移动自组网的自适应智能路由策略研究

论文摘要

移动自组网（MANETs，Mobile Ad-hoc Networks）是一种不依赖于固定基础设施的、自组织的无线网络，组网方便、快捷，已经被广泛应用于军事、公共安全、反恐维稳、灾难救助、智能交通、环境监控、应急通信等诸多领域。路由策略是确保移动自组网正常运行的关键，属于ISO（International Organizations for Standardization）提出的OSI（Open Systems Interconnection）七层模型的网络层，它的主要功能是：路径发现、路径选择与数据包转发。由于移动自组网具有无线传输、高度的动态拓扑、无中心、多跳路由等特点，因此，为MANET设计高效、稳定、可靠的路由策略成为一种挑战。针对已有移动自组网路由技术中存在的网络稳定性低的问题，充分考虑移动自组网中节点能量有限的特点，本文提出了基于蚂蚁算法的能量感知自适应智能路由算法APRA（Ant-based Power-aware Routing Algorithm）。APRA是一种模仿蚂蚁觅食行为的路由算法，充分利用人工蚂蚁搜索从源节点到目的节点的所有路径，也充分考虑网络中节点的剩余能量的公平分配使用和路径跳数，在路径选择时尽量选择跳数小、节点剩余能量大的路径，使得网络中负载分布均匀，延长了网络的生存时间，增强了网络的稳定性。通过仿真实验可知，APRA算法能够在较短的时间内找到最优路径。此外，蚂蚁算法是分布式算法，只需要网络的局部信息，具有较强的鲁棒性和自适应性。当网络的拓扑结构发生变化时，APRA算法能够利用蚂蚁的自适应性，通过动态地修改各个链路的信息素强度，及时地适应变化的拓扑结构，迅速找到新的替代路径。在2006年国务院发布的2006—2020年国家中长期科学和技术发展规划中，移动自组网被列为前沿技术。本研究属于国际前沿技术，研究成果对移动自组网的设计、应用、运行、管理与维护，具有重要的理论及应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 移动自组网的简介
• 1.1.1 移动自组网的概念
• 1.1.2 移动自组网的特点
• 1.1.3 移动自组网的发展
• 1.1.4 移动自组网的应用
• 1.2 本论文的研究内容与创新之处
• 1.3 论文结构
• 第二章 移动自组网路由协议
• 2.1 路由的概念
• 2.2 移动自组网路由协议概述
• 2.2.1 自组网路由设计面临的挑战
• 2.2.2 自组网路由协议的设计原则
• 2.2.3 自组网路由协议的性能衡量标准
• 2.3 移动自组网的常见路由协议
• 2.3.1 先应式路由协议
• 2.3.2 反应式路由协议
• 2.3.3 GPS辅助式路由协议
• 2.3.4 层次式路由协议
• 2.3.5 能量感知路由协议
• 第三章 蚂蚁算法
• 3.1 蚂蚁算法的基本原理
• 3.2 蚂蚁算法的基本模型
• 3.3 蚂蚁算法的优缺点
• 3.4 蚂蚁算法的应用
• 第四章 移动自组网的智能路由算法
• 4.1 常见的基于蚂蚁算法的移动自组网路由策略
• 4.2 基于蚂蚁算法的自适应智能路由策略
• 4.2.1 APRA的描述
• 4.2.2 APRA的实现
• 4.2.3 APRA的仿真分析
• 第五章 总结与展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录