基于量子遗传算法的Ad Hoc网络QoS路由协议

摘要

AdHoc网络是一种特殊的无线通信网络，网络中所有节点的地位平等，既可以作为路由器又可以作为主机。目前在AdHoc网络中，路由协议主要分为三类：先应式路由协议、按需路由协议和混合式路由协议。AdHoc网络的应用比较广泛。AdHoc网络的应用环境要求它必须提供一定的服务质量(QualityofService，QoS)保证。然而无线信道固有的特点及节点移动造成网络拓扑的频繁变化，使得在AdHoc网络中支持QoS面临许多新的困难。 本文从AdHoc网络的QoS体系结构、QoS路由、QoS信令、支持业务区分和资源预留的介质访问控制协议这四个方面出发，对近年来国内外在该方向取得的研究成果作了全面的概括总结和比较分析，系统阐述了在AdHoc网络中支持QoS的问题，并指出了现有QoS路由协议的一些不足。 目前AdHoc网络中的大多数QoS路由协议只能支持一个QoS参数。支持多参数的QoS路由是经典计算中的NP难度问题，通常采用启发式方法求解，但这些算法存在收敛慢，容易陷入局部收敛等缺陷，找到一个能够克服上述缺陷的新型启发式智能优化算法是目前的研究热点。 本文对量子遗传算法(QuantumGeneticAlgorithm，QGA)进行了研究。该算法将量子计算引入到遗传算法中，利用量子技术的并发特征使算法性能得到了提高。在此基础上，本文提出了支持多QoS参数的AdHoc路由协议，并予以仿真实现。仿真实验表明：该方法能够较好的解决多QoS约束的路由问题。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1课题背景

1.2课题来源及本人工作

1.3本文组织

第二章Ad Hoc网络中的路由协议

2.1概述

2.2路由协议的分类

2.3先应式路由协议

2.4按需路由协议

2.5混合式路由协议

2.6本章小结

第三章 Ad Hoc网络中的QoS保障

3.1 Ad Hoc中的QoS保障体系

3.1.1 QoS模型

3.1.2 QoS信令

3.1.3 QoS介质访问控制(QOS MAC)

3.2.Ad Hoc中的QoS路由协议

3.3现有QoS路由协议的不足

3.4本章小结

第四章量子遗传算法

4.1演化算法

4.2遗传算法

4.2.1遗传算法中的几个基本概念

4.2.2遗传算法的基本操作

4.2.3遗传算法求解问题的流程

4.2.4遗传算法的基本理论

4.3量子遗传算法

4.1.1量子比特编码

4.3.2量子旋转门

4.3.3量子遗传算法流程

4.4本章小结

第五章基于量子遗传算法的QoS路由协议QoSGP

5.1设计的总体思路

5.2 QoS问题的数学表述

5.3模拟环境NS

5.3.1 NS-2模拟器介绍

5.3.2 NS-2模拟的原理

5.3.3使用NS-2进行网络模拟的步骤

5.4.QoSGP路由协议的设计

5.4.1网络拓扑结构的获得

5.4.2新的染色体编码方式

5.4.3解空间的裁减

5.4.4适应度函数

5.4.5路径的维护

5.5 QoSGP路由协议的实现

5.5.1路由协议的代码实现

5.5.2路由协议的添加

5.6 QoSGP路由协议的测试

5.6.1网络节点的配置

5.6.2场景的配置

5.7实验结果

5.8参数对QoSGP协议性能的影响

5.8.1节点的半径

5.8.2节点的移动速度

5.8.3邻节点探询的时间间隔

5.9 QoSGP协议的优缺点

5.10本章小结

第六章总结与展望

6.1总结

6.2展望

6.2.1 QoS路由协议的设计

6.2.2演化算法的研究

致谢

攻读硕士学位期间的学术论文

攻读硕士学位期间参加的科研项目

参考文献