覆盖多播路由算法的设计与仿真

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覆盖多播是由终端节点和代理节点共同构成并由代理节点承担多播路由功能的逻辑网络。路由问题是覆盖多播研究中的一个关键问题。现有文献中关于覆盖多播路由的研究多为单源覆盖多播,关于多源覆盖多播路由的研究却并不多见。   具有约束条件的单源和多源覆盖多播路由问题均为NP-hard问题。此类路由问题的求解并不能在多项式时间内完成,因此求解此类问题一般采用启发式算法和人工智能算法。   本文主要研究工作为多源覆盖多播路由算法。论文的具体研究和实现工作包括以下几个方面:   (1)首先在综合分析相关工作的基础之上,提出一个多源覆盖多播路由模型(Limiteddiameter,minimumtotaldelay,minimumtotalcost,residual—balancedspanningtree,LDLCRB),并证明LDLCRB模型的判定形式为NP完全问题。其次对LDLCRB模型作一定程度的修改,从而形成一个单源覆盖多播路由模型。   (2)为LDLCRB模型设计了一个快速启发式算法,此算法能快速地求得一个较好解。相对本文的其它求解算法,启发式算法的求解时间最少。   (3)用遗传算法对LDCRB模型进行求解,分析了采用Prüfer编码的遗传算法求解生成树的优缺点,根据Prüfer编码自身的特性对遗传算法中的交叉操作进行了改进。为了保证遗传算法的种群多样性和全局收敛性,将信息熵引入到遗传算法中。基于信息熵的遗传算法在迭代后期能很好地保证种群的多样性。这两个算法能够很好地调节LDLCRB模型中三个目标函数的比重。   (4)用自适应蚁群算法对LDLCRB模型进行求解,此算法在求解时间以及最优生成树的总时延和总代价这三个性能指标上优于遗传算法。
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