基于人工免疫算法的異構網(wǎng)絡傳輸性能優(yōu)化算法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡，衛(wèi)星網(wǎng)絡，無線自組網(wǎng)等無線網(wǎng)絡與傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡的互聯(lián)互通，形成了巨大、開放、復雜的異構網(wǎng)絡系統(tǒng)。由于系統(tǒng)存在諸多異構特性，如帶寬差異、不對稱信道、無線網(wǎng)絡的高隨機誤碼率、移動性等，導致面向有線網(wǎng)絡的傳統(tǒng)TCP協(xié)議在應用于異構網(wǎng)絡環(huán)境時容易出現(xiàn)網(wǎng)絡吞吐量下降的問題。因此，如何優(yōu)化異構網(wǎng)絡中的關鍵網(wǎng)絡參數(shù)以提高網(wǎng)絡吞吐量是近年來該領域的一個研究課題。針對該問題，本文從以下兩個方面開展了研究工作。
　　在面向異構網(wǎng)絡的TC

2、P增強協(xié)議中，TCP Veno協(xié)議通過區(qū)分異構網(wǎng)絡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鍵網(wǎng)絡參數(shù)的變化而較為準確地預測網(wǎng)絡吞吐量的改變。如何優(yōu)化關鍵網(wǎng)絡參數(shù)配置是目前比較難以實現(xiàn)的問題。本文提出了基于人工免疫算法的關鍵網(wǎng)絡參數(shù)優(yōu)化方法，網(wǎng)絡以 TCP Veno協(xié)議的吞吐量公式作為免疫算法的目標函數(shù)，采用浮點數(shù)編碼方式將關鍵網(wǎng)絡參數(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，同時采用了自適應小波變異算子以兼顧全局搜索與局部搜索。當算法運行結束時，即可獲得到關鍵網(wǎng)絡參數(shù)組合，從而為下一步的異構網(wǎng)絡吞吐量優(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，針對主動隊列管理算法中存在 PID參數(shù)設置困難的問題提出了一種基于改進免疫算法的 PID參數(shù)整定及主動隊列管理方法。該方法利用改進免疫算法在給

4、定的 PID參數(shù)空間內進行組合優(yōu)化搜索，求得使以誤差絕對值積分(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)絡的 TCP/AQM模型中，穩(wěn)定隊列長度，以優(yōu)化丟包概率。改進的 PID主動隊列管理方法的響應速度快，能夠使網(wǎng)絡快速達到穩(wěn)定狀態(tài)?；?Matlab的仿真結果表明，基于改進免疫算法的 PID主動隊列管理方法與常規(guī) PID主動隊列管理方法相比，在正常 TCP業(yè)務流和突發(fā) TCP業(yè)務流的沖擊兩種情況