中南大学开题报告.docx
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中南大学开题报告
中南大学
研究生学位论文选题报告
(学位论文工作计划)
姓名:
XXX
学号:
XXXXXX
课题名称:
基于蚁群算法的改进AODV协议研究
课题来源:
其他
攻读学位:
工程专业硕士学位
指导教师:
XXX
学科专业:
软件工程
所在单位
软件学院
填表日期:
研究生院培养管理办制
一、课题来源、国内外研究现状与水平及研究意义、目的。
(附主要参考文献)
1、课题来源
近些年来,无线通信产业迅猛发展,其中无线自组织网络的发展更是实现了重大的飞跃。
与传统的蜂窝无线通信和无线局域网不同的是,无线自组网不需要预先架设基站或其他的中心设备,网络中所有的节点同时兼具路由的功能,相比于传统无线网具有组网更快速更灵活等优点。
网络路由性能决定网络性能的重要依据,近年来越来越受到国内外广大学者的关注。
研究网络的容量性能具有重要的意义:
通过分析网络路由协议,得出网络性能,提供建设更优网络的理论依据。
同时,分析网络容量也能对协议进行客观评估,为设计网络协议提供指导。
2、国内外研究现状与水平
无线自组网络发展现状:
多跳无线网络出现在20世纪70年代。
其历史可以追溯到1972年美国国防部资助的分组无线网络(PRNET)的研究项目,该项目后来演化为80年代的生存自适应无线网络(SURAN)项目。
这些项目的研究目的都是为军用服务,如为单兵、坦克、飞机等等组成网络节点在无基础设施及敌对的环境下提供分组交换网络。
当时的分组无线网络使用ALOHA和CSMA的联合方法作为媒体访问协议,以及基于距离-矢量(distance-vector)的路由协议。
SURAN网络大大提高了无线传输技术,使设备体积更小、成本更低、更节约能量;提高了对抗电子攻击的能力;其路由协议也改进为基于分层的链路状态协议,提高了可扩展性能。
到90年代初期,随着无线通信技术的发展和便携设备的普及,多跳无线网络研究出现了新的热潮,这种新型的技术慢慢为大众所知,应用也开始走向民用。
使用移动终端组成不需要基础设施的自组织网络的思想出现在两篇会议论文中。
无线自组网从上世纪70年代诞生以来,相对于其他中心制的无线网络,无线自组网的发展速度要慢很多。
但是,随着技术和需求的发展,这种新的网络机制越来越受到人们关注。
无线自组网络是真正的无线网络,它被认为是无线网络未来发展的一种重要形式。
无线自组网基于蚁群算法的路由协议研究发展现状:
在Adhoc网络中,当今大部分现存的表驱动路由和源发起按需路由协议都会带来较大的开销,因此对网络的带宽和节点的能量等都是个很大的挑战。
另一方面,由于Adhoc自身的特点,使得在有线网中的基于蚂蚁算法的路由方法并不能直接运用到无线Adhoc网络中。
最近,在这方面已经取得了一些成果[2~8]。
文献[2]提到的AntHocNet是由CdanniDiCaro、FrederickDucatelle和LucaMariaGambardella开发的一种综合的多路径算法,遵循ACO路由的原则设计。
算法同时包含了按需和主动组件。
算法不会一直维持到所有节点的路径,只在新的会话需要时建立路径。
这即由按需的路径建立过程完成:
反应的前行蚂蚁(reactiveforwardant)会从源节点出发寻找通往目标的多条路径,而回行蚂蚁则从目标返回建立路径。
路径以信息素表的形式记录,这也同样指示出其质量优劣。
此后,数据分组依据随机的方式使用信息素表,经由不同路径路由至目标节点。
在数据会话过程中,路径由主动前行蚂蚁(proactiveforwardant)探测、维护、改善。
算法对链路失效的处理包括局部路径修复和通知路径上的前面的节点。
在AntHocNet中节点按需地建立路径,在路径成功建立后,对路径的探测、维护和搜索则是主动地,这样既能减少链路失效,而有选择地进行路径维护,开销要比主动路由发现少得多。
其中文献[3,4]所提出的方法中采用类蚂蚁的移动代理,通过蚂蚁的移动,在网络内部节点中收集和发布信息以建立路由。
文献[3,4]提出的方法是基于区域信息和固定基础设施的支持的。
文中的蚂蚁只是用来向某一个方向传播,不允许波动的扩大,并且依赖于诸如存在于路由表中的路由时间戳等因素。
文献[5]介绍了一种基于蚂蚁算法的结合AODV(Adhocon-demandDistanceVector)算法的所谓Ant-AODV协议。
文献[6~8]充分利用了蚂蚁算法的特点,提出了一些优化路由的算法。
其中文献[6]ARA(Ant-Colony-BasedRoutingAlgorithm)算法由源节点发起路由发现,通过广播前向蚂蚁(forwardants)和返回后向蚂蚁(backwardants)来发现最短路由路径,然后通过数据分组的传输,更新信息素。
但ARA采用的是S-ACO(SimpleAntColonyOptimization)来维护路由,当网络的规模增大时,采用S-ACO得到的路径将不稳定。
文献[7]MABR(MobileAntsBasedRouting)算法利用了蚂蚁算法来搜寻目的节点。
但该方法由于需要在网络中确定所有节点的位置从而使得其本身很复杂。
MABR将整个网络分成若干个逻辑域,给每个域分配路由节点,是一种主动式路由方法,蚂蚁仅仅被运用来散布位置信息,网络开销大。
文献[8]ADRA(Ant-basedDistributedRouteforAdhoc)算法也是基于请求响应按需单路由算法,控制包开销和网络延迟仍然较大,反过来更加容易引起网络拥塞。
但是自组网网络路由协议的研究还存在一些问题:
(1)上文提到的这些研究以及得出的理论推导都很少考虑实际业务性能和网络协议(特别是物理层以上)的影响。
(2)研究中没有考虑到剩余能量的和网络动态拓扑结构的问题。
(3)另外在通常的仿真和分析性能中也多数未考虑实验的关系。
本文将在这些方面继续展开研究。
3、研究意义与目的:
近年来,随着无线通信技术的发展,未来无线通信系统将为用户提供无所不在的高速度高质量的通信业务。
然而,传统无线通信系统采用固定网络结构,并且与有线骨干网相连的基站必须具有较强的控制管理功能,因而它的应用仅限于设有基站和有线骨干网的地方。
而对于移动性要求较高的通信网而言,如救灾、抢险等,这种传统无线通信网络就不再适用了。
这时人们把目光投向无线多跳自组网络。
无线多跳自组网络结合了集中式与分布式组网的优势,作为一种新型的宽带无线网络架构,具有自适应性、高容错性、自组织、易架设、突发情况下能够快速组网等诸多优势,必将给宽带无线通信领域带来广阔应用前景。
在很多特殊情况下,有一种能够低价、快速、灵活架构网络的机制当然好。
但是,如果我们架构的网络,如果因为容量技术的瓶颈使性能达不到我们的需求,那再灵活的网络也不具有实用性。
例如在救灾抢险的现场,我们架构的无线自组网,如因容量问题而导致消息阻塞,延误救灾抢险的进度,带来的后果自是不言而喻。
无线自组网网络容量是评估网络性能的重要参数,我们依据网络容量,可以改进优化网络。
所以分析不同的协议、网络模型下的网络容量,对于分析无线自组网络、改进无线自组网有重要意义。
参考文献
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[51]M.Dorigoa
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