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随着网络技术的飞速发展,当前通信网络带宽和处理能力的提高使网络能够提供更多的多媒体业务,也使得支持“点到多点”或“多点到多点”的组播通信方式成为网络支持多媒体业务的必要形式。组播路由是网络层具备的功能,组播问题的关键在于组播路由的确定,寻找简单、高效、健壮的组播路由算法一直是网络界致力研究但未完全解决的问题。另一方面,许多分布式的多媒体应用对时延、时延抖动、带宽以及包丢失率有不同的要求,这需要当前网络能够传送具有这些QoS要求的实时多媒体信息。因此,作为QoS为中心的网络体系结构中不可缺少的组成部分,基于QoS约束的组播路由算法的研究成为网络研究领域的重要内容和热点问题。
本文介绍QoS组播技术的发展背景和工作原理,综述QoS组播路由算法的研究现状,对几种典型的组播路由算法进行了剖析,对两种主要的算法(遗传算法和蚁群算法)进行了改进,并用于解决QoS组播路由问题,得到了两种新的QoS组播路由算法。相对于其它启发式算法,本文所提算法优化性能更好,得到较优解的时间更短,具有简单快速、成功率高的特点,较好地克服了已有多播路由算法中存在的计算复杂度高,计算时间过久不能实际应用的缺点。仿真实验表明改进后的算法具有良好的性能。
本文的主要研究工作如下:
1、对组播问题的基本知识进行了综述,介绍了当前解决基于QoS组播问题的各种算法,介绍了两种智能优化算法——遗传算法和蚁群算法,为后面的工作打下了基础。
2、提出了两种求解时延受限组播路由问题的组播路由算法。第一种算法是基于免疫遗传算法的组播路由算法,这种算法在传统遗传算法的全局随机搜索基础上,借鉴人工免疫中抗体的多样性保持策略,大大提高了算法的群体多样性。第二种是基于免疫蚁群算法组播路由算法,在算法中引入免疫遗传学及免疫系统中的浓度控制机制,调节蚂蚁遍历过程中的信息量分布。实验表明这两种算法平衡了收敛速度与解的多样性之间的矛盾,有效避免了早熟和停滞现象.
3、提出了用免疫遗传算法来解决基于多约束的QoS组播路由问题。通过引入惩罚函数,把多约束度量转换为单约束度量,然后用免疫遗传算法较好的解决了多约束QoS组播路由问题。