基于遗传算法的QoS组播路由算法的研究与实现

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随着网络技术的飞速发展,各种实时和多媒体业务得到了越来越广泛的应用。一方面,这些业务大多采用组播来降低网络负载,提高网络资源的利用率;另一方面,这些业务都是一些实时性很强的业务,需要提供QoS保障。 在满足QoS的条件下,寻找将分组发送到一个组播组中所有成员的路径的过程称为QoS组播路由。研究表明,QoS组播路由问题是一个NP完全问题,这使得它与传统的路由过程不同,难以用经典的最短路径优先算法求解。以前,许多研究都集中在采用启发式算法来求解该问题,然而由于这些算法都具有较高的时间复杂度而不能满足实际应用的需要。 本文采用基于遗传算法的QoS组播路由算法来求解该问题。遗传算法是一种新型的优化算法,己经广泛应用于解决各种具有NP难度的问题。本算法通过改进遗传算法的结构,使其避免陷入局部极值的能力大大增强;采用树型结构编码策略,既减少了编码空间,又省略了解码操作;采用多点交叉,提高了交叉策略的性能;对强成长的个体进行变异操作,即能让多个个体进行局部搜索,形成多点爬山,不仅避免了陷入局部最优,而且加快了收敛速度。 本文重点讨论使用遗传算法解决QoS组播路由问题。首先介绍组播的概念,现存的组播路由算法和主要的组播路由协议;其次介绍QOS组播概念,并提出Qos组播路由的数学模型;然后在分析相关启发式算法和遗传算法的基础上,提出一种基于遗传算法的OoS组播路由算法,并通过C语言实现;最后,通过实例对该算法的可行性和有效性进行验证。
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