基于GA的Ad Hoc网络多播QoS路由算法研究

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无线移动Ad Hoc网络是一种具有高度动态拓扑结构、节点任意移动的自组织多跳网络,在军事和民用领域具有广阔的应用前景。随着各类多媒体业务及实时业务的普及和推广,在Ad Hoc网络中提供QoS支持越来越重要。多播方式能够有效地减轻网络和服务器负载,改善传输性能。然而Ad Hoc网络拓扑动态变化和节点能量受限等特性,使得如何设计出满足QoS要求的多播路由成为Ad Hoc网络研究与应用的关键和难点。遗传算法(GA)是一种高度并行、全局随机寻优的新型优化搜索算法,近年来已被广泛应用于求解QoS多播路由优化问题。针对Ad Hoc网络节点频繁移动、路径稳定性差的问题,提出基于信息熵GA的多播QoS算法(EMQGA),用信息熵作为路径稳定性的度量参数选择长寿的、稳定的路径,借助遗传算法来构建一棵具有较好稳定性满足QoS约束的多播树。并对传统遗传算法的编码机制进行改进,设计了适合编码方案的交叉、变异操作,使用参数控制策略在保证全局寻优的同时帮助算法稳步收敛。针对Ad Hoc网络节点能量受限的特性,提出基于GA的能效多播QoS路由算法(BMQGA),使用遗传算法来优化满足时延和节点度约束的成本小、能量大的多播树。编码机制采用改进的ST序列拓扑编码,降低了多播树编码操作的复杂度。单点、两点交叉结合的交叉策略增加了GA种群的多样性,提高了算法的搜索能力。基于能量修复函数的变异操作,有效的平衡了多播树中节点的能量消耗,延长了网络的生存时间。利用仿真软件对算法进行了仿真实验和性能分析。理论和实验结果表明算法收敛速度快,具有较好的性能,可以找到满足QoS约束的稳定性好或剩余能量大的多播树。
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