應(yīng)用博弈論改進CSMA-CA協(xié)議的研究.pdf

1、隨著人們對無線通信網(wǎng)絡(luò)的性能要求越來越高且需求越來越豐富，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也在不斷的發(fā)展和創(chuàng)新。無線局域網(wǎng)采用空中的無線媒質(zhì)對一定區(qū)域內(nèi)的無線設(shè)備進行組網(wǎng)，它可以為人們提供便利、節(jié)約、易操作的網(wǎng)絡(luò)通信。IEEE802.11 MAC協(xié)議采用CSMA/CA協(xié)議作為無線信道接入的控制協(xié)議。這個協(xié)議控制網(wǎng)絡(luò)中各站點以有效、有序、公平的方式共享媒質(zhì)，其性能好壞直接影響著信道利用率和上層協(xié)議的性能。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備采用多種傳輸速率進行數(shù)據(jù)傳輸時，傳統(tǒng)的CS

2、MA/CA協(xié)議會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)資源分配上極大的不公平，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)整體的吞吐量嚴(yán)重下降。
　　本篇論文研究的內(nèi)容為改進多速率網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的CSMA/CA協(xié)議，在保證網(wǎng)絡(luò)各站點間公平分配資源的同時最大化網(wǎng)絡(luò)整體吞吐量。本論文的主要貢獻如下:
　　第一，據(jù)作者目前所知，本篇論文是首個在多速率網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中使用博弈論的方法改進CSMA/CA協(xié)議的研究。前人對于應(yīng)用博弈論改進CSMA/CA協(xié)議的研究，為研究方便，目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)大都設(shè)定為單速

3、率網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。本篇論文在前人成果的基礎(chǔ)上增加了目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和現(xiàn)實性，即網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備可采用不同的傳輸速率進行數(shù)據(jù)傳輸，這具有深遠的現(xiàn)實意義;
　　第二，相較前人采用的競爭博弈方法，本篇論文采用合作博弈方法，合作博弈可以通過參與者之間約束條件的設(shè)定，能夠維護網(wǎng)絡(luò)的整體秩序。為了保證網(wǎng)絡(luò)的公平性，創(chuàng)造性的將時間公平準(zhǔn)則作為合作博弈的約束條件引入到博弈效用函數(shù)的設(shè)計中，通過效用函數(shù)的設(shè)計使吞吐量最大化。將上面所述通過博弈論改進的CSMA/

4、CA協(xié)議稱作G-CSMA協(xié)議。從仿真結(jié)果中可以看到，我們的G-CSMA協(xié)議在公平性上相較傳統(tǒng)CSMA/CA協(xié)議和另一個改進版本協(xié)議具有絕對的優(yōu)勢，在吞吐量和碰撞率上也有非常好的效果;
　　第三，本篇論文首次提出了CSMA/CA協(xié)議的普適性研究。網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)是隨時隨地變化著的，因為無線網(wǎng)絡(luò)中的站點是可移動的且速率是自適應(yīng)調(diào)節(jié)的。本篇論文在前面的G-CSMA協(xié)議基礎(chǔ)上，引入了網(wǎng)絡(luò)速率分配情況和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模因素，設(shè)計了一個新的具有普適性的協(xié)議