基于蚁群算法的移动Ad Hoc网络路由算法研究

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移动Ad Hoc网是由一组带有无线通信装置的移动终端节点组成的一个多跳的、临时的、无中心、自组织的网络,可以随时随地快速构建起来的移动通信网络,网络中的每个终端可以自由移动,地位相等。动态变化的拓扑结构和带宽与能源受限等特点,使得对无线移动自组网的研究,尤其是路由协议的研究存在着巨大的挑战。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。所谓群集智能,是指单个智能个体只能完成相当简单的任务,而整个智能体种群的合作则能出色地完成复杂的任务。蚂蚁搜索食物是群集智能一个典型的例子。蚁群算法在许多组合优化问题中获得了广泛的应用。由于分布式的计算、单个智能体实现简单、支持多路径的特性,蚁群算法很适合用于Ad Hoc网络路由。路由协议是Ad Hoc网络的关键技术之一,对网络性能起着十分重要的作用。本文对Ad Hoc网络路协议设计的原理和思路进行了深入的分析和研究。介绍了现有的研究成果,给出了Ad Hoc网络路由协议的分类。采用NS2仿真工具对三种典型的路由协议(AODV、DSDV、DSR)进行仿真实验并分析其性能,验证了AODV的优势,也指出了其存在的不足。然后,对蚁群算法的基本原理和方法进行了论述,探讨了蚁群算法应用于Ad Hoc网络路由领域的可行性。基于上述研究,结合蚁群算法与Ad Hoc网络的特点,对AODV协议进行扩展,提出了一种基于蚁群算法的Ad Hoc网络路由算法(ANRBA)。算法改进了AODV路由组建和路由维护策略,具有良好的分布式特性,能为网络提供大量的冗余路径,增强了网络的抗毁性。同时通过对蚂蚁收集到的网络信息对概率路由表进行调整,使路由选择实现分布式全局优化,有效地缓解了Ad Hoc网络的拥塞问题和路由开销过大等问题。仿真结果表明,ANRBA在分组投递率、端到端平均时延、归一化路由开销等方面有优良性能,改善了网络性能。
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