蚁群算法及其在Ad Hoc网络路由寻址中的应用研究

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Ad Hoc网络是一种具有高度动态拓扑结构、节点任意移动的无线自组织网络。网络灵活机动、适应环境能力强,对终端性能要求不高,不需要固定基础设施的支持,具有较强的鲁棒性、抗毁性。然而,Ad Hoc网络的特性也对路由协议提出了更高的要求。因此,如何在网络拓扑结构动态变化、无线传输带宽有限、终端使用可耗尽资源的情况下设计高效、合理、自适应的路由协议,便成为AdHoc网络发展的一个重要性的研究课题。   蚁群算法是一种从自然界中的社会性昆虫的特性受到启发,发展而来的一种群集智能的搜索算法,目前已在许多组合优化问题中获得了广泛的应用。其特有的分布式计算、单个智能体实现简单、支持多路径等优点,能够很好地满足AdHoc动态网络的路由需求。但是,为了获得更好的网络路由性能,需对已有的蚁群算法进行改进和优化才能使其更好地适用于无线Ad Hoc网络路由。因此,研究基于改进蚁群优化的Ad Hoc网络路由算法具有非常重要的理论和现实意义。   本文的主要工作包括:1)系统地概述了蚁群算法的原理和模型;2)在现有蚁群优化算法基础上提出了一种动态自适应的蚁群算法(DSACO)。DSACO算法首先通过大量实验设定影响算法性能的重要参数(α、β和ρ),当算法陷入局部最优时,通过自适应调整参数来提高全局最优解的求解质量;然后根据信息素值的不同自适应地调整各路径上的信息量强度;最后在典型的TSP问题上进行仿真验证,实验表明,该算法与基本蚁群算法相比,在收敛速度和全局寻优方面都有较大的提高。3)结合Ad Hoc网络的动态特性,把DSACO算法应用于Ad Hoc网络的路由选择中,提出了一种基于DSACO算法的Ad Hoc网络路由算法(ANRBA)。ANRBA算法把节点的负载,网络的拓扑变化和路径的时延作为路径质量的度量,将路径质量的路由表用蚁群的信息素表示;在路由发现和路由更新时,释放和更新信息素;转发概率由信息素和跳数来确定。仿真结果表明,ANRBA算法在分组投递率、平均端到端时延、归一化路由开销等方面都优于AODV算法。
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