基于群体智能的ABC支持型切换管理机制的设计与仿真实现

论文摘要

随着网络技术的飞速发展,Internet已经成为人们工作和生活的重要组成部分。在下一代互联网NGI (Next Generation Internet)中随时随地享受高质量的网络服务已成为人们的迫切需求,因此NGI必须支持总最佳连接ABC (Always Best Connected),提供服务质量QoS (Quality of Service)保证。基于这样的背景,本文设计了NGI中ABC支持型切换管理机制。为了确保用户以最佳方式接入网络,切换决策综合考虑了网络信息的不确定性、用户QoS需求、用户偏好、用户效用、网络供应方效用以及双方公平性等问题。NGI中的网络状态信息是不精确的,针对这一问题,本文设计了相关的网络模型和数学模型,对不精确参数进行处理。为了体现用户与网络供应商之间的公平性,引入了微观经济学中的博弈论方法,为用户和网络供应商计算效用,并利用Nash均衡来兼顾双方的利益,保证切换决策对ABC的支持,在满足QoS需求的同时,使得切换结果不仅使双方的效用最大,而且最符合用户的偏好。本文使用五种群体智能算法：基于小生境微粒群的优化算法、基于含最优变异的多微粒群算法、基于变异算子与模拟退火混合的人工鱼群算法、基于人口迁移的优化算法和基于人工生命食物链的算法,寻找最优切换决策方案,为用户挑选合适的接入点。本文基于NS2 (Network Simulator 2)平台,仿真实现了上述切换模型和算法,并进行了性能评价。仿真结果表明,本文设计的切换机制是可行和有效的,在满足用户基本QoS需求的基础上,兼顾用户对网络及供应商类型的偏好,综合考虑用户和网络供应商的利益,能够较好地支持NGI中的ABC支持型切换。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 NGI
• 1.1.1 NGI概述
• 1.1.2 NGI主要特点
• 1.1.3 NGI的关键技术
• 1.1.4 NGI面临的问题
• 1.2 总最佳连接
• 1.3 QoS
• 1.3.1 QoS概念
• 1.3.2 NGI中的QoS体系
• 1.3.3 NGI中的QoS模型
• 1.3.4 NGI中的QoS保障问题
• 1.4 切换管理
• 1.4.1 基本概念
• 1.4.2 切换触发
• 1.4.3 切换决策
• 1.5 课题来源
• 第2章 相关理论基础
• 2.1 信息不确定性
• 2.1.1 信息模糊性
• 2.1.2 信息随机性
• 2.2 决策公平性
• 2.2.1 博弈论
• 2.2.2 Nash均衡
• 2.3 层次分析法
• 2.4 多目标优化
• 第3章 NGI中ABC支持型切换管理机制设计
• 3.1 数学模型
• 3.1.1 蜂窝及服务策略刻画
• 3.1.2 移动终端刻画
• 3.1.3 QoS参数权重计算
• 3.1.4 移动终端对服务策略模糊度计算
• 3.1.5 移动终端对服务策略评价函数计算
• 3.1.6 移动终端对服务策略满意度计算
• 3.2 博弈模型
• 3.2.1 成本与定价
• 3.2.2 博弈分析
• 3.2.3 效用计算
• 3.3 单用户ABC支持型切换管理机制
• 3.3.1 单用户切换优化目标
• 3.3.2 算法流程
• 3.4 多用户ABC支持型切换管理机制
• 3.4.1 多用户切换优化目标
• 3.4.2 基于小生境微粒群算法的切换机制
• 3.4.3 基于含最优变异的多微粒群优化算法的切换机制
• 3.4.4 基于变异算子与模拟退火混合的人工鱼群算法的切换机制
• 3.4.5 基于人口迁移算法的切换机制
• 3.4.6 基于人工生命食物链算法的切换机制
• 第4章 仿真实现与性能评价
• 4.1 仿真环境
• 4.2 仿真实现
• 4.2.1 主要C++类和函数
• 4.2.2 主要Otcl类和模块
• 4.3 性能评价
• 4.3.1 拓扑用例
• 4.3.2 运行用例
• 4.3.3 基准算法
• 4.3.4 单用户切换性能评价
• 4.3.5 多用户切换性能评价
• 4.3.6 参数对算法性能的影响
• 第5章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文