基于蚁群优化的自组网负载均衡路由技术的研究

摘要

移动自组网在使用上有很多优点，如可以快速部署，具有自组织功能，非常适合于军用战术环境和民用应急通信。由于自组网的特殊组织形式，固定网络和有中心无线网络的很多协议都无法直接被它采用，因而需要设计专门适用于自组网的协议。其中，路由协议是自组网设计、研究的主要技术难点。在进行路由协议的设计时，考虑到自组网的自身特点和诸多限制，负载均衡的概念被大量的引入。本论文主要研究基于负载均衡的无线自组网关键技术与算法，期望通过在路由选择时考虑网络中各节点的负载和拥塞情况，对网络进行负载均衡，减轻自组网的瓶颈及拥塞问题，使网络保持连续、高效和稳定的运行，优化网络的综合性能。 另一方面，蚁群优化算法是一种通用的分布式随机优化方法，能够大大提高系统的可靠性、鲁棒性以及增强通信网适应传输故障、突发业务等意外事件的能力，已经开始应用于通信网中进行路由的组合优化问题的求解。本文基于蚁群优化算法的优点，提出了基于蚁群优化的负载均衡路由协议(AOLR)，设计针对蚁群优化算法特有的信息素浓度的更新规则，将蚁群优化和跨层优化方法结合起来，设计信息素浓度的挥发以及针对不同的数据分组的更新模式。同时，为了进一步的解决自组网中的负载均衡问题，在AOLR中引入了准入控制规则、拥塞反向抑制规则、捷径增强规则以及噪声选路规则，通过对节点负载状态的动态感知增加节点对负载的动态适应能力。 本文在详细阐述和分析了基于蚁群优化的负载均衡路由协议(AOLR)的各种关键技术及规则后，介绍了AOLR协议的系统建模和仿真的整体框架，以及各个模块实现的功能和工作流程。通过对基于蚁群优化的负载均衡路由协议系统的仿真，从数据分组成功递交率、平均端到端时延、平均路由建立时延、路由开销等性能的仿真数据和曲线上，分别验证了该系统中的几项关键技术和算法。从仿真结果可以看出，该系统较好的改善了自组网中中普遍存在的拥塞问题、捷径问题和引入的路由开销问题等。同时，较之现有的负载均衡路由协议，在数据分组的成功递交率，平均端到端时延以及路由开销等性能上也有显著的提高。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录、缩略词表

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章引言

第二章自组网中负载均衡路由技术的研究

第三章基于蚁群优化的自组网负载均衡路由协议的设计

第四章基于蚁群优化的自组网负载均衡路由协议仿真模型

第五章基于蚁群优化的自组网负载均衡路由协议仿真及分析

第六章结束语

致谢

参考文献

作者简介