移動(dòng)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)中基于蟻群的路由機(jī)制研究.pdf

1、隨著對(duì)等模式在有線網(wǎng)絡(luò)上取得巨大成功和無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，出現(xiàn)了一種新型網(wǎng)絡(luò)形式—移動(dòng)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)，它表現(xiàn)為一組帶有無線收發(fā)裝置的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通過多跳連接形成一個(gè)對(duì)等的自組織系統(tǒng)。移動(dòng)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)在災(zāi)難救援、多用戶協(xié)同工作等方面具有廣闊的應(yīng)用前景，引起了廣泛的關(guān)注。路由機(jī)制是移動(dòng)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)研究中的一個(gè)核心問題。如何針對(duì)移動(dòng)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)的能量受限、可能存在自私節(jié)點(diǎn)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)有效的路由機(jī)制提高網(wǎng)絡(luò)性能，是移動(dòng)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要任

2、務(wù)。
　　蟻群優(yōu)化算法由于具有自組織性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已被應(yīng)用于很多領(lǐng)域，包括移動(dòng)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)的路由機(jī)制研究。目前有很多基于蟻群優(yōu)化算法的路由機(jī)制被提出，但往往只關(guān)注于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化的特點(diǎn)，而忽略了可能存在自私節(jié)點(diǎn)、能量異構(gòu)受限等特點(diǎn)，因此在應(yīng)用于移動(dòng)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)時(shí)還存在一些問題。本文首先通過對(duì)已有蟻群路由機(jī)制的分析，提出了一個(gè)蟻群路由機(jī)制的通用架構(gòu)和基本路由流程，然后針對(duì)移動(dòng)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求多變、可能存在自私節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)能量異構(gòu)受限的特點(diǎn)，

3、分別提出了相應(yīng)的解決機(jī)制，最后將三種解決機(jī)制綜合起來構(gòu)成一個(gè)合作節(jié)能型蟻群QoS(Quality of Service，服務(wù)質(zhì)量)路由機(jī)制。主要研究成果如下:
　　(1)提出了一個(gè)蟻群路由機(jī)制的通用架構(gòu)，并在其上提出了蟻群路由的基本流程，不增加額外開銷，以用于分析蟻群路由機(jī)制的核心原理。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)無免費(fèi)午餐原則，將蟻群路由機(jī)制按其流程分成四個(gè)核心組件:路由發(fā)現(xiàn)、路由維持（包括路由失效處理），數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和信息素蒸發(fā)，詳細(xì)地討論了

4、每個(gè)組件內(nèi)的相關(guān)設(shè)置，并通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分析。
　　(2)針對(duì)移動(dòng)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求快速變化的特點(diǎn)，提出了一種多度量蟻群QoS路由機(jī)制。該機(jī)制為每個(gè)QoS度量參數(shù)設(shè)置一種信息素，根據(jù)不同的應(yīng)用需求，通過調(diào)整QoS參數(shù)的權(quán)重，以提供符合要求的路徑。仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該機(jī)制的性能。
　　(3)針對(duì)移動(dòng)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)中可能存在自私節(jié)點(diǎn)的問題，提出了一種自私節(jié)點(diǎn)檢測與懲罰型蟻群路由機(jī)制。通過允許節(jié)點(diǎn)自由表達(dá)其主觀轉(zhuǎn)發(fā)概率，路由時(shí)選擇綜合轉(zhuǎn)發(fā)概率

5、較高的節(jié)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)檢測機(jī)制;通過對(duì)節(jié)點(diǎn)的自私行為進(jìn)行懲罰，強(qiáng)迫它們提高合作度從而實(shí)現(xiàn)懲罰機(jī)制。仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該機(jī)制的性能。
　　(4)針對(duì)移動(dòng)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)能量異構(gòu)且有限的問題，提出了一種基于自感知的節(jié)能型蟻群路由機(jī)制。通過維持網(wǎng)絡(luò)連通的HELLO包，節(jié)點(diǎn)能夠了解相鄰路徑質(zhì)量和未來生存趨勢，以及相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的剩余能量等信息，從而選擇最合適的路徑，并均衡了網(wǎng)絡(luò)能量，從而延長網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間。仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該機(jī)制的性能。
　　(5)針