基于遗传算法的QoS组播路由

【摘要】： 随着宽带IP技术的发展，像视频会议这样的多媒体业务得到了越来越多 的应用。一方面在这些业务中，很适合用组播的方式一次性地将报文传送到多 个接收者，以节省网络资源；另一方面这些业务都是一些实时性很强的业务， 需要提供QoS保障。 在满足QoS的条件下，寻找将分组发送到一个组播组中所有成员的路径 的过程称为QoS组播路由。QoS组播路由算法是宽带IP的一项核心技术。求 解高效的QoS组播路由是开展宽带IP服务的关键所在。然而研究表明，由于 QoS组播路由带有多个QoS约束参数，因此QoS组播路由问题是一个NP完 全问题，这使得它与传统的路由过程不同，难以用经典的最短路径优先算法求 解。以前，许多研究都集中在采用启发式算法来求解该问题。然而由于这些算 法都具有较高的时间复杂度而不能满足实际应用的需要。 本文采用了基于遗传算法的QoS组播路由算法来求解该问题。遗传算法 是近年来提出的一种新型优化算法。它基于自然选择的原理，通过循环执行相 同的、简单的选择、杂交和变异三种遗传操作，并在适应度函数值的引导下对 复杂的解空间进行有效地搜索，直到获得最优的解。选择、杂交和变异是遗传 操作的三个基本遗传算子，选择和杂交完成遗传算法的大部分搜索功能，而变 异增加了遗传算法找到最优解的能力。 本算法利用树型结构的编码来表示组播树的染色体。在杂交算子的设计 上，通过对两个父代个体结合，然后再生成组播树的方法，使算法具有较好的 杂交性能。通过对该算法的仿真分析可以看出整个算法能以较快的速度求解。 在本文的最后，对该算法进行了分析，阐述了遗传算法在求解QoS组播 路由问题上的广阔前景。