基于蚂蚁网络和蜂群的自组织QoS路由机制的设计与实现

论文摘要

计算机网络规模的日益扩大,网络动态性的增加,使得现有的网络模型和路由机制受到了挑战。网络规模的扩大要求网络具有较强的自组织、自管理能力。网络的动态性要求路由机制具有分布式、自适应的特性,网络节点不维护全局信息。自组织现象普遍存在于日常生活中的很多领域,自组织系统内的实体直接地以一种分布式的点对点方式交互,每个实体的简单行为就可以形成整个系统的复杂行为,并且实体对于系统环境中的改变有较好的适应性。本文设计了一种自组织网络模型以及在该模型上的QoS路由机制,包括单播和组播；设计了一种简单的重路由机制。设计了自组织网络局部信息交互方式,设计了节点的迁移、休眠、唤醒和克隆等行为。为了适应自组织网络的特点,本文基于两种分布式的路由算法进行算法设计,分别是蚂蚁网络和蜂群算法。这两种算法都可以设计为在网络中逐跳寻路,本文设计了这两种算法的下一跳选择策略,并扩展支持QoS路由。为了降低路由时间,提高路由成功率,本文在路由算法中引入了小世界行为。本文引入了模糊数学知识描述不精确的链路参数,引入Nash均衡、Pareto最优等微观经济学方法来进行链路策略选择。本文对设计的自组织网络模型和自组织QoS路由机制在NS2平台上进行仿真,对路由路由机制进行实现。通过对仿真和实现进行性能评价,得出自组织网络模型较之传统网络模型具有很大的优越性,本文设计的路由机制具有良好的性能和实用性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 自组织网络
• 1.2 群体智能
• 1.3 QoS路由
• 1.4 课题来源
• 第2章 相关知识概述
• 2.1 自组织网络设计范型
• 2.1.1 范型一:设计达到全局属性的局部行为规则
• 2.1.2 范型二:开发隐式协调
• 2.1.3 范型三:最小化长期生存的状态信息
• 2.1.4 范型四:设计适应改变的协议
• 2.2 群体智能算法
• 2.2.1 蚂蚁网络算法
• 2.2.2 蜂群算法
• 2.3 小世界模型
• 第3章 自组织QoS路由机制的设计
• 3.1 网络模型
• 3.1.1 网络参数
• 3.1.2 网络行为设计
• 3.1.3 节点稳定度刻画
• 3.2 用户需求
• 3.2.1 单播用户需求
• 3.2.2 组播用户需求
• 3.3 链路满意度
• 3.3.1 链路参数模糊描述
• 3.3.2 满意度函数
• 3.3.3 链路满意度计算
• 3.4 效用计算和博弈分析
• 3.4.1 成本与定价
• 3.4.2 链路效用计算
• 3.4.3 博弈分析
• 3.5 路径和组播树评价
• 3.6 数学模型
• 3.6.1 单播数学模型
• 3.6.2 组播数学模型
• 3.7 小世界行为
• 3.8 自组织QoS路由算法设计
• 3.8.1 基于蚂蚁网络的自组织QoS路由算法设计
• 3.8.2 基于蜂群的自组织QoS路由算法设计
• 3.9 重路由算法设计
• 3.10 算法与模型
• 第4章 实现与性能评价
• 4.1 实现环境
• 4.1.1 NS2
• 4.1.2 原型系统
• 4.2 实现
• 4.2.1 自组织网络仿真系统实现
• 4.2.2 自组织QoS路由机制仿真实现
• 4.2.3 自组织QoS路由机制原型实现
• 4.3 性能评价
• 4.3.1 自组织网络仿真系统性能评价
• 4.3.2 自组织QoS路由机制仿真性能评价
• 4.3.3 自组织QoS路由机制原型性能评价
• 第5章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的学术论文