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改进antnet算法在Ad Hoc网络路由中的应用

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计算机系统应用 2013年第11期22卷 171-175页

作者：肖军弼刘战军中国石油大学(华东)计算机与通信工程学院青岛266580

当前大部分的Ad Hoc网络路由算法在选择路由的时候都没有很好地将节点的能量状态引入到评价系统中去.针对这一问题,本文对antnet算法进行了适当改进,使其能够记忆和衡量整个路由的能量状态变化.文章详细描述了算法的数据结构,以及节点... 详细信息

当前大部分的Ad Hoc网络路由算法在选择路由的时候都没有很好地将节点的能量状态引入到评价系统中去.针对这一问题,本文对antnet算法进行了适当改进,使其能够记忆和衡量整个路由的能量状态变化.文章详细描述了算法的数据结构,以及节点选择规则和数据结构更新规则.仿真实验和结果分析表明,改进的antnet算法能够找到平均能量较高且各节点能量较稳定的路径,从而提高网络的生存时间和吞吐量.

关键词： antnet Ad Hoc网络能量状态路由算法 OMNET

Utilizing Colored Pheromones and Helping Ants for Wireless Mesh Networks Routing

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Communications and Network 2012年第1期4卷 8-17页

作者： Ehsan Ghasemkhani Rahim Alizadeh Alireza Mirzaei Nejad Kousari Department of Computer Science Islamic Azad University East Tehran (Ghiamdasht) Branch Tehran Iran Department of Mathematics Shahed University Tehran Iran

Improving routing algorithm performance not only leads to appreciate the quality of data transmission, but also increases the speed of data transfer. In this paper we propose a hybrid method which is a combination of traffic classification by the help of colored pheromones and helping ants method in the intermediate nodes. This combination increases the convergence speed and decreases the delay and Jitter in the network. Also we compare the obtained results with two known routing algorithms that are based on the ant colony.

关键词： Wireless Mesh Networks antnet Mobile Agents Network Routing Helping Ant and Colored Pheromones

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基于蚁群算法的拥塞规避与动态路由选择研究

基于蚁群算法的拥塞规避与动态路由选择研究

作者：邹立新中国民航大学

学位级别：硕士

随着Internet的快速发展，网络拥塞问题变得越来越突出，如何有效地管理带宽，充分利用网络资源，规避网络拥塞，已成为迫切需要解决的问题。蚁群算法是意大利学者***提出的一种仿生类算法，其基本思想借用了生物界的蚂蚁群体觅食机理... 详细信息

随着Internet的快速发展，网络拥塞问题变得越来越突出，如何有效地管理带宽，充分利用网络资源，规避网络拥塞，已成为迫切需要解决的问题。蚁群算法是意大利学者***提出的一种仿生类算法，其基本思想借用了生物界的蚂蚁群体觅食机理，算法显现出高度的并行性、正反馈性和鲁棒性，已成为解决复杂问题的一种有力工具。本文对如何将蚁群算法应用到网络路由算法的设计中进行了有益的探索，主要工作有：(1)阐述了蚁群算法的基本原理、模型及算法的执行步骤和实现流程，分析了各种模型的优缺点及最新的研究进展;(2)分析了当前路由算法DV路由算法和LS路由算法优缺点，阐述了蚁群路由算法的模型与特征，并将蚁群算法应用于IP网络的路由优化中;(3)提出了基于理性策略的蚁群路由算法，并进行了仿真实验，取得了较好的实验结果;(4)重构了antnet算法，并针对中国教育科研网(CERNET)，进行了仿真实验，验证了antnet算法的有效性;(5)将蚁群优化应用于移动自组网AdHoc网络路由，设计了一种扩散算法，得了较好的仿真效果，并与DSR和AODV进行了比较。

关键词：蚁群算法网络拥塞动态路由 antnet AdHoc网络 NS-2仿真

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片上网络路由算法的设计与性能评估

片上网络路由算法的设计与性能评估

作者：高滔东南大学

学位级别：硕士

如今,人类社会已进入了高度发达的信息化时代。为了满足人们对于电子产品功能丰富性与高性能的要求,多核化成为了处理器发展的重要趋势。要实现在单颗芯片中集成数十甚至数百个处理核,需要解决多个处理核之间的通信问题。片上网络技术... 详细信息

如今,人类社会已进入了高度发达的信息化时代。为了满足人们对于电子产品功能丰富性与高性能的要求,多核化成为了处理器发展的重要趋势。要实现在单颗芯片中集成数十甚至数百个处理核,需要解决多个处理核之间的通信问题。片上网络技术提供了一种高效的解决方案,业已成为学术研究的热点。片上网络的路由算法影响了片上网络几乎所有的性能指标,是NoC中一个非常重要的问题。本文首先结合片上网络相比计算机网络存在的存储空间小、排队延迟影响大、路由器之间耦合紧密三大主要特点,从控制包队列、控制包产生方式、加强因子r的计算三个方面对原本应用于计算机网络中的ntNet路由算法进行了改良使其适于在NoC中实现。然后,以片上网络模拟器Noxim为基础,对改良的antnet路由算法进行了系统级建模。此外,鉴于传统的使用合成流量进行性能评估方法精度较低,而运行实际的应用仿真速度较慢的这一实际情况,搭建了一种基于计算模型的片上网络性能评估平台,兼顾了仿真的速度与精度。本文进行了合成流量与基于计算模型的实际应用流量两类性能评估实验。在非均匀的Transpose1合成流量下,对于平均延迟饱和点与吞吐率而言,antnet路由算法相比XY路由算法提升了36.4%与31.6%,相比OE-BL路由算法提升了9.1%与7.9%。在实际应用流量下,对于负载较高的基准测试应用Ericsson Radio System　与 MWD, antnet路由算法的平均延迟相比XY路由算法降低了18%与42.8%。antnet路由算法在计算机网络中得到了较为理想的性能,本文实验结果说明面向NoC改良的antnet路由算法在片上网络中同样表现较为良好,具有一定的实际应用价值。

关键词：片上网络路由算法 antnet 系统级建模计算模型

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基于蚁群算法的理性自适应路由研究

计算机工程与科学 2006年第12期28卷 15-18页

作者：卢正鼎刘会明华中科技大学计算机科学与技术学院湖北武汉430074

动态路由是随着网络动态拓扑结构和通信流量的变化而自动调整的过程,其性能的优劣对整个网络的性能至关重要。本文介绍了基于蚁群算法对动态路由问题进行优化的理性研究,采用蚁群优化算法搜集网络最新信息,通过改进选择策略,动态更新路... 详细信息

动态路由是随着网络动态拓扑结构和通信流量的变化而自动调整的过程,其性能的优劣对整个网络的性能至关重要。本文介绍了基于蚁群算法对动态路由问题进行优化的理性研究,采用蚁群优化算法搜集网络最新信息,通过改进选择策略,动态更新路由表项和节点状态信息,解决网络的负载均衡问题,提高网络性能。

关键词：自适应路由移动Agent 蚁群算法 antnet

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考虑负载均衡的动态聚合组播研究

考虑负载均衡的动态聚合组播研究

作者：于超英山东大学

学位级别：硕士

随着INTERNET的发展,出现了许多新兴的大规模多用户网络应用,诸如音频／视频会议、网络游戏、交互式仿真等,这些应用都采用由一个源节点向多个接收节点发送数据的方式。IP组播技术是支持此种通信模式的一种高效机制。组播技术能够减少... 详细信息

随着INTERNET的发展,出现了许多新兴的大规模多用户网络应用,诸如音频／视频会议、网络游戏、交互式仿真等,这些应用都采用由一个源节点向多个接收节点发送数据的方式。IP组播技术是支持此种通信模式的一种高效机制。组播技术能够减少冗余数据在网络中的传输,节省网络资源,因而在INTERNET中得到广泛部署和应用。但是组播技术也有其局限性。当网络中同时存在大量组播组时,保存组播转发状态信息要消耗路由器的大量存储资源,并且建立和维持组播树也产生大量控制开销,给路由器造成沉重负担。由大规模组播产生的上述问题我们称之为组播扩展性问题。聚合组播技术将多个组播组聚合以共享使用一棵聚合树传输数据,不但减少了对节点资源的占用,而且同时降低了建立组播树与维持组播会话所需的控制开销,成为解决组播扩展性问题的一种较好方案。但是,随着聚合在一棵聚合树上的组播组越来越多,聚合树上的流量变大,导致出现拥塞现象,也使得传输时的延迟增加,使QoS需求难以得到满足,严重影响网络服务质量。同时,这种方式使得网络中不在树上的链路无法得到充分利用,导致网络资源的严重利用不均。针对这个问题,本文提出了采用负载均衡策略对聚合组播技术进行改进的思想,并在算法级别和协议级别分别进行了研究。本文首先提出了负载均衡度、链路拥塞率等聚合组播负载均衡衡量标准,并以其为依据设计了一种动态聚合组播算法AMLB。该算法随着组播组的动态加入和离开,对组播树进行建立,聚合,扩展,收缩,删除等操作,并且在生成原始组播树和聚合过程中都采用负载均衡策略,更加适合于真实网络环境下的多用户网络应用。仿真实验表明基于负载均衡策略的算法在保持聚合效果的同时,使网络资源得到均衡利用,网络性能得到提高。然后本文提出了一种基于antnet模型的动态聚合组播协议AMPMA,该协议通过人工蚂蚁的分布式正反馈行为实时反映网络链路负载,并采用合理的评价机制,实现聚合过程的动态负载均衡。本文使用OPNET仿真工具对AMPMA协议进行建模和仿真,实验结果表明该协议能够有效平衡网络的流量负载,减少丢包、拥塞等网络故障,具有良好的负载均衡性能。

关键词：聚合组播负载均衡蚁群算法 antnet 路由算法

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基于OPNET的组播仿真研究

基于OPNET的组播仿真研究

作者：张民山东大学

学位级别：硕士

如今,组播技术的应用越来越广泛,网络应用的要求也越来越强烈,再加上组播技术相对于单播与广播技术的巨大优势,人们日益认识到组播技术所带来的优点和好处,组播技术必将成为人们工作和生活中不可缺少的网络技术之一,其研究价值越来越凸... 详细信息

如今,组播技术的应用越来越广泛,网络应用的要求也越来越强烈,再加上组播技术相对于单播与广播技术的巨大优势,人们日益认识到组播技术所带来的优点和好处,组播技术必将成为人们工作和生活中不可缺少的网络技术之一,其研究价值越来越凸现出来。然而在组播技术的研究过程中,人们面对已经出现的种种网络技术难题,发现在现有的互联网上直接进行部属和研究组播是一件十分困难而且不现实的事。而在将协议、算法部署到网络上之前,必须评测出协议或算法的现实有效性,并且获取客观、可靠的性能参数,所以网络仿真作为一种新的网络规划和设计手段成为组播技术研究中必不可少的重要环节。网络仿真技术就是一种通过建立网络设备、链路和协议模型,并模拟网络流量的传输,从而获取网络设计或优化所需要的网络性能数据的仿真技术。它以其独有的方法对网络的规划设计提供客观、可靠的定量依据,缩短网络建设周期,提供网络建设中决策的科学性,降低网络建设的投资风险。OPNET是当今最著名的网络仿真软件,其优秀的用户界面、合理有效的三层建模机制与基于包的通讯机制为研究人员进行网络结构、设备和协议等的设计与分析提供了非常好的研究平台。本文使用OPNET对组播技术研究中的若干问题进行仿真研究,并提出了新的算法与方案。 PIM-SM是目前应用最广泛的组播路由协议。在PIM-SM中,共享树的使用使组成员的加入和离开变得简单,扩展性很好,由于只有树上的路由器才需要维持组成员信息,在路由器所需存储的状态信息的数量和路由树的总代价两个方面都具有较好的性能。如何确定共享树的根的位置,称为中心(RP)选择问题,最早由Wall提出。中心选得不好会带来高耗费、高延迟、高拥塞等网络性能问题,但中心选择问题是一个NPC问题,需要一种启发式算法。现有的算法存在的主要问题是采用贪婪思想进行搜索,容易陷入局部最优而错过全局最优解。另一方面,随着组成员的动态加入与离开,组播树的结构也会逐渐发生改变,仅凭预选的中心点无法始终保证良好的组播性能,需要适时调整中心位置并重建组播树,这称为中心迁移问题。这种要求随着网络和组的规模以及网络连通性的增加而增强。理想的RP迁移算法应该在减少费用或延迟的同时,减少冗余数据和避免丢失数据,并尽可能地对组成员透明。本文提出了一种基于禁忌搜索的RP动态重定位方法,包括一个RP选择算法和一个RP迁移算法。仿真表明算法具有良好的性能。随着网络规模的扩大,组播逐渐从单层拓扑的域内向多层拓扑的域间扩展。目前域间组播的研究还不够成熟,某些方案还处于草案阶段。PIM-SM协议从域内向域间的扩展需要借助于组播源发现协议MSDP交互域间的源信息,同时借助于MBGP获取域间路由以构造域间组播树。PIM-SM/MSDP/MBGP方案是域间组播的近期解决方案。本文在OPNET上对此方案进行了建模与仿真。另一方面,随着网络仿真技术的发展,利用网络仿真软件逼真地再现真实网络,构建对用户透明的仿真模型的需求愈来愈迫切。在网络仿真的运行中,我们希望参与其运行过程、获取相关数据,并进行分析、处理和实施必要的操作。事实上,缺少了与用户交互的接口的网络仿真软件作用非常有限,仅限于对一个固定的网络模型建模仿真,灵活性和通用性都不够。而增加了与用户交互的接口后,网络仿真软件可以模拟一个拓扑不断变化、参数任意设置、与真实网络非常接近的模拟网络。本文利用OPENT软件提供的HLA(高层体系结构)接口,将上述建立的域间组播模型扩展为一种可以进行联机交互式仿真的域间组播模型,并描述了一个联机交互实例。一方面考查了模型的准确性,一方面为今后进行规模更大、更灵活的仿真系统建模提供了新的思路。在动态网络中,由于网络流量不断变化、难以预测,而且节点、链路的失效、恢复时有发生,组播路由一直是一个非常难的问题。antnet是一种旨在解决电子通讯网络中的路由问题的蚁群优化算法,能够有效平衡网络的流量负荷,减少阻塞率与丢包率。本文在OPNET上对antnet上进行仿真建模,并在此基础上提出一种基于antnet的动态组播路由优化方案并进行仿真。结果表明该方案具有很好的性能。

关键词：组播 OPNET PIM-SM 中心选择高层体系结构 antnet

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基于蚁群优化多路径路由算法的研究与设计

基于蚁群优化多路径路由算法的研究与设计

作者：王松山东大学

学位级别：硕士

现在网络的通信流量要求越来越大,流量大、速度快以及费用低的有效传数据输方式是网络通信数据处理的关键。随着军队信息化程度越来越高,对网络的容错性和信息传输速度要求也越来越高。对于平时周边环境的雷达预警侦查以及战时的战场作... 详细信息

现在网络的通信流量要求越来越大,流量大、速度快以及费用低的有效传数据输方式是网络通信数据处理的关键。随着军队信息化程度越来越高,对网络的容错性和信息传输速度要求也越来越高。对于平时周边环境的雷达预警侦查以及战时的战场作战控制,在语音和视频多媒体的传输问题上,对网络传输的延迟和吞吐量都有较高的要求。传统网络路由算法容易造成流量拥塞,网络负载分配不均衡,从而造成对服务质量的支持不足,易引发路由震荡,无法充分利用网络拓扑资源以及网络的故障恢复能力较差,为解决上述问题,提出了均衡路由和多路径路由的概念。多路径路由就是用几条代价满足服务要求的路径(包括最短路径)来代替一条最短路径,达到流量均衡,从而提高网络吞吐量。由于网络具有特有的随机性,以及真实物理网络的分布,使得蚁群优化算法(ACO)在网络路由问题上具有独特的优势,在拓扑和流量模式上十分匹配,故ACO算法在解决网络路由问题具有很好的冗余性和容错性。antnet并不是唯一用来解决路由问题的蚁群算法,但是它是目前唯一的在测试与仿真水平上达到了一流计算性能的ACO算法。现有研究的多路径路由算法,具体可以概括为三种：一是选多条优质路径,使用其中最优路径;二是选多条优质路径并不断更新可行路径路由集,使用其中最优路径,故障立即更换路径;三是实现流量分割的多路径路由算法这是如今研究的重难。对算法参数值的设定大多从理论角度去定量,缺少某些有效规则的设定,然而这并不符合实际网络的情况。对于不同的网络拓扑或不同的服务需求,算法中参数值的大小设定也不同,而算法中的参数值直接影响着网路的实际性能。本课题就是基于蚁群优化算法进行多路径路由算法设计,采用蚁群信息素同构的路由表,数据多路径概率转发,同时利用蚂蚁寻路过程,主动测量网络延迟、队列长度、带宽、抖动、丢失率等QoS信息。利用反馈信息再动态调整满足不同需求的优化目标,修改信息素表和路由表,制定有效的规则机制来指导蚂蚁的后续迭代演化。特别是通过大量的仿真实验来设定具体参数值的大小,达到对算法性能的控制,进而达到充分利用网络拓扑,均衡各节点或链路的负载,尽力避免拥塞产生,提高网络吞吐量。

关键词：多路径路由算法蚁群算法 antnet 负载均衡

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Ad Hoc网络中多径路由方案的研究

Ad Hoc网络中多径路由方案的研究

作者：鲁晓霞长沙理工大学

学位级别：硕士

随着无线通信技术与计算机技术的高速发展,先进的无线移动网络有望得到普遍应用。由于移动Ad hoc网络具有不需要基础设施与集中式的网络管理等显著特点,近年来受到越来越多的关注,各种Ad hoc网络路由协议的提出及相关性能分析评价也相... 详细信息

随着无线通信技术与计算机技术的高速发展,先进的无线移动网络有望得到普遍应用。由于移动Ad hoc网络具有不需要基础设施与集中式的网络管理等显著特点,近年来受到越来越多的关注,各种Ad hoc网络路由协议的提出及相关性能分析评价也相应成为学术界的研究热点。本研究旨在分析Ad Hoc网络存在的问题及应用前景;系统的总结当前Ad Hoc网络中各路由协议的不足;将蚂蚁网络算法加以改进;构造一种基于改进蚂蚁网络算法的多径路由方案,并在网络仿真软件NS2下进行相关验证。具体内容包括:(1)分析移动Ad Hoc网络的特点、发展趋势和应用前景;比较移动Ad Hoc网络中单径路由和多路径路由的优劣;对几种典型协议的不足进行论述。(2)为解决蚂蚁网络算法存在聚合速度慢、在重负荷下效率不高、延迟大等缺点,在蚂蚁网络算法中引入路径数据库,将其进行优化改进,并用仿真实验证明改进算法的有效性。(3)针对当前路由协议路由开支庞大、路径使用效率不高、网络寿命不长等问题,将改进蚂蚁网络算法引入多径路由方案,采用依概率方式选择路径数据库中的路由,达到负载平衡和自适应网络的目的,并详细地从方案的提出、设计和实现这三方面阐述其实现过程。(4)为了验证改进方案的性能,将其在无线网络仿真工具NS2下进行仿真,分别从数据流、网络拓扑变化及结点个数这三方面对改进方案的性能进行分析,并与多径源路由和源路由协议进行比较。

关键词： Ad Hoc网络多径路由 DSR antnet