基于博弈論的可生存網(wǎng)絡資源管理研究.pdf

1、網(wǎng)絡可生存性是網(wǎng)絡基本能力的保證，是網(wǎng)絡提供服務質(zhì)量(QoS)的前提和保證。隨著網(wǎng)絡業(yè)務流量日益增大以及網(wǎng)絡業(yè)務類型多樣化，研究網(wǎng)絡存在性問題成為目前網(wǎng)絡研究的一個熱點，也為構建下一代互聯(lián)網(wǎng)奠定基礎。 網(wǎng)絡可生存性通常是以網(wǎng)絡連通性以及網(wǎng)絡性能、業(yè)務容量等性能來度量，影響網(wǎng)絡可生存性因素很多，網(wǎng)絡可生存性研究方面涉及問題也比較多。本文研究了影響互聯(lián)網(wǎng)可生存性的關鍵部件路由器，分析了其網(wǎng)絡資源管理方法和現(xiàn)存技術對網(wǎng)絡可生存性問題的

2、影響，提出了公平有效的網(wǎng)絡資源分配方法，避免或控制了網(wǎng)絡擁塞現(xiàn)象發(fā)生，從而提高網(wǎng)絡可存生性的研究思路。 本文主要從路由器隊列管理技術和路由選擇技術兩個方面，運用博弈論思想，研究路由器網(wǎng)絡資源管理機制，提出了基于路由器的網(wǎng)絡資源公平有效分配方案，從而提高網(wǎng)絡可生存性。 具體來說，本文主要研究內(nèi)容和貢獻如下： 1.研究了網(wǎng)絡生存性的相關問題，分析了影響網(wǎng)絡可生存性的關鍵部件，表明保障這些關鍵部件正常、有效地工作是網(wǎng)絡

3、可生存性的基本保證。在此研究基礎上，表明針對網(wǎng)絡關鍵部件路由器，尋求其公平有效地網(wǎng)絡資源分配方法，避免或控制網(wǎng)絡擁塞現(xiàn)象發(fā)生，是保證和提高網(wǎng)絡可生存性的關鍵所在。 2.介紹了博弈論相關概念和知識，著重介紹了博弈問題的解，即Nash均衡存在條件以及最優(yōu)性等相關問題，分析了博弈論在路由器資源管理中的應用情況以及相關研究狀況，為本文提出的解決方案奠定了基礎。 3.介紹了目前路由器資源管理的方案和思路，并針對其中的路由器隊列管理

4、方法和路由選擇技術進行了分析和研究；基于博弈論思想，提出了將路由器隊列管理看作是路由器網(wǎng)絡資源管理過程的概念，構建了路由器隊列管理博弈模型，確定了該博弈問題的Nash均衡條件；運用上述博弈模型的Nash均衡條件，從理論上證明了目前典型路由器隊列管理技術的非均衡性，并表明這種非均衡性將導致網(wǎng)絡資源分配的不公平。 4.在實時業(yè)務和非實時業(yè)務等多種業(yè)務類型共存的網(wǎng)絡環(huán)境下，研究了路由器網(wǎng)絡資源的公平性分配問題，提出了基于博弈論思想的路

5、由器實時隊列管理新方法，該方法提高了網(wǎng)絡資源分配的公平性，有效控制和避免網(wǎng)絡中擁塞現(xiàn)象，最終提高了網(wǎng)絡可生存性。 文中首先介紹了基于博弈論思想的網(wǎng)絡資源管理方法在路由器隊列管理中的研究狀況：介紹了路由器隊列管理博弈模型，研究了基于博弈論的路由器隊列管理方法的均衡性條件以及任務流條件；其次，研究了路由器隊列管理中的兩種關鍵技術，即丟棄算法和調(diào)度算法，提出了基于博弈論路由器丟棄算法和調(diào)度算法。另外，針對目前網(wǎng)絡，尤其是下一代網(wǎng)絡中多

6、媒體等實時任務廣泛應用情況，研究了路由器排隊算法，提出了一種適合實時特性路由器的排隊算法；再次，在結合上述路由器隊列管理關鍵技術基礎上，提出了一種基于博弈論思想的路由器實時隊列管理方法；最后，構建了算法實例，設計了實驗模型并用實驗方法仿真了算法結果，同時對算法結果進行了分析和比較。 5．分析了路由器路由選擇技術對影響網(wǎng)絡可生存性的影響，表明了路由器將業(yè)務均衡地轉發(fā)網(wǎng)絡各個路徑上，能避免大量業(yè)務集中在最短路徑或處理能力強的路徑上，

7、導致網(wǎng)絡擁塞現(xiàn)象，影響網(wǎng)絡可生存性。文中針對IPv6協(xié)議中任意播路由中的均衡路由問題，提出了基于博弈論思想的優(yōu)化路由算法，即均衡的路由算法，從路由角度提高網(wǎng)絡連通性和效率，保證網(wǎng)絡可存生性。 文中首先介紹了網(wǎng)絡路由均衡性選擇的研究狀況；介紹了合作參與者間的博弈理論；其次，構建了合作參與者間的博弈模型，提出了基于合作博弈的均衡路由算法，并用實驗方法仿真了算法結果；再次，在合作博弈模型基礎上，進而研究了實際網(wǎng)絡路由狀況，構建了非合作