无线网状网中基于蚁群算法的多径路由的研究与实现

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。

目录

声明

摘要

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