面向海事物理信息系统安全的资源分配研究

摘要

近些年来，海上宽带通信越发受到学者的重视。开发利用海洋资源对沿海地区和整个国家的经济及社会发展都具有极为重要的战略意义。与陆地上从1G到5G日新月异的变革相比，海洋通信由于环境及施工困难等原因，发展明显滞后于陆地通信。随着我国海事活动日趋频繁和海洋经济迅猛发展，探索开发适合我国国情的海洋通信网络架构，构建一个高速率、高可靠、全覆盖、易管理、灵活性、低成本的新型海洋通信网络迫在眉睫。
　　针对这一问题，本文首先解决海上资源优化分配的问题，提出了一种名为Cooperative Cognitive Maritime Cyber Physical Systems(CCMCPSs)的创新范例，以实现高速和低成本的通信服务。同时提出了海上可用空白空间的分析以及框架结构。具体来说，提出了一个具有两个阶段的PU到SU（主用户到次级用户）和SU到SU的二级博弈，以解决具有最大比合并(MRC)接收模式的解码转发(DF)中继模式的资源分配问题。在PU和SU之间采用Stackelberg博弈，而在SU到SU传输过程中，考虑的则是使用对称系统模型。探讨基于效用和收益函数收敛于纳什均衡的博弈理论过程，并对构建的系统进行评价。
　　随后，构建海上合作认知海上网络物理系统的创新框架，以提供机会性渠道访问和安全通信。考虑了用于安全通信场景的合作的功耗和时间因素。提出了基于干扰的安全通信方案，以最大化PU的安全效用。得出最佳访问时间部分的关闭形式解决方案，实现SU和干扰器的功能，以实现基于Stackelberg博弈的纳什均衡。仿真结果验证了文章提出的策略的有效性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景

1．2 国内外研究现状

1．3 本文主要工作

第2章 海上网络资源分配与博弈论

2．1 引言

2．2 海上网络资源分配中存在的问题

2．3 博弈论概述

2．3．1 博弈论发展

2．3．2 博弈类型

2．3．3 博弈论与纳什均衡

2．3．4 囚徒困境的博弈

2．4 本章小结

第3章 PU和SU之间基于博弈论的资源分配

3．1 引言

3．2 系统模型

3．3 海上可用空白分析

3．4 PU和SU的效用

3．5．1 SUs收益选择博弈

3．5．2 主用户PU效用的最大化

3．6 仿真计算结果分析

3．7 本章小结

第4章 SU之间的基于博弈论的资源分配

4．2 博弈理论模型

4．3 博弈分析

4．3．1 值边界的分析

4．4 博弈论程序

4．5 仿真计算结果分析

4．6 本章小结

第5章 面向海事安全的通信方案

5．1 引言

5．2 海上信息安全问题描述

5．2．1 主用户的保密效用

5．2．2 保密效用的最大化

5．3 基于Stackelberg博弈论的安全通信论协同参数的确定

5．3．1 功率分配

5．3．2 时间分配

5．4 实验仿真结果分析

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 本文总结

6．2 展望

附录

参考文献

攻读学位期间公开发表的论文

致谢

作者简介