無線異構網(wǎng)絡中基于博弈論的資源競爭和合作機制研究.pdf

1、無線移動通信的發(fā)展和演進促使人們開發(fā)設計了許多不同的接入技術,比如無線蜂窩移動通信系統(tǒng)、全球微波互聯(lián)接入(WiMax:Worldwide Interoperability for Microwave Access)和無線局域網(wǎng)(WLAN: Wireless Local Area Networks)。所謂無線異構網(wǎng)絡( Heterogeneous Wireless Networks),就是存在多種不同的無線接入技術的網(wǎng)絡。他連接這些不同類

2、型網(wǎng)絡,并提供統(tǒng)一的接入、無縫的覆蓋和普遍的移動性支持。
　　傳統(tǒng)的無線通信系統(tǒng)基于點對多點的模式,由唯一的基站(BS:Base Station)控制全部資源,控制用戶接入,并向用戶提供服務。維護和部署基站需要耗費大量的時間、人力和物力。由獨立、自治的用戶終端組成的分布式網(wǎng)絡主要依賴競爭和合作獲取資源,可以有效的減少部署維護的開銷,同時組網(wǎng)也更加靈活。在分布式網(wǎng)絡中,由于不存在統(tǒng)一的管理和調度核心,用戶終端無法獲得網(wǎng)絡的全局信息或

3、者用戶在處理資源時表現(xiàn)出的自私性和利己性,即單方面的最大化自身的利益而不考慮全局,容易使得整個網(wǎng)絡和其他用戶的性能急劇惡化。因此,需要設計合理高效機制來激勵用戶之間的競爭和協(xié)作,來實現(xiàn)資源的公平優(yōu)化分配。
　　博弈論是研究決策主體之間競爭和合作行為的數(shù)學工具,是使用縝密的數(shù)學模型研究在沖突合作情況下決策主體實現(xiàn)最優(yōu)化決策的理論。本文利用博弈論的基本原理,研究無線異構網(wǎng)絡中自治節(jié)點以及基站之間的合作和競爭關系,設計激勵用戶參與競爭和

4、合作的激勵機制,實現(xiàn)資源在網(wǎng)絡中的高效合理分配。
　　在無線多播異構網(wǎng)絡的小區(qū)和傳輸模式選擇問題的研究中,本文以得到多播服務所需要獲得的信道作為競爭資源,以維持該信道所需要的功率作為得到資源的代價,設計了用戶與基站之間的拍賣算法實現(xiàn)功率分配。首先建立用戶與基站之間的拍賣模型,設計多播信道和單播信道分別對應的價格參數(shù),針對單播信道和多播信道在處理供不應求情況下的不同特性設計拍賣算法,最后根據(jù)拍賣的過程設計實現(xiàn)算法的通信協(xié)議。仿真結果

5、表明,本文給出的功率分配方案能夠快速收斂并且能夠很好的應對用戶的移動性。
　　在蜂窩-車聯(lián)網(wǎng)的下行數(shù)據(jù)傳播問題研究中,本文考慮在不同的分割區(qū)域內各自選擇信道條件出色的擁有蜂窩接口的車輛作為連接蜂窩網(wǎng)和車聯(lián)網(wǎng)的移動網(wǎng)關,接著在車聯(lián)網(wǎng)范圍內設計聯(lián)盟博弈框架,激勵車輛節(jié)點選擇可以最大化自身數(shù)據(jù)傳輸率的上一層節(jié)點,形成完整的樹形數(shù)據(jù)傳輸結構。針對車輛的高移動性,本文給出了復雜度極低的聯(lián)盟分離合并算法,使車輛能夠根據(jù)不斷變化的環(huán)境隨時切換到