无线网状网中基于蚁群算法的多径路由的研究与实现

论文摘要

无线网状网是一种新型的无线通信网络,它采用网状的拓扑结构,具有自组织性、自愈合等特点,可提供高容量、高速率的端到端无线传输,被认为是下一代网络的主流技术。近年来,无线网状网得到了业界的广泛关注。路由是无线网状网研究与应用中的重点与难点问题之一。为更好地发挥无线网状网的性能,本文深入研究了无线网状网路由协议的关键技术问题。针对网络中的负载均衡问题,修改了蚁群算法中蚂蚁的数据结构、状态转移规则、信息素更新规则,同时增加了蚂蚁的相遇处理机制。在状态转移规则中,综合考虑了MAC缓冲区占用率和邻居节点的个数两方面的因素,不仅考虑了本地负载,还考虑了该节点的邻居节点的负载情况；在信息素更新规则中,综合考虑了链路流量、剩余带宽、距离目标节点的跳数等因素,有助于平衡网络中的负载。由于多径使用可改写代码在接收节点恢复分组,并且多径使用网络中路径的多样性增加网络里分组传输的可靠性。为提高无线网状网的可靠性,减少分组丢失率,提出一种基于蚁群算法的无线网状网多径路由算法,该算法引入了相关度的概念,修改了路径选择规则。使用NS3仿真软件对本文提出的算法进行性能测试。通过仿真实验得出本文提出的算法降低了平均端到端延迟,提高了成功传输率、拥塞控制能力和网络吞吐量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究意义
• 1.3 路由协议研究现状
• 1.4 论文的主要工作
• 1.5 本文的组织结构
• 第2章 无线网状网路由关键技术
• 2.1 无线网状网简介
• 2.1.1 无线网状网概念
• 2.1.2 无线网状网的特点
• 2.1.3 无线网状网的应用
• 2.1.4 无线网状网的设计挑战
• 2.2 无线网状网路由度量参数
• 2.2.1 跳数
• 2.2.2 每跳往返时间
• 2.2.3 预期传输次数
• 2.2.4 预期传输时间
• 2.2.5 加权累积
• 2.2.6 修正预期传输次数和有效传输次数
• 2.3 无线网状网典型路由协议
• 2.3.1 链路质量源路由协议
• 2.3.2 极端机会性协议
• 2.3.3 多信道路由协议
• 2.3.4 多信道链路质量源路由协议
• 2.3.5 多信道路由协议
• 2.3.6 联合路由与信道分配
• 2.4 多径路由技术
• 2.4.1 多径路由协议及分类
• 2.4.2 多径路由协议研究现状
• 2.4.3 多径路由面临的挑战
• 2.5 小结
• 第3章 蚁群算法概述
• 3.1 蚁群算法简介
• 3.1.1 蚁群算法的基本原理
• 3.1.2 蚁群算法的基本思想
• 3.2 蚁群算法的机制原理
• 3.3 蚁群算法的应用
• 3.4 蚁群算法的优缺点
• 3.5 小结
• 第4章 基于蚁群算法的无线网状网多径路由
• 4.1 网络模型
• 4.2 蚁群算法处理机制设计
• 4.2.1 数据结构
• 4.2.2 蚂蚁相遇处理
• 4.2.3 状态转移规则
• 4.2.4 信息素更新规则
• 4.3 基于负载均衡的路由策略设计
• 4.3.1 路由发现
• 4.3.2 路由维护
• 4.3.3 算法实现步骤
• 4.4 基于蚁群算法的多径路由算法
• 4.4.1 多径路由模型
• 4.4.2 多径路由策略设计
• 4.4.3 多径路由算法实现步骤
• 4.5 小结
• 第5章 算法仿真与性能分析
• 5.1 NS3网络仿真平台
• 5.1.1 NS3简介
• 5.1.2 NS3的关键元素
• 5.1.3 NS3模型
• 5.2 仿真环境设置
• 5.3 仿真结果与性能分析
• 5.3.1 平均端到端时延
• 5.3.2 成功传输率
• 5.3.3 控制开销
• 5.3.4 网络吞吐量
• 5.4 小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢