基于效用最優(yōu)化的多路徑網(wǎng)絡資源分配研究.pdf

1、隨著網(wǎng)絡應用的日益普及和新興業(yè)務的不斷涌現(xiàn),互聯(lián)網(wǎng)中的業(yè)務量急劇增長。由于網(wǎng)絡所能提供的傳輸能力大多是一定的,如何將有限的網(wǎng)絡資源,以合適的方式有效的分配給用戶或者業(yè)務,就成為網(wǎng)絡資源分配研究所要考慮的問題。采用微觀經(jīng)濟學中的效用理論,對網(wǎng)絡資源分配問題進行建模和分析,成為近年來研究人員關注的熱點。
　　 論文考慮了利用多路徑傳輸協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡,分析了這種多路徑網(wǎng)絡中的資源分配問題,建立了多路徑網(wǎng)絡效用最大化模型,利用非

2、線性規(guī)劃理論分析了模型的最優(yōu)解,得到了路徑收取的價格和用戶支付的價格之間的關系,針對不同的資源分配目標提出了相應的分布式流量控制算法,實現(xiàn)了面向服務、以用戶為中心的網(wǎng)絡資源最優(yōu)分配。論文的具體工作如下:
　　 (1)從互聯(lián)網(wǎng)跨層的角度分析了多路徑網(wǎng)絡資源分配問題,將所對應的多路徑網(wǎng)絡效用最大化模型分解為多個獨立的子問題,得到了所對應的網(wǎng)絡各層的經(jīng)濟學模型。針對資源分配的公平性目標,通過選擇不同的效用函數(shù),得到了多種資源公平分配方

3、案,包括比例公平性、最大最小公平性等,并提出了相應的分布式流量控制算法,算法可以收斂到資源分配模型的最優(yōu)點。
　　 (2)分析了并行多路徑網(wǎng)絡資源分配問題,針對資源分配的多種不同公平性,分別得到了用戶的最優(yōu)帶寬分配表達式。為了在網(wǎng)絡中實現(xiàn)該最優(yōu)帶寬分配,提出了一類分布式流量控制算法,而算法的平衡點就是資源的最優(yōu)分配,同時利用李雅普諾夫穩(wěn)定性理論證明了算法在平衡點處的全局漸近穩(wěn)定性,從而該算法從任何初始狀態(tài)出發(fā)總能收斂到資源的最優(yōu)

4、分配。
　　 (3)當源端和目的端之間存在多條并行可用路徑,但卻僅選擇其中的一條作為主路徑,而其他路徑作為備用路徑時,分析了動態(tài)主路徑上的資源分配問題。針對資源的公平分配,得到了用戶在主路徑上的最優(yōu)帶寬分配,并提出了一類流量控制算法,算法的平衡點就是最優(yōu)的資源分配,并證明了算法在平衡點處的全局漸近穩(wěn)定性。
　　 (4)對于網(wǎng)絡中存在的多種服務,根據(jù)服務獲得的效用不同大致可分為彈性服務和非彈性服務。對于彈性服務的資源分配問

5、題,得到了在資源的最優(yōu)分配處,服務所使用的多條路徑的價格是相等的。提出了一類分布式流量控制算法,可以收斂到最優(yōu)資源分配。針對并行多路徑網(wǎng)絡,得到了各個服務最優(yōu)資源分配的具體表達式。
　　 (5)非彈性服務的效用函數(shù)不是凹函數(shù),因此非彈性服務的資源分配問題是一個較難處理的非凸規(guī)劃問題。針對非彈性服務資源分配問題,分析了非彈性服務所使用的多條路徑的傳輸能力,得到了為使服務能夠獲得非零的最優(yōu)資源分配,瓶頸鏈路應該滿足的帶寬閾值?；诹?/p>

6、子群方法提出了一類流量控制算法,實現(xiàn)了非彈性服務的最優(yōu)帶寬分配。
　　 (6)考慮了一體化網(wǎng)絡體系架構,基于網(wǎng)絡效用最大化的思想提出了服務層的映射模型,從微觀經(jīng)濟學的角度得到服務層和網(wǎng)通層之間的映射關系。分析了非彈性服務應該滿足的最低帶寬值,得到了網(wǎng)絡對服務的接入控制策略與鏈路價格之間的關系。根據(jù)模塊之間的參數(shù)和映射關系,提出了標識設計應滿足的要求,給出了一種可能的標識設計思路。
　　 本文將微觀經(jīng)濟學中的效用理論應用于