基于蚁群算法的改进Ad Hoc路由协议研究

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Ad Hoc是一种多跳的、无中心的、自组织的无线网络,它既没有固定不变的拓扑结构,也没所谓的中心节点,是一种典型的动态自适应网络。由于网络常以“多跳”方式进行路由,因此也被称为多跳网络。Ad Hoc网络具备快速搭建、设备便携灵活、机动性强等诸多特点,不管存民用还是军用领域都有着广阔的应用前景。但最近的研究发现,将“跳数”作为路由标准,容易忽略了无线链路的质量,如链路的信噪比、稳定性、安全性等。此外,周期性的广播路由信息也会给网络带来过多的带宽浪费和电量消耗,不利于网络的长时间生存。存传统静态网络中,蚁群算法并不能很好地适应Ad Hoc网络,原因在于网络拓扑结构的时变性会破坏原有的转发结构,而协议本身又不具备快速修复功能。但存Ad Hoc网络中,一些应用需要主机间通过相互协作来共同完成,而蚁群技术则恰好可以提供节点间的通信传输。当蚁群算法应用存Ad Hoc网络寻路时,它存在无法同时找到多目标节点的局限性,于是研究人员提出了逆向寻路的变种解决方案。即当“前进蚂蚁”存到达接收端时,系统便会自动地复制出若干个“返回蚂蚁”并让其进行回溯。这些返回的蚂蚁并不按照“前进蚂蚁”的原路返回,而是重新进行反方向的寻路。另外,存返回蚂蚁携带的数据中增加了广播周期和节点使用频率的信息,用于对不同节点设置不同的更新周期,而不再使用统一的广播更新周期。从比较的结果可以看出,新算法存延迟、网络消耗(主要指带宽)、传输包等方面都要优于原始算法,其原因存于算法的收敛速度提高了。本文提出了基于蚁群算法的改进Ad Hoc路由协议,利用蚁群算法的自身特点改进协议的弊端。改进后稳定的数据传输使其具有较高的分组投递率,从而降低了分组重发次数。并且新算法中维持链路时间较短,有效地减少了部分断路现象的发生,降低了协议维护的费用开销。更重要的是,协议减少了周期性广播带来的带宽浪费和电量损耗,延长了网络存活时间。我们选择以NS2作为仿真上具,对其架构、仿真机制和无线管道做了详细的介绍。文章的最后,总结说明了本文的主要内容和下一步工作,以及对Ad Hoc网络蚁群优化相关研究内容的展望。
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