基于改进蚁群算法的MANET能量感知路由算法研究

论文摘要

移动自组织网络（MANET）技术是目前通信网络领域内的一项新兴技术,其中对路由协议的研究是该技术的研究热点和难点。由于MANET具有灵活的组网方式和良好的健壮性等优点,应用范围覆盖军事、工业、商业、医疗等领域,应用前景十分广阔。但由于自组网终端能量十分有限,极大的影响着MANET的网络生存期,从而限制了移动自组网技术在某些领域的应用。本文对蚁群算法的状态转移规则和信息素更新规则进行改进,提出一种基于蚁群算法的MANET能量感知路由算法——AEARA （Ant-based Energy Aware Routing Algorithm in MANETs）,该算法能更好的延长网络生存期。首先,本文对MANET的概念、国内外研究现状、选题意义做了详细的总结。随后对蚁群算法的思想、数学模型、算法步骤、优缺点及其改进思想进行了详细的论述,对蚁群算法解决MANET路由问题的优势和现有的基于蚁群算法的MANET路由算法进行了分析和总结。其次,本文把一个新能量模型添加到NS2中,对此新能量模型进行了测试和使用,此模型能方便跟踪节点在各个状态下的能量消耗,并向NS2中添加了基于蚁群算法的MANET路由协议：SWARM。在新能量模型的基础上,对协议SWARM、AOMDV、AODV、DSR做了大量的仿真实验,仿真结束后利用awk脚本详细分析了节点平均剩余能量、网络生存期以衡量上述四个协议在能量消耗均衡度方面的性能,仿真结果表明协议的网络生存期与负载有着直接的联系。最后,本文对蚁群算法的状态转移规则和信息素更新规则进行改进,分别把节点剩余能量和路径平均能量引入其中,在改进的基础上提出一种基于蚁群算法的MANET能量感知路由算法——AEARA,在NS2.34上对算法做了大量仿真分析及验证,仿真结果为10次仿真实验取平均值,并与协议SWARM和协议AOMDV做了对比,仿真结果表明,该算法在时延、网络生存期方面的性能要优于其它两个协议,但分组投递率稍逊于AOMDV协议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 MANET网络基本概念
• 1.2 MANET网络的发展历史及其国内外研究现状
• 1.2.1 MANET网络的发展历史
• 1.2.2 MANET网络的国内外研究现状
• 1.3 课题的选题意义及论文主要研究工作
• 1.3.1 课题的选题意义
• 1.3.2 论文主要研究工作及其结构安排
• 第2章 蚁群算法简介
• 2.1 蚁群算法的基本原理
• 2.1.1 蚁群算法的基本思想
• 2.1.2 蚁群算法的数学模型
• 2.1.3 蚁群算法的实现步骤
• 2.2 蚁群算法的优缺点及其改进
• 2.2.1 基本蚁群算法的优点
• 2.2.2 基本蚁群算法的缺点
• 2.2.3 基本蚁群算法的改进
• 2.3 本章小结
• 第3章 蚁群算法与MANET路由
• 3.1 蚁群算法与MANET路由
• 3.1.1 蚁群算法应用于MANET路由的优越性
• 3.1.2 蚁群MANET路由算法的分类
• 3.2 基于蚁群算法的MANET反应式路由协议
• 3.2.1 ARA协议
• 3.2.2 POSANT协议
• 3.2.3 SWARM协议
• 3.3 基于蚁群算法的MANET先验式路由协议
• 3.3.1 ARAMA协议
• 3.4 基于蚁群算法的MANET混合式路由协议
• 3.4.1 AntHocNet协议
• 3.4.2 HOPNET协议
• 3.5 本章小结
• 第4章 MANET路由协议能耗仿真分析
• 4.1 仿真工具介绍
• 4.2 新能量模型简要介绍
• 4.3 不同节点数目的网络生存期仿真分析
• 4.3.1 平均剩余能量仿真结果分析
• 4.3.2 网络生存期仿真结果分析
• 4.4 不同最大连接数目网络生存期仿真分析
• 4.4.1 仿真环境设置
• 4.4.2 仿真结果分析图
• 4.5 不同节点停留时间算法仿真及结果分析
• 4.5.1 仿真环境设置
• 4.5.2 仿真结果分析图
• 4.6 本章小结
• 第5章 一种基于蚁群优化的能量感知MANET路由算法
• 5.1 算法的主要思想
• 5.1.1 算法的主要数据结构
• 5.1.2 算法的数学规则
• 5.2 算法的具体实现过程
• 5.2.1 路由发现过程
• 5.2.2 路由维护过程
• 5.2.3 路由环路的处理过程
• 5.2.4 算法的实现步骤
• 5.3 不同节点移动速度算法仿真及结果分析
• 5.3.1 算法的仿真
• 5.3.2 算法的仿真结果分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文