基于遗传算法的无线Mesh网QoS路由设计与仿真

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无线Mesh网(Wireless Mesh Networks,无线网状网)是一种多跳网络,具有自组织、自配置等特点,它的网络具有可扩展性、健壮性,高带宽和高信道利用率等优势,使得它成为一种下一代无线网络的关键网络。   随着网络中实时服务需求的增加,对WMN的QoS(Quality of Service,服务质量)的保证提出更高的要求。在WMN的QoS路由中,不仅要找到源节点到目的节点的一条路径,而且应该是满足QoS约束的最优化路径,对于多QoS需求,最常用的参数主要包括:带宽(Bandwidth),时延(Delay),时延抖动(Delay_Jitter),丢包率(Packet Loss Rate),费用(Cost),跳数(Hop)等。当QoS约束条件包括两个或者两个以上的加法型度量时,该路由选择问题为NP(non-deterministicpolynomial-time hard)难问题,本文采用遗传算法来解决该问题。   本文针对WMN的QoS路由算法问题开展研究,主要完成以下工作:   1.根据WMN网络特点,设计和实现了一种基于遗传算法的QoS路由算法,并从问题建模、编码方式、综合适应度函数设计、交叉和变异算子、修复算子选择等方面进行了改进,使算法更加接近真实的网络环境,更加有效可行,最后通过仿真实验验证了该算法的有效性和收敛性。   2.针对遗传算法容易陷入局部搜索和成熟过早的问题,结合模拟退火算法思想,从避免进入局部最大值、提高解空间的全局搜索能力的角度出发,实现了混合模拟退火遗传算法,该算法结合了遗传算法和模拟退火算法的优点,并有效地克服了各自的弱点,混合模拟退火遗传算法丰富了优化过程中的搜索行为,能够增强全局最优解的搜索能力和提高搜索效率,解决单纯遗传算法的早熟问题和模拟退火算法效率不高的问题,提高其收敛到全局最优解的速度。最后通过仿真实验,并与单纯遗传算法求解结果进行对比,结果表明,混合模拟退火遗传算法是有效的和收敛的,可以解决遗传算法过早收敛的问题,也可以更好的控制算法收敛速度,提高搜索效率,在求解质量和求解速度之间得到了较好的平衡。   最后,对本文工作进行总结,并对未来工作做进一步的阐述。
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