基于蚁群算法的Ad Hoc网络路由协议的研究

论文摘要

Ad hoc网络是由一组带有无线收发装置的移动终端组成的一个多跳临时性自治系统。这种网络可以独立工作，也可以与Internet或蜂窝无线网络连接。在无线Ad hoc网络中由于节点频繁移动造成网络结构动态变化，路由问题成为无线Adhoc网络研究与应用的关键和难点。其中网络路由协议是实现网络通信最关键、最核心的问题。良好的网络协议对于屏蔽底层的不利因素为上层提供稳定、可靠、高效的通信支持起着重要作用。本文针对Ad hoc网络中存在的节点生存时间短、传输效率低等问题，提出了一种新的基于蚁群优化和能量有效的Ad hoc网络路由协议ACOERA，该协议对网络中节点的剩余能量进行有效的平衡，提高了路由可靠性，延长了网络寿命。另外，针对现有的协议不能适应拓扑结构变化较大的网络结构，对节点发生数据拥塞后没有较好的机制进行控制等问题，提出了一种新的基于蚁群算法的路由算法AORP。该算法用路径的能量率、拥塞率、节点动态率和时延作为路由的度量标准进行路由选择。路径建立后通过蚁群优化算法动态收集路径信息进行路由表的更新，能提高网络流量的动态分配，减轻网络拥塞状况，延长网络生存时间，增强了通信网络的自适应能力。此外，以上算法均使用了NS2仿真软件进行了模拟，验证了其有效性。Ad hoc网络路由技术还存在很大的发展空间。在本文提出的算法中，蚁群算法的作用范围仅局限于网络层。以全局的方式优化各协议层的算法，让网络的各个层协同工作，将成为Ad hoc网络下一步的研究方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.3 研究内容和本文所作的工作
• 第二章 无线AD HOC网络
• 2.1 AD HOC网络的发展历史
• 2.2 AD HOC网络的特点
• 2.3 AD HOC网络的应用
• 2.4 AD HOC网络的关键技术
• 2.4.1 路由协议
• 2.4.2 媒体接入控制（MAC）协议
• 2.4.3 服务质量QoS
• 2.4.4 功率控制和节能
• 2.4.5 安全问题
• 2.4.6 网络管理
• 2.5 AD HOC网络的协议
• 2.5.1 Ad Hoc网络的体系结构
• 2.5.2 Ad hoc网络的路由协议
• 2.6 本章小结
• 第三章 新的基于蚁群算法和能量有效的AD HOC路由协议
• 3.1 蚁群算法研究
• 3.1.1 蚂蚁的生物学特征
• 3.1.2 人工蚂蚁和真实蚂蚁的异同比较
• 3.1.3 ACO元搜索算法
• 3.1.4 ACO算法的应用
• 3.2 ACOERA算法的设计
• 3.2.1 ACOERA算法模型
• 3.2.2 ACOERA算法规则
• 3.3 ACOERA路由协议的仿真与分析
• 3.3.1 NS实验仿真工具
• 3.3.2 实验参数
• 3.3.3 实验结果与分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 新的基于蚁群算法的AD HOC路由协议
• 4.1 AORP算法的设计
• 4.1.1 节点和路径参数
• 4.1.2 蚂蚁分组
• 4.1.3 概率路由表和信息素更新规则
• 4.1.4 AORP的路由发现
• 4.1.5 AORP的路由维护
• 4.2 仿真实验及结果分析
• 4.2.1 网络仿真场景设置
• 4.2.2 性能评价参数
• 4.2.3 实验分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 在读期间发表的论文