路由选择协议是有线和无线网络运行所需要的一个基本组成部分,随着微处理器计算能力的提高,使得基于IP的互联网需求,无论是在总量还是在服务类型方面,都正在增长,这种业务的增长对路由算法提出了更高的要求。路由算法不再仅仅满足于找到-条从源端到达目的端的最短路径,而是承载了更多的要求。主要表现在如何提供更好的QoS保障,也就是如何提高网络的吞吐量、有效的改善网络性能和使得网络资源得到更好的利用。因此,对于路由算法的研究正从简单寻路向优化寻路转变。 基于以上的认识,本文选择了几个领域的路由算法和应用进行了研究,具体研究内容与创新成果如下： 1.介绍和分析了当前高速通信网络中路由算法研究的热点和存在的问题。 对当前高速通信网络路由算法研究的热点领域进行了阐述,主要分析了MPLS网络的路由算法、Ad hoc网络的多路径路由算法、特定结构的Mesh网络路由算法以及多约束路由算法,对这些算法中存在的问题进行了分析。 2.创建了用于分析流媒体网络性能的信道阻力概念和模型。 高速通信网络中基于流的应用为网络性能提高起到关键作用。但是,对在流状态下的网路负载均衡度量却很少有研究。本文把流体传输模型引入到对信息流的研究中来,首次建立了信道阻力和信道阻力系数的概念,用网络信道阻力的分布来评估网络中负载的分布状况。在此基础上,建立了信道阻力的计算方法,分析并推导了路径信道阻力满足的计算关系式。并基于该关系式阐述了信道阻力的物理意义。对信道阻力模型的应用进行了说明。 3.基于信道阻力模型,提出了一种MPLS网络最小干扰选路算法。 相比较以前大部分相关研究中采用的网络最大流方法,以信道阻力为标准的最小干扰算法,可以考虑网络链路的各项参数的影响,使LSP的分布更能根据链路的综合特性避免干扰。算法以各个链路的信道阻力作为路径间干扰的度量标准,对这种求解方法的正确性进行了证明,并给出了整个通信网信道阻力的求解方法。 4.基于信道阻力模型,提出了一种Ad hoc网络多路径路由算法。 从网络的信道阻力方面对多路径路由算法进行了研究,提出了基于信道阻力的多路径流量分配方法。并在此基础上设计了一种基于链路状态的源选路由协议,协议中设计了新的链路状态参数采集和计算方法。仿真结果表明,综合考虑了各个链路状态的基于信道阻力的路由算法使得网络资源分配更均衡 5.提出了一种基于蚂蚁算法的无线Mesh网公平路由算法。 无线Mesh网的集中式网络控制结构,由位于有线网中的控制中心监测Mesh网拓扑变化和用户的性能需求,并计算从无线路由器到网关的路径。根据这一结构,提出了一种基于蚂蚁算法的带宽公平分配路由算法。该算法可以通过平衡流量负载,最大化网络利用率,并对每用户提供公平的带宽分配服务。仿真表明,该算法的结果非常接近理论最优解。 6.提出了一种满足多约束的QoS路由算法。 满足多个约束的QoS路由问题已经被证明是NP完全问题,在分析了多种路由算法的基础上,设计了一种高效的多约束路由算法。该算法采用了非线性路径长度计算方法,为提高算法的成功率,在节点的松弛过程中设计了节点动态路径长度计算,允许节点做多次松弛。为提高算法的执行效率,在节点正向松弛和反向估计过程中引入了受控路径的思想,使算法得到了优化。大量仿真表明,该算法在最短路径获取和路由发现成功率方面都有高效的表现。