【摘要】：隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的不斷更新,多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)并存成為信息網(wǎng)絡(luò)的重要特征。當(dāng)同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備由于各種原因進(jìn)入不同異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)時(shí),其路由協(xié)議需要適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的變化。然而,傳統(tǒng)路由機(jī)制與協(xié)議難以滿足這種動(dòng)態(tài)變化,迫切需要構(gòu)建智慧的路由機(jī)制與協(xié)議。本文基于生物啟發(fā)技術(shù),從“協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)的自主適配”研究路由機(jī)制的智慧性,從“路由協(xié)議的內(nèi)部決策”研究路由協(xié)議的智慧性,主要完成以下研究?jī)?nèi)容： (1)提出了協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)的智慧適配模型。從邏輯上將網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為數(shù)據(jù)感知平面與控制決策平面。從數(shù)據(jù)感知平面進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)特征的感知,并將獲取的感知信息沿傳輸通道從觀測(cè)節(jié)點(diǎn)向局部網(wǎng)絡(luò)、區(qū)域網(wǎng)絡(luò)以及更高層面網(wǎng)絡(luò)的控制決策節(jié)點(diǎn)匯聚�？刂茮Q策平面獲取網(wǎng)絡(luò)特征信息后,采用節(jié)點(diǎn)決策、局部決策、區(qū)域決策或更高網(wǎng)絡(luò)層面的決策,確定當(dāng)前或未來的網(wǎng)絡(luò)特征；然后,根據(jù)協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)適配算法確定所處網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該采用何種路由協(xié)議,并進(jìn)行路由協(xié)議的自主更替,以提高相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)下的通信效率。 (2)提出了絨泡菌啟發(fā)的靜態(tài)無線網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議。多頭絨泡菌在覓食過程中能夠通過形體變化找到分散的食物源,并能夠?qū)⑿误w自適應(yīng)調(diào)節(jié)為連接分散食物源的最短路徑。受此過程啟發(fā),利用無量綱分析方法將絨泡菌覓食過程的數(shù)學(xué)模型遷移到無線網(wǎng)絡(luò),將靜態(tài)無線傳感網(wǎng)絡(luò)或無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)類比為食物源,提出絨泡菌啟發(fā)的下一跳選擇模型及相應(yīng)的路由算法。通過數(shù)學(xué)方法分析得出絨泡菌啟發(fā)的下一跳選擇模型總能選擇“最優(yōu)”的節(jié)點(diǎn)作為下一跳進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā),實(shí)現(xiàn)對(duì)算法中感興趣網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的最佳均衡。 (3)提出了跨層感知的移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)混合路由協(xié)議。先應(yīng)式路由協(xié)議的發(fā)送等待時(shí)延較小但控制開銷較大,反應(yīng)式路由協(xié)議的控制開銷較小但發(fā)送等待時(shí)延較大。因此,從節(jié)點(diǎn)的角度將無線自組網(wǎng)絡(luò)從邏輯上分為域內(nèi)和域外,在域內(nèi)先應(yīng)地維護(hù)路由表,在域外反應(yīng)地維護(hù)路由表。在路由發(fā)現(xiàn)過程中,使用升級(jí)的感知螞蟻,在找到目的節(jié)點(diǎn)返回的過程中感知路徑上感興趣的參數(shù),并進(jìn)行合理累積。當(dāng)源節(jié)點(diǎn)收到多條通向目的節(jié)點(diǎn)路由時(shí),基于絨泡菌覓食模型,將發(fā)現(xiàn)路徑的累積參數(shù)看成是一跳路徑上的參數(shù),選擇一條“最優(yōu)”的路由,將路由的選擇從局部最優(yōu)(選擇下一跳)發(fā)展到全局最優(yōu)(累積的路徑參數(shù)作為一個(gè)指標(biāo)選擇路由)。 (4)提出了非可信網(wǎng)絡(luò)下的可信路由協(xié)議。上述兩種路由協(xié)議是假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)都是善意的。然而,網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)常存在自私或惡意節(jié)點(diǎn)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中存在自私或惡意節(jié)點(diǎn)時(shí),會(huì)對(duì)路由協(xié)議的性能造成嚴(yán)重影響。受免疫系統(tǒng)對(duì)外來入侵病毒、細(xì)菌處理的啟發(fā),將網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的行為類比為免疫系統(tǒng)中相關(guān)的概念和過程。通過對(duì)鄰居節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè),評(píng)價(jià)其可信度,作為路由發(fā)現(xiàn)過程的一個(gè)重要參數(shù)。然后,結(jié)合感知蟻群算法、絨泡菌覓食過程實(shí)現(xiàn)移動(dòng)無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的路由發(fā)現(xiàn)、路由選擇、路由優(yōu)化和路由維護(hù)等過程,構(gòu)建非可信網(wǎng)絡(luò)下的可信路由協(xié)議。 (5)提出了支持資源動(dòng)態(tài)適配的可重構(gòu)路由協(xié)議。面向未來信息網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)研究是當(dāng)前的一個(gè)熱點(diǎn)。例如,智慧協(xié)同網(wǎng)絡(luò)就是一種面向未來信息網(wǎng)絡(luò)的新型網(wǎng)絡(luò)體系,它提出了“三層”、“兩域”的結(jié)構(gòu)模型。在智慧協(xié)同網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)模型下,不僅需要考慮某個(gè)具體任務(wù)的路由,而且需要同時(shí)考慮族群內(nèi)所有任務(wù)的路由�；诮q泡菌覓食機(jī)制,將族群內(nèi)的每個(gè)資源作為一個(gè)食物源,將任務(wù)類比為連接食物源的管形體,選擇最合理的方案完成族群內(nèi)的所有任務(wù)。當(dāng)不能完成任務(wù)匹配時(shí),申請(qǐng)重新分配資源,構(gòu)建支持資源動(dòng)態(tài)適配的可重構(gòu)路由協(xié)議。 上述第一個(gè)研究?jī)?nèi)容從協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)適配著手研究路由機(jī)制的智慧性,后四個(gè)研究?jī)?nèi)容從協(xié)議內(nèi)部決策入手研究路由協(xié)議自身的智慧性,共同實(shí)現(xiàn)智慧路由機(jī)制與協(xié)議的研究,提高網(wǎng)絡(luò)通信的效率。
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN915.04
【圖文】：

不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的智慧路由協(xié)議，兩方面研究?jī)?nèi)容一起支持項(xiàng)目研宄目標(biāo)，各研究?jī)?nèi)容邏輯關(guān)系如圖1-1所示。 從體系架構(gòu)層面.數(shù)據(jù)感知與 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境—“網(wǎng)絡(luò)分級(jí) I協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)控制決策分離j 協(xié)同感知 決策與預(yù)測(cè) I的智慧適配 V V Y V協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)的智慧it配 ).. r . . ... . i ..上、 .... ....... ?.：.. ‘ V I▲ k 金 、k"‘~ ：實(shí)姇通信過程中由協(xié)議的奴慧性 .I% 士生物啟發(fā)的智慧路由-- 2 i k ?T %

本文編號(hào)：2756034