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蚁群算法在VANET路由协议的应用研究

作　者: 余建发
导　师: 李双庆
学　校: 重庆大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: VANET 蚁群算法 路由协议 信息熵 车辆移动模型
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 82次
引　用: 0次
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内容摘要


当前,在国家提出物联网发展战略的背景下,越来越多非传统网络吸引了人们的目光。其中,车载自组网(VANET)作为一种新型的无线移动网络渐渐地走入人们的日常生活。本文在深入研究VANET的网络特性和车辆的移动模型的基础之上,结合启发式智能算法的原理和思想,把蚁群算法应用于VANET的路由协议中。并且分析了蚁群算法的缺点,尤其是其存在的路径退化和信息素更新问题,引入了信息熵对蚁群算法进行改进。最后将改进的E-ACO算法应用于VANET路由算法,并在仿真平台上验证可行性和有效性。论文主要开展的工作如下:①研究VANET网络的特性和经典无线移动网络中路由协议的原理。分析了在VANET应用场景中,设计路由算法时应该重点考虑的因素。研究现有的车辆移动模型,并分析了各种模型的适用场景和优缺点。②研究蚁群算法的原理,重点分析算法的多智能Agent协作的特点以及算法的正反馈机制。并在此基础上,研究了蚁群算法与无线移动网络的契合点,同时研究了蚁群算法在自组网中的经典应用。③提出了一种改进的蚁群算法E-ACO。通过引入作为度量不确定性的信息熵,从而改善信息素更新的机制。分析E-ACO算法的有效性和收敛性。通过数学实验验证正确性,并与两种传统的信息素更新机制进行对比,E-ACO算法具有更快的收敛时间和较好的自适应性。④实现E-ACO算法在VANET路由协议中的应用。由于在VANET应用场景中,网络节点移动性强,所以传统蚁群算法中的正反馈机制失灵。高浓度信息素节点移出VANET时,会造成网络的局部瘫痪。结合E-ACO算法设计的路由算法在网络拓扑变化频繁的情况下,能仍保持快速的路由收敛和稳定的端到端时延。⑤在车辆移动仿真平台Sumo和网络通信仿真平台NS-2的结合下,对该路由算法进行仿真实验。通过分析实验结果,并与经典的无线移动自组网路由算法相对比,可以看出改进过后路由算法在分组的平均交付率,路由算法的开销,以及端到端的时延方面有一定的优越性。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 绪论  8-12
  1.1 研究背景  8
  1.2 国内外研究现状  8-10
  1.3 研究意义和目的  10-11
  1.4 论文工作概述和结构  11-12
2 VANET 相关技术研究  12-19
  2.1 引言  12
  2.2 VANET 路由协议概述  12-14
    2.2.1 VANET 网络的特性  12-13
    2.2.2 路由算法目标及评价  13-14
  2.3 VANET 路由协议分类  14-15
    2.3.1 基于拓扑的路由协议  14-15
    2.3.2 基于位置信息的路由协议  15
    2.3.3 基于地图的路由协议  15
  2.4 车辆的移动模型的研究  15-18
    2.4.1 随机运动模型  15-16
    2.4.2 真实节点运动模型  16-18
    2.4.3 交通流仿真模型研究  18
  2.5 本章小结  18-19
3 蚁群算法在路由协议中的应用  19-27
  3.1 蚁群算法的概述  19-24
    3.1.1 蚁群算法的提出与发展  19
    3.1.2 蚁群算法的原理  19-21
    3.1.3 蚁群算法的数学模型  21-24
  3.2 蚁群算法在无线网络路由协议中应用  24-26
    3.2.1 蚁群算法在路由领域的研究概述  24-25
    3.2.2 自组网中的蚁群算法经典应用  25-26
  3.3 本章小结  26-27
4 基于信息熵的 E-ACO 算法  27-42
  4.1 蚁群算法在VANET 下适用性分析  27-32
    4.1.1 经典蚁群算法的特点与VANET 契合  27-29
    4.1.2 经典算法的不足与传统的改进方法  29-32
  4.2 基于信息熵的改进蚁群算法  32-34
    4.2.1 信息熵的概述  32-33
    4.2.2 信息熵与VANET 应用场景的相关性  33-34
  4.3 利用信息熵改进蚁群算法  34-41
    4.3.1 改进算法的伪代码  34-35
    4.3.2 算法如何避免停滞  35-36
    4.3.3 算法如何实现收敛  36
    4.3.4 算法的自适应特点  36-37
    4.3.5 改进算法与常规解决方法的比较  37-41
  4.4 小结  41-42
5 E-ACO 算法在 VANET 路由中的应用  42-53
  5.1 路由算法的具体实现  42-46
    5.1.1 路由发现的过程  42-43
    5.1.2 路由维护的过程  43-45
    5.1.3 失效链路的处理  45-46
  5.2 仿真平台的介绍  46-47
    5.2.1 车辆移动模型的仿真平台  46-47
    5.2.2 网络通信仿真平台  47
  5.3 仿真的应用场景  47-49
  5.4 实验的数据分析  49-52
  5.5 本章小结  52-53
6 结论与展望  53-54
致谢  54-55
参考文献  55-59
附录  59
  作者在攻读学位期间发表的论文目录  59

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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