《基于博弈论的水下网络系统的资源分配研究》

论文摘要

近年来,随着陆上资源的开发趋近于饱和,人们逐渐将目光转移到水下中来。伴随着水下业务应用的开展,水下网络中的数据流量迅速增长。传统的水声核心网络早已处于巨大的负载压力下,难以满足用户对通信服务质量的要求。随着无线光技术的发展,声光混合网络作为更加灵活的组网结构模式,逐渐引起了专家学者们的重视。在混合网络中,无线光网络叠加在水声网络的覆盖范围下,能够用优于水声传输的数据速率为用户节点提供更好的服务。因此将水声网络中的数据流量卸载到无线光网络中进行传输,能够有效的缓解水声网络的负载压力,提高系统的吞吐量。然而当前许多网络资源分配的研究中,对水下场景的研究甚少,且没有考虑到如何经济有效的进行网络资源的分配。在本文中,我们以博弈论作为切入,展开了针对用户和运营商双方博弈策略的研究,以实现水下网络资源的合理分配。本文首先通过分析水下网络的系统需求,对系统中的通信模型、移动模型和数据传输模型三个模块进行了详细的设计,完成了对水下网络中组网结构的搭建。在此网络结构的基础上,提出一种基于拍卖博弈论的网络资源调度机制。通过拍卖,水下用户节点有机会将待传输的数据流卸载到无线光网络中,利用光链路进行传输。此算法同时考虑了用户、运营商的经济效用以及水下网络的整体性能水平,通过双方之间的博弈,最后证明得到,在实现双方效用之和最大化时,网络的整体卸载能力也同时得到了提升。在拍卖机制中,由于不断的叫价竞拍,使得用户的效用值降低。同时由于只有赢得拍卖的人才能接入到无线光网络中,导致用户的公平性降低。在这种情况下,我们又提出了基于拥挤博弈论的网络资源调度机制,解决用户效益和公平性问题。首先给出了用户效用函数,针对当前网络的链路情况决定是否接入无线光网络中。另外提出了一个传输选择决策机制,根据机制判断能否实现最优的无线光传输,做出相应的决定,让自身效用最大化。仿真结果表明,拥挤博弈的策略中,依据无线光的瞬时数据速率,能避免由于数据流的过度卸载,带来的冲突碰撞问题。在保证服务质量的情况下,最大限度的提高网络性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 研究背景和意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 水下无线通信组网
•     1.2.2 水下通信网络的调度
•   1.3 本文主要研究内容及结构
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 论文结构
• 2 博弈论与无线网络中流量卸载机制
•   2.1 博弈论的基本概念
•     2.1.1 博弈论的分类
•     2.1.2 纳什均衡
•     2.1.3 帕累托最优
•     2.1.4 拍卖的博弈
•   2.2 网络流量卸载
•     2.2.1 流量卸载的分类
•     2.2.2 流量卸载策略的效用评估
•   2.3 本章小结
• 3 基于拍卖博弈论的水下资源分配
•   3.1 系统模型
•     3.1.1 通信模型
•     3.1.2 移动模型
•     3.1.3 数据传输模型
•   3.2 基于拍卖博弈论的水下资源调度机制
•     3.2.1 CO和AUV的效用
•     3.2.2 AGT机制的设计
•     3.2.3 AGT机制下无线光网络卸载潜力的预测
•     3.2.4 AGT机制的分析
•   3.3 仿真计算结果分析
•   3.4 本章小结
• 4 基于拥挤博弈论的水下资源分配
•   4.1 基于拥挤博弈论的水下资源调度机制
•     4.1.1 AUV的效用
•     4.1.2 CGT机制的设计
•     4.1.3 CGT机制下无线光网络的卸载潜力预测
•     4.1.4 传输选择决策
•     4.1.5 CGT机制的分析
•   4.2 仿真计算结果分析
•   4.3 本章小结
• 5 总结与展望
•   5.1 论文内容总结
•   5.2 下一步工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 欧阳圳峰

导师: 杨婷婷,朱金善

关键词: 博弈论,资源分配,流量卸载

来源: 大连海事大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,信息科技

专业: 数学,物理学,工业通用技术及设备,电信技术

单位: 大连海事大学

分类号: TN929.1;TB56;O225

DOI: 10.26989/d.cnki.gdlhu.2019.000491

总页数: 53

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