（电子科学与技术专业论文）基于遗传算法的移动ip路由和性能分析.pdf

浙江大学博士学位论文 了下一跳路由中不考虑网络负载和时延可能产生拥塞的问题，优化了网络的性 能，使得网络中的带宽得到合理分配。使用矩阵编码的遗传算法进行路由技术的 研究，可以直观地表述网络中费用、负载和时延，针对不同的约束组合使用了不 同评估函数，选择了合适的选择算子，并使用了满足矩阵编码的交叉算子和变异 算子，保证了遗传算法获得了很好的收敛性，并对算法的收敛性和复杂性进行了 分析。 本文的第四章首次把遗传算法引入到移动i p 过指定点的路由中来，这集中 反映在经过移动i p 家乡代理的最短路由和反向隧道技术的数据包路由中，解决 了d i j k s t r a 算法需要分次计算的问题，通过记录遗传算法的叠代结果还可以给出 次优解路由；引入了分群和分周期的操作策略，对过指点最短路由的遗传算法进 行了改进，仿真分析表明使用该遗传算法求解过指定点的路由获得了比i n a g a k i 算法更高的成功率。 本文的第五章提出了适合基于w l a n 的移动i p 大流量移动节点在定向运动 下的网络模型，并分析了该模型的移动i p 性能，获得了丢包数与网络延时和移 动节点速度之间的关系。本模型的主要特点是考虑了定向运动下诸如列车上的专 用网络，移动节点在进行大流量通信下切换时的带宽和丢包数的性能评估，并分 析了丢包数和网络时延移动速度之间的关系，获得了相应的结论。 关键词：移动m ，遗传算法，路由，性能分析 a b s t r a c t t w o t e c h n o l o g i c a la d v a n c e si nr e c e n ty e a r sh a v er a d i c a l l ya l t e r e dt h en a t u r eo f c o m p u t i n gf o rm o s tc o m p u t e ru s e r s t h e f i r s ti sm o b i l i t y l a p t o pc o m p u t e r sn o w r e p r e s e n tt h ef a s t e s tg r o w i n gs e g m e n t o ft h ec o m p u t e rm a r k e t m o s to b s e r v e r se x p e c t t h a tl a p t o pc o m p u t e r s ，p a l m t o pc o m p u t e r s ，n e t w o r k e dp e r s o n a l ，d i g i t a la s s i s t a n t s ，a n d o t h e rs u c hm o b i l ec o m p u t e r sw i l l e v e n t u a l l yr e p r e s e n t t h e m a j o r i t y o fs t a t i o n s c o n n e c t e dt oi n t e r a c t t h ea d v a n t a g eo f m o b i l ec o m p u t i n gi st h a tu s e r sm a ya c c e s sa l l t h e i ra p p l i c a t i o n sf o ra n yl o c a t i o n ，w h e t h e rt h e ya r ei na n o t h e rb m l d i n go rad i f f e r e n t s t a t e t h es e c o n da d v a n c ei st h ew i d e s p r e a du s eo ft h ei n t e r a c tf o rc o m m u n i c a t i o n ， f i l et r a n s f e r , a n dw o r l dw i d ew e bc o n n e c t i v i t y t h i st h e s i sd e s c r i b e sh o wt or e s o l v e t h er o u t i n g p r o b l e m i nm o b i l ei p u s i n gg e n e t i ca l g o r i t h m si n c l u d i n go p t i m i z e dr o u t i n g a n dr o u t i n gv i aad e s i g n a t e dn o d es u c ha st r i a n g l er o u t i n ga n dr e v e r s et u n n e l i n g r o u t i n g a n dh o wt oe v a l u a t et h e p e r f o r m a n c e o f m o b i l ei pb a s e do nw i r e l e s sl a n t h i sp a p e rf o c u s e so nt h ef o l l o w i n gr e s e a r c hw o r k ： 1 p r o p o s e sag e n e t i ca l g o r i t h mb a s e do nm a t r i xe n c o d i n gf o rn e x th o pr o u t ew i t h l o a da n dt i m ed e l a y ； 2 p r o p o s e sag e n e t i ca l g o r i t h mf o rs h o r t e s tr o u t ev i ad e s i g n a t e dn o d e ，s o l v e st h e p r o b l e m w h i c h d i j k a s t r aa l g o r i t h mn e e dt w o t i m e so rm o r et oc o m p u t e ； 3 p r o p o s e sas c h e m eo fd i v i d i n gp o p u l a t i o n sa n dd i v i d i n gt i m ei no r d e rt oi m p r o v e t h es u c c e s sr a t i o ； 4 p r o p o s e s an e t w o r km o d e lf o rd i r e c t i o n a lm o t i o n ，p e r f o r m se v a l u a t i o nf o rm o b i l e i pb a s e do nw l a n ，a n dc o n c l u d e ss o m eu s e f u lr e s u l t s c h a p t e r 2d e t a i l st h eb a s em o b i l ei p p r i n c i p l e sw h i c h a r es i m i l a rt os p e c i f i c a t i o n s o m et e r m so nm o b i l ei pa r ed e f i n e di nt h i sc h a p t e r g e n e t i ca l g o r i t h m sa r eu s e dt o s o l v et h eo p t i m i z e dp r o b l e m s w ea p p l yg e n e t i ca l g o r i t h m si nr o u t i n gp r o b l e m so f m o b i l ei p r o u t i n gp r o b l e ms u c ha st r i a n g l er o u t i n ga n dr e v e r s et u n n e l i n g r o u t i n ga r e a n a l y z e da n dg e n e t i ca l g o r i t h m sa r ec o n n e c t e dw i t hr o m i n gp r o b l e m s c h a p t e r2a l s o d e a l sw i t he v a l u a t i n gt h e p e r f o r m a n c eo fm o b i l e i pb a s e do nw i r e l e s sl a ni n n e t w o r ks i m u l a t o r 2 ( n s 2 、 c h a p t e r 3d e a l sw i t h o p t i m i z e dr o u t i n gp r o b l e mw i t hl o a db a l a n c ea n dt i m ed e l a y g e n e t i ca l g o r i t h mw a sab a s i ca l g o r i t h mf o r o p t i m u mp r o b l e m t h er o u t i n gp r o b l e m 、i 血i o a db a l a n c ew a sd e s c r i b e da n dam o d ew a sm a d e f o ri t g e n e t i ca l g o r i t h m 讪恤 m a t r i xe n c o d i n g ，d i f f e r e n tm u t a t eo p e r a t o r , c r o s s o v e ro p e r a t o ra n ds e l e c t i o no p e r a t o r b a s e do no r d e rr a n ks e l e c t i o na l g o r i t h mw a sa p p l i e dt os o l v et h ep r o b l e m g e n e t i c a l g o r i t h mw a sa p p r o v e dt ob ec o n v e r g e n c e c o m p u t a t i o nc o m p l e x i t yw a s c a l c u l a t e d s i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h a tc o n v e r g e n c eo fg e n e t i ca l g o r i t h mb a s e do nm a t r i xi s g o o d t h er e l a t i o n b e t w e e nc o s ta n dp o p u l a t i o ns i z eo rc r o s s o v e rp r o b a b i l i t yi s a n a l y z e d t h eg e n e t i ca l g o r i t h m w i t hl o a db a l a n c ec a l ls o l v er o u t i n gp r o b l e ma n dc a b b ea p p l i e di nm o b i l ei pa n dn e x th o pr o u t e c h a p t e r4c o l l a b o r a t e so nr o u t i n gp r o b l e mv i aad e s i g n a t e dn o d e d u et o t h e e x c e l l e n tp e r f o r m a n c ei nn o n d e t e r m i r d s t i cp o l y n o m i a lp r o b l e m ，s u c ha st s p , w e c h o o s et h eg e n e t i ca l g o r i t h mt oi m p l e m e n tt r i a n g l em u t i n gi nm o b i l ei pp r o t o c 0 1 i n o r d e rt og e tt h eb e s tr o u t i n gf r o mt h ec o r r e s p o n d e n tn o d et ot h em o b i l en o d e ，w h i c h p a s s e st h em o b i l en o d e sh o m ea g e n t ，t h ep r o p o s e dm e t h o dh a sb e e ni m p r o v e db y a s e r i e so f e x p e r i m e n t s t h u s ，t h es c h e m e i st ob e p r o v e du s e f u ls t e e p l yi nt h i se s s a y , i t i si na c c o r dw i t ht h ev i e wo f c h a n g w o o ka h n c h a p t e r5p e r f o r m sas i m u l a t i v ee v a l u a t i o no fm o b i l ei pv i a n s 一2f o ras c e n a r i o c o m p r i s i n go f o n eh o m e a g e n ta n d t w of o r e i g na g e n t sb a s e do ni e e e8 0 2 1 1w i r e l e s s l a ns t a n d a r d w ed e s c r i b eam o d e lw h i c hi sa d a p t i v et od i r e c t i o n a lm o t i o ns u c ha s h i 幽s p e e dv e h i c l e w er e p r e s e n tt h eb a n d w i d t ha n dl o s sp a c k e tu n d e rc o n s t a n tb i t r a t e b r l 订a 伍c w ea l s o a n a l y z e t 1 1 er e l a t i o nb e t w e e nl o s s p a c k e t a n dt i m e d e l a y s p e e d w ee o n c l u d e t h a th a n d o f f n e c d sg o o dc o n t r o lo f s p e e da n dt i m ed e l a y k e yw o r d s ：m o b i l ei p , g e n e t i ca l g o r i t h m s ，r o u t i n g ，p e r f o r m a n c ee v a l u a t i o n 浙江大学博士学位论文 第一章绪论 1 1 移动计算机网络 随着移动通信技术和因特网的飞速发展，出现了为移动主机提供各种网络服 务的需要。在传统的计算机网络中，一方面需要借助已有的移动通信网络技术， 一方面需要针对新出现的问题开发新的网络技术。总的来说，实现计算机的可移 动性需要解决两方面的问题，一是信息在无线网络1 _ ； j 的传输问题，即无线问题； 一是用户在移动中的通信问题，即移动问题叽 为了满足计算机网络的移动性需求，需要增加网络新的功能来支持网络的移 动性，这些功能需要在不同的层次来实现。在物理层，需要提供无线传输信道和 无线接口技术。在数据链路层，需要解决多个用户无线资源的问题，实现移动计 算机在一个通信子网内自由移动的功能。在网络层需要实现计算机移动的情况下 数据数据包的正确路由、转发和接收等。在传输层，需要考虑无线和移动通信对 已有传输协议的影响。 为了满足这种需求和功能，以模拟蜂窝系统为代表的第一代移动通信技术产 生了，如a m p s 、t m c s 等；第二代移动通信为数字蜂窝系统，如g s m 、c d m a 蜂窝系统；第三代移动支持多媒体、智能服务的宽带数字网络，如w c d m a 、 c d m a 2 0 0 0 和t d s c d m a 等。 由于因特网的高速发展，用户对带宽的需求愈来愈高，也要求第三代移动通 信能够为每个无线信道提供高于2 m b p s 的实时多媒体业务，这样第三代移动通 信提供了广域网的移动性解决方案。i e e e 8 0 2 1 l 则提供了在有限范围内的无线 宽带网络，为支持计算机的移动性提供了可能。3 g 和i e e e s 0 2 1 l 由相应的组织 提供协议和标准方面的研究。 无线局域网、无线a t m 和第三代移动通信为实现移动计算机网络提供了通 浙江大学博士学位论文 信基础。移动计算机要涛问因特网这样的t c p i p 网络，还需要解决一些问题。 因特网是由很多个通信子网互连构成的网络，移动计算机要在不同的子网之间进 行通信，需要解决越区切换和漫游等问题，也就是实现主机的移动性和网络的移 动性。为了解决主机的移动性问题，国际互联网工程组( i e t f ) 成立了移动i p 工作组，并提出了移动i p 协议【2 _ l ”。 r f c2 0 0 2 3 3 4 4i pm o b i l i t ys u p p o r tf o ri p v 4 r f c 2 0 0 3i p e n c a p s u l a t i o n w i t h i ni p r f c2 0 0 4m i n i m a l e n c a p s u l a t i o nw i t h i ni p r f c2 0 0 5 a p p l i e a b i l i t ys t a t e m e n tf o ri pm o b i l i t ys u p p o r t r f c2 0 0 6t h ed e f i n i t i o n so f m a n a g e do b j e c t sf o ri pm o b i l i t ys u p p o r t u s i n gs m i v 2 r f c2 3 4 4 ，3 0 2 4r e v e r s e t u n n e l i n g f o rm o b i l ei p , r e v i s e d i 邛c2 3 5 6s u n ss k i pf i r e w a l lt r a v e r s a lf o rm o b i l ei p r f c2 7 9 4m o b i l ei pn e t w o r ka c c e s si d e n t i f i e re x t e n s i o nf o ri p v 4 r f c2 9 7 7m o b i l ei p a u t h e n t i c a t i o n ，a u t h o r i z a t i o n ，a n da c c o u n t i n g r e q u i r e m e n t s r f c3 0 1 2m o b i l ei p c h a l l e n g e r e s p o n s ee x t e n s i o n s r f c3 1 1 5m o b i l ei p v e n d o r o r g a n i z a t i o n s p e c i f i ce x t e n s i o n s 表1 - 1 有关移动i p 的r f c 文档 移动计算机通过移动通信网络接入t c p i p 网络是通过拨号网络进行连接的， 这种方式在客户端需要配置调制解调器，通过点到点的协议连接到移动网络侧的 服务器端，服务器为移动计算机通过动态主机配置协议临时分配一个i p 地址， 移动计算机通过这种方式可以与因特网连接。这种方式是通过数据链路层的解决 方案解决主机的移动性问题。 通过数据链路层解决网络移动性的方案还有使用i e e e8 0 2 1 1 1 2 , 1 3 。移动通信 2 塑兰茎堂堕主兰堡堡兰 一 系统可以提供低速率的数据通信服务，如北美c d p df i 勺最大速率为1l k b p s ，g s m 网络通过改进数据速率从9 6 k b p s 提高到1 4 4 k b p s ，g p r s 据说最高可以达到 1 0 0 k b p s ，未来的将能提供高达3 8 4 k b p s 的数据速率。对于移动通信系统来说， 无线局域网的数据速率可以达到5 4 m b p s 。这对于数据通信业务来说，前景是相 当诱人的。i e e e8 0 2 1 1 也就成为一种新兴的无线接入方式。i e e e 为此制定了解 决无线局域网物理层和数据链路层技术的相应规范。中国在2 0 0 3 年提出自己最 新的无线局域网的标准，并考虑把w a p i 部分与国际组织制订的标准进行兼容。 无线局域网技术和移动通信技术一样，为主机的移动性提供了条链路，设 备的移动对i p 层来说是不可见的。当移动计算机穿越一个路由器的时候，正在 进行中的数据业务将被迫中断，数据包无法被正确路由。另外，这利t 没有同定i p 地址的方式，在客户机n 务器的分布式程序中，它不能作为服务器使用。 所以说在数据链路层解决主机的移动性问题是不够的，单单靠数据链路层技 术不足以在全球的因特网上提供可移动性。移动i p 技术是一种在全球因特网上 提供移动功能的方案，它具有可扩展性、可靠性和安全性，并使得移动节点在切 换链路的时候仍可保持正在进行的通信。移动i p 提供了一种i p 路由机制，使移 动节点可以以一个永久的i p 地址与任何外地链路连接。 移动i p 技术在发展过程中，为了满足在各种新技术下的移动性的需求，提 出了不同的解决移动i p 的方案 i , 1 5 - 1 7 1 。其中主要的技术包括：移动i p v 4 技术， 移动i p v 6 技术，蜂窝i p 技术，层次结构的移动i p 技术，层次结构的移动i p v 6 技术，h a w a i i 技术。 在移动i p 的各种技术架构中，移动i p v 4 和移动1 p v 6 的技术被越来越多的组 织和机构认可，在未来的移动通信技术中，都将更多地支持移动i p 技术，移动 i p v 6 随着第三代移动通信技术的发展，也将被第三代移动通信支持 4 6 - 5 0 】，i p v 6 已经成为第三代移动通信必须支持的一项技术，在后3 g 或4 g 时代对移动i p 的 研究也已经开始。移动i p 技术中，如果不做特殊说明，移动i p 指的是移动i p v 4 。 浙江大学博士学位论文 体系结构优点缺点 移动i p v 4 1 】容易扩展通用的j p 技术，在移动通过家乡代理的隧道头 期问能保持通信的连续性部容余 移动i p v 6 1 5 l为下一代移动通信提供了解决方大i p 头部，在切换巾的丢 案，解决了地址缺少问题，移动包，注册容余 i p 的结构更加简化，不需要外地 代理 h m i p 1 6 1 精简的注册需要操作大量的数据包 的隧道 h m i p v 6 t 1 7 精简的注册，光滑的切换功能需要操作大量的数据包 的隧道 蜂窝i p 1 8 】短路由，无外地代理地址，半光 路由入口较多，在区域内 滑切换，使用私有地址路由有容余 h a w a i i 【1 9 1 短路由，移动i p v 4 的消息，在同路由入口较多，在区域内 一时间可以同时与多个站进行连路由有容余，私有地址不 接，光滑切换，路由绑定安全可用 表1 2 不同的i p 为基础的蜂窝网络 移动i p 技术的先进性和移动通信技术的发展，移动数据通信将成为未来通 信技术的基础。移动i p 赖以存在的基础是移动i p 的路由和已经建立的因特网的 路由技术。研究移动i p 技术就是研究移动i p 的路由技术，移动i p 的特殊技术 需要研究它的移动i p 路由的特殊性，它有三角路由和优化路由，三角路由是移 动i p 通信的基础，无论优化路由是否能够最终解决它的缺陷问题，三角路由还 是必须的。 浙江大学博士学位硷文 1 2 用遗传算法研究路由 遗传算法的产生归功于美国的m i c h i g a n 大学的h o l l a n d 在2 0 世纪6 0 年代末、 7 0 年代初的开创性工作，其本意在适应系统设计中涉及的一种基于自然演化原 理搜索机制。大约在同一时间，f o e g l 和r e c h e n b e r g 及s c h w e f e l ，引入了基于自 然演化原理的算法，演化程序和演化策略。这三种算法构成了目前演化计算领域 的三大分支，它们从不同层次、不同角度模拟自然演化原理，以达到求解问题的 目的。 h o l l a n d 不仅设计了遗传算法的模拟与操作原理，更重要的是，他运用统计 决策理论对遗传算法的搜索机制进行了理论分析，建立了著名的s c h e m a 定理和 隐含并行性原理，为遗传算法奠定了基础。在8 0 年代和9 0 年代，遗传算法迎来 了兴盛的发展时期，无论是在理论研究还是在应用研究都成了十分热门的研究课 题。基于遗传算法的机器学习、遗传算法、神经网络、模糊理论和混沌理论市日互 渗透和结合及其并行遗传算法的兴起，遗传算法出现了新的研究课题。路由选择 的遗传算法也正是在这种背景下产生的。 网络中的路由有三种：网络前缀路由、特定主机路由和缺省路由。在移动i p 出现之后，移动i p 并没有改变原来的路由机制，而是使用了原来的路由机制。 在移动i p 路由中，存在着一种特殊的路由，三角路由，它是移动i p 通信的基础。 在遗传算法对路由的研究，也是当前的一个热门课题 2 0 2 _ 7 】。众所周知，遗传算法 在解决搜索问题中，具有独特的优势，特别是在经典的t s p 4 3 , 4 4 , 4 5 1 问题中。当前 有很多关于遗传算法在路由当中的研究2 0 ，2 ”，c h a n gw o o ka h n 2 5 艉出了- 种 解决最短路由问题的遗传算法，根据他的结论，遗传算法在效率上和速度上超过 d i j k s t r a 算法。在移动i p 的路由研究中，遗传算法首次被应用到移动i p 的经过 家乡代理的路由巾，并结合了c h a n g w o o k a h n 的操作策略。在移动i p 路由中， 经过被隧道封装的数据包在因特网上是以数据包方式进行路由的，针对这种特 点，本文提出能适用于传统路由和移动i p 的基于遗传算法的路由，这种路由是 对传统的路由进行了优化，考虑了网络中的负载和网络时延因素，适合于下，跳 路由。 浙江大学博士学位论文 1 3 移动i p 的性能问题 自从移动i p 技术被提出以后，针对移动i p 技术的性能分析的研究也成为了 - 个被关注的问题 2 8 - 4 0 】。移动i p 的性能研究丰要集中在移动i p 上承载的不同业 务时的性能分析，在不同的数据链路层技术下的性能分析，在使用了优化路由的 技术下的性能分析口。特别是针对第三代移动通信技术，提出了各种移动i p 的 解决方案，并对相应的网络进行性能分析l l5 ，”】。世界上各个著名的通信公司和网 络运行商，如m o t o r o l a ，n o k i a 和d o c o m o 等，都展开了对移动i p 的网络的性能 分析，为自己支持移动i p 的网络设备和业务提供依据。这些网络仿真模型的研 究大多集中于随机运动的移动节点的网络分析模型1 1 6 , 1 7 。 移动i p 性能分析是一个重要的方面。文在基于w l a n 在n s 2 2 下进行了 仿真，该网络模型在随机运动情况下，具有一定的参考价值。本文使 = j 了定向运 动的网络参考模型，定向运动的网络上架构移动i p ，对网络的移动切换、带宽 和丢包率进行了分析。移动i p 性能分析为保证移动i p 实施，提供性能判断依据。 1 4 本文的创新点和主要工作 作者在攻读博士期间，主要从事移动i p 技术的研究，包括网络架构、移动 i p 路由及其移动i p 相关的网络管理技术、a a a 技术等，本论文的重点放在了移 动i p 技术路由和性能分析上。主要的创新点如下： 1 首次提出了基于矩阵编码的遗传算法的最低费用的下一跳路由1 ，解决了 下一跳路由中不考虑网络负载和时延可能产生拥塞的问题，优化了网络 的性能，使得网络中的带宽得到合理分配。使用矩阵编码的遗传算法进 注1 发表录用的文章： 1 y a n gj i a n j u n , w a n gy o n g ，d y n a m i cr o u t i n ga l g o r i t h mw i t hl o a db a l a n c ea n dt i m ed e l a yb a s e do i lg e n e t i c a l g o r i t h m ，p r o c e e d i n go f w c i c a2 0 0 4 ，2 0 0 4 6 ( e l 检索) 2 杨建军，冉立新，陈抗生求解带网络负载和时延的路由的遗传算法，电路与系统学撤( 录用) 3 杨建军，冉立新，陈抗生移动i p 中基于遗传算法的网络优化路由选择，浙江大学学撒( 工学版) ( 录用) 浙江大学博士学位论文 行路由技术的研究，可以直观地表述网络中费用、负载和时延，针对不 同的约束组合使用了不同评估函数，选择了合适的选择算子，并使用了 满足矩阵编码方式的交叉算子和变异算子，保证了遗传算法获得了很好 的收敛性，并对算法的收敛性和复杂性进行了分析； 2 本文首次把遗传算法引入到移动i p 过指定点的路由中米2 ，这集中反映在 经过移动i p 家乡代理的最短路由和反向隧道技术的数据包路由中，解决 了d i j k s t r a 算法需要分次计算的问题，通过记录遗传算法的叠代结果还可 以给出次优解路由； 3 引入了分群和分周期的操作策略，对过指点最短路由的遗传算法进行了 改进，仿真分析表明使用该遗传算法求解过指定点的路由获得了比 i n a g a k i 算法更高的成功率； 4 提出了适合基于w l a n 的移动i p 大流量移动节点在定向运动下的网络 模型，并分析了该模型的移动i p 性能，获得了丢包数与网络延时和移动 节点速度之间的关系。本模型的丰要特点是考虑了定向运动下诸如列车 上的专用网络，移动节点在进行大流量通信下切换时的带宽和丢包数的 性能评估，并分析了丢包数和网络时延，移动速度之问的关系，获得了相 应的结论。 1 5 本论文的安排 论文的第一章讨论了移动i p 技术的背景与发展，移动i p 中需要解决的技术， 讨论了三焦路由和优化路由各自的特点；讨论了遗传算法的研究现状和发展，提 出了用遗传算法解决移动i p 的路由问题；讨论了针对当前移动i p 的性能分析研 究现状，提出了本论文的主要创耨点，对论文的章节进行了安排。 第二章主要介绍了移动i p 的基本模型，分析了在移动i p 中存在着的三角路 注2 对应录用发表的文章： z h o n gy u ，y a n gj i a n j u n r e a l i z a t i o no fr o u t i n gi nm o b i l e1 pb a s e do n g e n e t i ca l g o r i t h m ，p m o e e d i n go f w c i c a 2 0 0 4 ，2 0 0 4 6 ( e i 榆索) 浙江大学博士学位论文 由、路由优化、隧道路由和反向隧道路由等问题，根据遗传算法特点分析了对带 网络时延、负载平衡和网络费用路由算法，过指定点的最短路由遗传算法应t ； 于 移动i p 中的意义。 由于网络中带负载平衡和网络延时的路由，在传统的路由机制中并没有考 虑，本文第三章使用遗传算法对该问题路由进行优化，引入了矩阵编码，并提出 了针对带负载平衡和网络时延的评估函数，在算法的设计中对最重要的选择算子 和交叉算子进行了分析，并从理论上证明了基于遗传算法的带负载平衡和网络延 时的路由选择的收敛性，分析了算法的复杂性。在仿真分析中给出了在考虑只有 网络时延和有网络时延与负载平衡两种情况下的仿真结果。由于遗传算法的优越 性，遗传算法在集中式路由策略对网络路由优化中具有重要的实际意义。 第四章讨论了在移动i p 中使用遗传算法来解决移动i p 特有的经过指定点的 最短路由问题，使用遗传算法来解决该问题是第一次引入到移动i p 中来，在移 动i p 中存在着过指定点的路由，在反向隧道中为了网络的安全也使用了过指定 点的路由，遗传算法可以有效地解决这一问题，d i j k s t r a 的路由算法无法一次完 成这样的路由问题，通过引入分群和分周期的操作策略，有效地提高了路由搜索 的成功率。 在本文的第五章中，对移动i p 技术与w l a n 技术进行了融合。w l a n 技术 无法解决漫游的功能，移动i p 在基于w l a n 的技术架构下，具有明显的优势。 本章的主要贡献是建立了定向运动的网络模型，该模型特别针对作定向运动的交 通工具进行设计，给出了移动i p 的带宽和丢包数的定量指标分析，并考虑了移 动节点速度和网络延时对网络性能的影响。在考虑网络模型中使用了无线双向传 播模型和自由空问模型，分析了传播模型在切换过程中对丢包数的影响。 参考文献 1 c p e r k i n s ，m o b i l ei pd e s i g n ，p r i n c i p l e sa n dp r a c t i c e s ，a d d i s o n - w e s l e yl o n g m a n 浙江大学博士学位论文 i n c 1 9 9 8 2 c p e r k i n s ，r f c2 0 0 2 ，i pm o b i l i t ys u p p o r t 3 c p e r k i n s ，r f c2 0 0 3 ，i pe n c a p s u l a t i o nw i t h i ni p 4 c p e r k i n s ，r f c2 0 0 4 ，m i n i m a le n c a p s u l a t i o nw i t h i ni p 5 d c o n g ，m h a m l e n ，c p e r k i n s ，r f c2 0 0 6 ，t h ed e f i n i t i o n so fm a n a g e do b j e c t s f o ri pm o b i l i t ys u p p o a u s i n gs m i v 2 ，1 9 9 6 6 g m o n t e n e g r o ，r f c2 3 4 4 r e v e r s et u n n e l i n g f o rm o b i l et p , 1 9 9 8 7 gm o n t e n e g r o ，vg u p t a ，r f c2 3 5 6 ，s u n ss k i pf i r e w a l lt r a v e r s a lf o rm o b i l e i p , 1 9 9 8 8 p c a l h a u n ，c e p e r k i n s ，r f c2 7 9 4 ，m o b i l ei pn e t w o r ka c c e s si d e n t i f i e r e x t e n s i o nf o ri p v 4 ，2 0 0 0 9 s g l a s s ，t h i l l e r , s j a c o b s ，c p e r k i n s ，r f c2 9 7 7 ，m o b i l ei pa u t h e n t i c a t i o n ， a u t h o r i z a t i o n ，a n da c c o u n t i n gr e q u i r e m e n t s ，2 0 0 0 1 0 c p e r k i n s ，e c a l h a u n ，r f c3 0 1 2 ，m o b i l ei pc h a l l e n g e r e s p o n s ee x t e n s i o n s ， 2 0 0 0 i i g d o m m e t y , k l e u n g ，r f c3 1 1 5 ，m o b i l e i p v e n d o r o r g a n i z a t i o n - s p e c i f i c e x t e n s i o n s ，2 0 0 1 1 2 i e e es t d8 0 2 1l a ，s u p p l e m e n tt oi e e es t a n d a r df o ri n f o r m a t i o n t e c h n o l o g y t e l e c o m m u n i c a t i o n sa n di n f o r m a t i o n e x c h a n g eb e t w e e ns y s t e m s l o c a la n d m e t r o p o l i t a n a r e a n e t w o r k s - s p e c i f i cr e q u i r e m e n t s p a r t1 l ：w i r e l e s sl a n m e d i u ma c c e s s c o n t r o l ( m a c ) a n dp h y s i c a l l a y e r ( p h y ) s p e c i f i c a t i o n s ： h i g h - s p e e dp h y s i c a ll a y e ri nt h e5g h z b a n d 1 9 9 9 1 3 i e e es t d8 0 2 1l b ，s u p p l e m e n tt oi e e es t a n d a r df o ri n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y t e l e c o m m u n i c a t i o n sa n di n f o r m a t i o ne x c h a n g eb e t w e e ns y s t e m s l o c a la n d m e t r o p o l i t a na r e an e t w o r k s s p e c i f i cr e q u i r e m e n t s p a r t1 l ：w i r e l e s sl a n m e d i u ma c c e s s c o n t r o l ( m a c ) a n dp h y s i c a ll a y e r ( p h y ) s p e c i f i c a t i o n s ： h i g h e r - s p e e dp h y s i c a ll a y e r e x t e n s i o ni nt h e2 4g h z b a n d ，1 9 9 9 1 4 r d r o m s ，d y n a m i c h o s t c o n f i g u r a t i o np r o t o c o l ，r f c 2 1 3 1 ，m a r c h1 9 9 7 1 5 c p e r k i n s ，m o b i l i t ys u p p o r ti n1 p v 6 ，d r a f tr f c ，2 0 0 0 1 6 r c a c e r e sa n dv n p a d a m a n a b h a n f a s ta n ds c a b a b l eh a n d o f f s f o rw i r e l e s s 9 塑垩查兰堕主堂垡堡塞一一一 i n t e r n e t ，m o b i c o m 9 6 1 7 c c a s t e l u c i a ，l b e l l i e r , h i e r a r c h i c a lm o b i l e1 p v 6 ，a c mm o b i l ec o m p u t i n g a n d c o m m u n i c a t i o nr e v i e w , 2 0 0 0 18 a c a m p b e l l ，j g o m e z ，c y w a n ，s k i me ta l ，d e s i g n ，i m p l e m e n t a t i o na n d e v a l u a t i o no fc e l l u a ri p , i e e ep e r s o n a lc o m m u n i c a t i o n ，a u g