基于人工免疫算法的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)傳輸性能優(yōu)化算法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，無線自組網(wǎng)等無線網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通，形成了巨大、開放、復(fù)雜的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。由于系統(tǒng)存在諸多異構(gòu)特性，如帶寬差異、不對(duì)稱信道、無線網(wǎng)絡(luò)的高隨機(jī)誤碼率、移動(dòng)性等，導(dǎo)致面向有線網(wǎng)絡(luò)的傳統(tǒng)TCP協(xié)議在應(yīng)用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境時(shí)容易出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)吞吐量下降的問題。因此，如何優(yōu)化異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)參數(shù)以提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量是近年來該領(lǐng)域的一個(gè)研究課題。針對(duì)該問題，本文從以下兩個(gè)方面開展了研究工作。
　　在面向異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的TC

2、P增強(qiáng)協(xié)議中，TCP Veno協(xié)議通過區(qū)分異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的擁塞丟包和無線誤碼丟包，使其吞吐量公式能夠基于關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的變化而較為準(zhǔn)確地預(yù)測網(wǎng)絡(luò)吞吐量的改變。如何優(yōu)化關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置是目前比較難以實(shí)現(xiàn)的問題。本文提出了基于人工免疫算法的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)參數(shù)優(yōu)化方法，網(wǎng)絡(luò)以 TCP Veno協(xié)議的吞吐量公式作為免疫算法的目標(biāo)函數(shù)，采用浮點(diǎn)數(shù)編碼方式將關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)參數(shù) RTT和丟包率 p編碼為抗體集，算法采用了免疫記憶機(jī)制提高算法的收斂速度；為避免抗體早熟現(xiàn)

3、象，采用基于親和度和濃度的選擇概率以抑制濃度高的抗體，同時(shí)采用了自適應(yīng)小波變異算子以兼顧全局搜索與局部搜索。當(dāng)算法運(yùn)行結(jié)束時(shí)，即可獲得到關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)參數(shù)組合，從而為下一步的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)吞吐量優(yōu)化工作指明了方向。
　　利用免疫算法得到的最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)組合，為了將丟包率以及 RTT等參數(shù)穩(wěn)定在最優(yōu)值附近，針對(duì)主動(dòng)隊(duì)列管理算法中存在 PID參數(shù)設(shè)置困難的問題提出了一種基于改進(jìn)免疫算法的 PID參數(shù)整定及主動(dòng)隊(duì)列管理方法。該方法利用改進(jìn)免疫算法在給

4、定的 PID參數(shù)空間內(nèi)進(jìn)行組合優(yōu)化搜索，求得使以誤差絕對(duì)值積分(ITAE)的性能優(yōu)化函數(shù)最小的一組 PID控制器參數(shù)，將該 PID控制器作用于網(wǎng)絡(luò)的 TCP/AQM模型中，穩(wěn)定隊(duì)列長度，以優(yōu)化丟包概率。改進(jìn)的 PID主動(dòng)隊(duì)列管理方法的響應(yīng)速度快，能夠使網(wǎng)絡(luò)快速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)?；?Matlab的仿真結(jié)果表明，基于改進(jìn)免疫算法的 PID主動(dòng)隊(duì)列管理方法與常規(guī) PID主動(dòng)隊(duì)列管理方法相比，在正常 TCP業(yè)務(wù)流和突發(fā) TCP業(yè)務(wù)流的沖擊兩種情況