基于蚁群算法的Ad Hoc网络QoS组播路由研究

论文摘要

移动Ad Hoc网络（MANET）具有独立组建网络、无中心以及网络拓扑结构动态变化、带宽和能源受限等特点。作为一种特殊形式的移动计算机网络，可广泛应用于战场指挥、临时会议、灾难救助及其它各种军事和民用领域，有着广阔的应用前景[1]。多媒体业务的引入对于Ad Hoc网络提出了QoS组播路由的需求。QoS组播是在满足带宽、延迟、丢包率等多个QoS约束条件下进行的组播[2]。现有Ad Hoc网络QoS组播路由协议多为确定性路由，对网络拓扑结构的动态变化适应性差。如何在移动自组织网络中实现有效的组播和QoS保障是一项十分困难和具有挑战性的工作。蚁群算法是一种从自然界中的社会性昆虫的特性受到启发，发展而来的一种智能搜索算法。由于分布式的计算、单个智能体实现简单、支持多路径的特性，蚁群算法很适合用于Ad Hoc网络路由[3]。本文首先对移动Ad Hoc网络进行了分析，研究了移动Ad Hoc网络的特点、发展趋势及多播必要性，分析了目前提出的几种多播路由协议，在深入研究蚁群算法的基础上，根据移动Ad Hoc网络的特性，对蚁群算法做了有益的改进，并将改进后的蚁群算法应用在Ad Hoc网络QoS组播路由的建立和维护过程中，提出了一种基于蚁群算法的Ad Hoc网络QoS组播路由协议。NS-2仿真结果证明，该协议能依链路质量有效选择路径，创建和维护组播树，达到低时延、平衡流量的目的。同时通过对蚂蚁收集到的网络信息对概率路由表进行调整，使路由选择实现分布式全局优化，有效地缓解了Ad Hoc网络的拥塞问题和路由开销过大等问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.1.1 课题的研究背景
• 1.1.2 论文选题的目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文研究的内容
• 1.4 本论文实现的功能
• 1.5 论文的结构安排
• 2 移动 Ad Hoc 网络及组播路由技术
• 2.1 移动 Ad Hoc 网络概述
• 2.1.1 移动 Ad Hoc 网络的定义
• 2.1.2 移动 Ad Hoc 网络的体系结构
• 2.1.3 移动 Ad Hoc 网络的协议栈结构
• 2.1.4 移动 Ad Hoc 网络的特点
• 2.2 移动 Ad Hoc 网络组播路由技术
• 2.2.1 组播的概念
• 2.2.2 移动 Ad Hoc 网络组播路由的设计要求
• 2.2.3 典型的移动 Ad Hoc 网络组播路由协议分析
• 2.2.4 典型协议的分析总结
• 3 移动 Ad Hoc 网络的 QoS 保障及 QoS 路由
• 3.1 移动 Ad Hoc 网络的 QoS 保障
• 3.1.1 移动 Ad Hoc 网络中支持 QoS 面临的挑战
• 3.1.2 移动 Ad Hoc 网络 QoS 体系结构
• 3.2 移动 Ad Hoc 网络的 QoS 路由
• 3.2.1 移动 Ad Hoc 网络的 QoS 路由概述
• 3.2.2 移动 Ad Hoc 网络中实施 QoS 路由的策略
• 3.2.3 移动 Ad Hoc 网络的典型 QoS 路由协议
• 4 蚂蚁算法及其改进
• 4.1 蚁群算法简介
• 4.2 蚁群算法的基本原理
• 4.3 蚁群算法应用于移动 Ad Hoc 网络的优势
• 4.4 蚁群算法的应用改进
• 4.4.1 蚁群算法的改进方案
• 4.4.2 改进后的蚁群算法
• 5 基于蚁群算法的 Ad Hoc 网络 QoS 组播路由协议
• 5.1 ABQMRA 的基本思想
• 5.2 数据结构
• 5.2.1 节点维护的数据结构
• 5.2.2 网络中的控制报文
• 5.3 ABQMRA 的工作机制
• 5.3.1 组播路由发现过程
• 5.3.2 组播路由维护过程
• 5.3.3 组播数据发送过程
• 6 仿真试验及性能分析
• 6.1 NS2 网络仿真
• 6.1.1 NS2 仿真原理
• 6.1.2 NS2 中的无线网络
• 6.1.3 NS2 中仿真实验的方法和步骤
• 6.2 性能参数
• 6.3 仿真环境
• 6.4 仿真结果分析
• 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢