基于蚁群优化的Ad Hoc网络路由

论文摘要

随着Internet和移动通信技术的不断发展和进步,移动计算机已经成为当前通信与计算机科学技术一个十分活跃的话题。Ad hoc网络作为一种特殊形式的移动计算机网络,可广泛应用于军事指挥、传感器网络、一些紧急场合以及个人通信网。由于Ad hoc的网络特点,节点的频繁移动造成网络结构动态变化,路由问题成为研究与应用的关键以及难点,路由协议是该网络实现通信最关键、最核心的问题。本文在分析Ad hoc网络的特点,研究常见Ad hoc的路由协议基础上,总结了现有的路由协议中存在的一些问题,并对蚁群算法进行分析,将蚁群优化算法应用于路由协议当中,通过大量的理论分析以及相应的公式推导,最后提出两种相应的算法改进,通过仿真,该改进均能使得网络的性能获得一定的提升。本论文的主要工作如下：1.研究Ad Hoc的背景,包括Ad Hoc的特点、体系结构以及相应的关键技术,其中重点关注关键技术中的路由协议。2.对Ad Hoc的常见路由协议进行分析,包括表驱动协议和按需路由协议,其中表驱动协议有DSDV和ERP协议等,按需驱动协议有AODV、DSR、ABR、TORA协议等。3.分析基本的蚁群优化算法,对蚁群优化算法进行了描述并对其原理进行了分析,研究了蚁群优化算法在TSP问题中的应用,阐述了蚁群优化算法的实现方法,概要的介绍了一下蚁群优化算法的收敛性.。最后总结出一种“三步走”选择蚁群优化算法最优组合参数的有效方法,该方法对用蚁群优化算法解决相关领域的优化问题有一定的参考价值,这非常有利于蚁群优化算法在其它优化领域中的进一步推广和应用。4.在Ad Hoc路由介绍和蚁群优化算法分析的基础上,将蚁群优化算法加入Ad Hoc路由中,提出一种基于蚁群优化的路由算法。通过对蚁群优化的路由算法进行仿真,对网络中数据包的平均端到端的延迟（average end-to-end delay）、数据包的分组投递率（packet delivery ratio）以及网络的路由开销（routing overhead）与AODV进行了分析比较,说明该算法性能明显优于AODV算法。在对蚁群优化算法进行仿真的基础上,‘根据对算法中的参数α,β对算法全局性和收敛速度的分析,提出一种改进的蚁群优化路由算法,通过仿真表明该改进算法获得一定程度上的性能改进。分析目前大多数路由算法,大多都是以跳数最少作为选择标准,但是由于一条路径的局限性,因此第四章中提出一种基于节点剩余能量的蚁群优化路由算法,将节点剩余能量加入信息素更新中。通过仿真表明,基于剩余能量的蚁群优化路由算法能获得性能上的改进。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 Ad Hoc概述
• 1.2.1 Ad Hoc网络特点
• 1.2.2 Ad Hoc网络中的应用领域
• 1.2.3 Ad Hoc网络中的体系结构
• 1.2.4 Ad Hoc网络中的关键技术
• 1.3 选题意义及论文主要工作
• 1.3.1 选题意义
• 1.3.2 论文的主要工作
• 1.4 论文组织结构
• 第二章 无线Ad Hoc网络路由
• 2.1 Ad Hoc网络路由协议的分类
• 2.2 表驱动路由协议
• 2.2.1 DSDV协议
• 2.2.2 WRP协议
• 2.3 按需路由协议
• 2.3.1 AODV协议
• 2.3.2 DSR协议
• 2.3.3 ABR协议
• 2.3.4 TORA协议
• 2.4 Ad Hoc路由协议小结
• 第三章 蚁群算法基本原理
• 3.1 蚁群优化算法基本思想（蚂蚁觅食模拟）
• 3.2 TSP问题概述
• 3.3 蚁群优化求解TSP问题
• 3.3.1 基本蚁群算法数学模型
• 3.3.2 基本蚁群优化算法实现步骤
• 3.3.3 蚁群优化算法的收敛性
• 3.4 算法参数对最优解性能的影响
• 3.4.1 参数配置试验
• 3.4.2 试验结果分析
• 3.4.3 蚁群优化算法最优参数组合"三步走"方法
• 3.5 蚁群优化算法未来发展
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于蚁群优化的Ad Hoc路由选择算法
• 4.1 引言
• 4.2 仿真工具比较
• 4.3 基本的基于蚁群优化的Ad Hoc路由算法
• 4.3.1 算法数学模型
• 4.3.2 算法步骤
• 4.3.3 算法仿真
• 4.3.4 结果分析
• 4.4 改进的蚁群优化路由算法
• 4.4.1 算法改进理论基础
• 4.4.2 基于参数的蚁群优化算法改进
• 4.4.3 改进算法仿真
• 4.4.4 结果分析
• 4.5 基于剩余能量的蚁群优化路由算法
• 4.5.1 Ad Hoc网络分析
• 4.5.2 算法数学模型
• 4.5.3 算法仿真
• 4.5.4 结果分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结及展望
• 5.1 论文工作总结
• 5.2 下一步的工作
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 发表文章