仿真模拟60-61
• 4.6 强化参数的取值仿真实验61-64
• 第五章 结论与展望64-67
• 5.1 结论64-65
• 5.2 展望65-67
• 参考文献67-70
• 致谢70-71
• 学位论文评阅及答辩情况表71

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵蕴龙;马延龙;李香;;无线Mesh网链路不相交多路径路由策略[J];哈尔滨工程大学学报;2008年09期

2 赵玉叶;李玲娟;;一种改进的能量多路径路由协议[J];西安邮电学院学报;2009年01期

3 郑如滨;刘年生;郭晓曦;;一种适用于无线Mesh网的混合多路径路由协议[J];集美大学学报(自然科学版);2009年04期

4 王春霞;李陶深;葛志辉;;无线Mesh网络多路径路由协议设计的思路[J];广西科学院学报;2009年04期

5 杨均隆;俞鹤伟;;基于拓扑关键点的多路径路由算法[J];计算机工程与设计;2010年08期

6 赵海青;;无线Mesh网中基于负载平衡的多路径路由协议[J];微计算机信息;2011年02期

7 秦光;;多路径路由网络负载均衡算法研究[J];计算机仿真;2011年11期

8 童孟军;李光辉;徐小良;;基于分簇的能量有效多路径路由协议的研究[J];传感技术学报;2013年08期

9 李捍东;林益;杨靖;吴钦木;;基于簇和随机漫步的多路径路由算法[J];计算机测量与控制;2010年03期

10 汪泉弟;李彬;刘青松;;无线传感器网络能量多路径路由研究[J];信息与控制;2006年02期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 王春霞;李陶深;葛志辉;;无线Mesh网络多路径路由协议的研究[A];广西计算机学会2009年年会论文集[C];2009年

2 王春霞;李陶深;葛志辉;;无线Mesh网络中基于DSR的多路径路由协议研究[A];2009年中国高校通信类院系学术研讨会论文集[C];2009年

中国博士学位论文全文数据库 前7条

1 耿海军;基于路由度量的域内多路径路由研究[D];清华大学;2015年

2 安辉耀;移动自主网络中多路径路由技术研究[D];国防科学技术大学;2005年

3 于继明;无线传感器网络基于分簇的多路径路由算法研究[D];南京理工大学;2008年

4 陈发君;无线网状网络的多路径路由技术研究[D];国防科学技术大学;2011年

5 戴斌;域间多路径路由关键技术研究[D];国防科学技术大学;2011年

6 王辉;移动Ad hoc网络中多路径传输技术研究[D];中国科学技术大学;2007年

7 向阳;移动Ad Hoc网络QoS路由技术研究[D];武汉理工大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 曾诚;无线mesh网络中多路径路由算法的研究与验证[D];华中科技大学;2014年

2 王松;基于蚁群优化多路径路由算法的研究与设计[D];山东大学;2016年

3 康清华;无线多媒体传感器网络中多路径路由协议研究[D];中国矿业大学;2016年

4 杨均隆;多路径路由优化技术研究[D];华南理工大学;2010年

5 乔光毅;认知分组网中的多路径路由算法研究[D];电子科技大学;2011年

6 郑拓;基于距离能量感知的多路径路由协议研究[D];杭州电子科技大学;2011年

7 尚硕;无线Mesh网络多路径路由协议研究[D];吉林大学;2015年

8 张晓武;能量高效的无线传感器网络多路径路由协议的研究[D];北京林业大学;2014年

9 迟世杰;无线Mesh网络多路径路由技术研究[D];北京邮电大学;2010年

10 张轩;异构无线网络多路径路由策略及验证系统研究[D];南京邮电大学;2015年

，

本文编号：1040791