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QoS路由问题被证明是一个NP-C问题,而传统的路由算法很难有效地解决NP-C问题。该文提出了一种基于蚁群算法、用于解决带宽和时延约束问题的QoS单播路由算法,利用蚁群算法中蚂蚁通过信息素寻找最优路径的机制,并以网络吞吐量和数据报的平均时延等性能为最优的准则,来定义蚂蚁的转移概率、路由表和信息素更新方式,实现基于蚁群算法的路由选择算法.这种算法具有较强全局最优解搜索能力,较强的灵活性,以及潜在的并行性。
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第 39 卷 第 2 期 电 子 科 技 大 学 学 报 Vol.39 No.2
2010年3月 Journal of University of Electronic Science and Technology of China Mar. 2010
蚁群算法在QoS单播路由中的应用研究
岐世峰
1
,李艳华
1
,梅大成
2
(1. 攀枝花学院计算机学院 四川 攀枝花 617000; 2. 西南石油大学计算机学院 成都 610500)
【摘要】QoS路由问题被证明是一个NP-C问题,而传统的路由算法很难有效地解决NP-C问题。该文提出了一种基于蚁群
算法、用于解决带宽和时延约束问题的QoS单播路由算法,利用蚁群算法中蚂蚁通过信息素寻找最优路径的机制,并以网络
吞吐量和数据报的平均时延等性能为最优的准则,来定义蚂蚁的转移概率、路由表和信息素更新方式,实现基于蚁群算法的
路由选择算法.这种算法具有较强全局最优解搜索能力,较强的灵活性,以及潜在的并行性。
关 键 词 蚁群算法; 信息素; QoS路由; 路由算法; 转移概率
中图分类号 TP393.0 文献标识码 A doi:10.3969/j.issn.1001-0548.2010.02.025
Application Research of Ant Colony Algorithm for QoS Unicast routing
QI Shi-feng
1
, LI Yan-hua
1
, and MEI Da-cheng
2
(1. Institute of Computer, Panzhihua University Panzhihua Sichuan 617000;
2. Institute of Computer, Southwest Petroleum University Chengdu 610500)
Abstract QoS routing problem is proved to be a NP-C problem, it is very difficult to solve the NP-C
problem effectively by conventional routing algorithms. This paper puts forward an QoS unicast routing algorithm
which is based on the principle of ant colony algorithm and used to solve the problem of bandwidth and delay
constrain. The rule of ant colony algorithm that the ants find the shortest path through the laying down of
pheromone and the rule with emphasis on the maximal network throughput and the lowest average cell delay are
also used to define the transition probability of ants, routing table, and the way pheromone is updated. A detailed
routing scheme algorithm based on the ant colony algorithm is implemented. Results prove that the algorithm has
strong ability of searching an optimum solution and show its better flexibility and potential parallelism.
Key words ant colony algorithm; pheromone; QoS routing; routing algorithm; transition probability
收稿日期: 2008 - 10 - 06;修回日期:2009 - 06 - 01
基金项目:四川省科技厅应用技术研究项目基金(2008JY0114)
作者简介:岐世峰(1964 - ),男,副教授,主要从事计算机网络、人工智能方面的研究.
随着Internet的应用越来越广泛,先进的多媒体
业务层出不穷,网络路由也越来越多地被应用于多
媒体领域。为了通过网络高质量地传输多媒体信息,
美国于1996年底开始了以提高网络服务质量(quality
of service, QoS)为核心的InternetII及NGI等研究项
目。IETF也成立了专门的工作小组研究多媒体服务
质量的定义和相关标准。Internet如何提供服务质量
QoS
[1]
,即IPQoS问题,现已成为业界关注的焦点
[2]
。
传统的IP网络中路由吞吐量不够高,且没有QoS
保证。本文提出了一种基于蚁群算法的优化QoS网
络路由问题算法,实验表明该算法能有效地解决网
络路由问题。
1 路由选择常用算法
路由选择算法是网络层软件的一部分,负责确
定是否收到分组应传送的外出线路。现代计算机网
络通常使用动态路由选择算法进行路由的选择。该
算法包括距离矢量路由选择算法和链路状态路由选
择算法两种常见的动态算法。
距离矢量路由选择算法让每个路由器维护一张
表(即向量表),表中给出了到每个目的地的最佳距离
和路线,通过相邻路由器交互信息更新表的信息。
链路状态路由选择算法是一种全新的算法,它
解决了两个致使距离矢量路由选择算法消亡的主要
问题:(1) 因为延迟度量是队列长度,在选择路由时,
并没有考虑线路的带宽问题。当有些线路升级到更
高级别之后,带宽就成了重要问题。(2) 算法往往耗
去过多的时间用于记录信息。而链路状态路由算法
则很全面地考虑到了这两个问题,因此被广泛地应
用于路由选择中。
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