异构无线网络中基于博弈论的资源分配研究

摘要

各种无线技术和接入技术的发展，使得当前网络环境变成一个异构、融合的网络环境，多种无线网络的并存和互补为用户提供了前所未有的通信体验。在异构融合网络中，移动用户对网络资源的需求呈爆发式地增长，不同业务需求的用户通过选择接入网络，来满足自身QoS要求，而异构融合网络中的无线资源是有限的，对有限的无线网络资源的分配和利用，成为影响用户体验和网络性能的重要因素。集中式蜂窝网络与分布式对等自组织网络融合是下一代网络的发展方向之一，在网络接入更灵活的同时，也带来了蜂窝网资源分配、对等中继节点路由选择和负荷平衡，节点能耗最小化、接入价格合理化、融合网络容量最大化等问题，如何选择合理的优化模型和理性算法，是新网络架构下急需解决的问题。针对异构融合网络中的资源分配问题，本文利用博弈理论对资源进行管理和分配。 本文主要内容包括以下几个部分： （1）在蜂窝网和自组织融合网络架构下，提出了基于Stackelberg博弈的资源分配方案，来解决异构融合网络中资源分配问题。在本方案中，代理节点作为领导者，通过制定价格策略，来吸引用户接入，目的是使自身利益最大化。用户通过制定带宽策略，向基站或代理节点申请带宽策略，来最大化自身效益。本方案结合实际应用情景，设计了用户和代理节点的效用函数，证明了博弈过程纳什均衡点的存在性和唯一性，通过分布式迭代算法，使博弈收敛到均衡点。仿真结果表明，所提出的方案不仅提高了用户通信满意度，而且可以提高系统的性能。 （2）为了解决异构融合网络中信息不完全情况下的资源分配问题，提出了基于Stackelberg贝叶斯博弈的资源分配方案。本方案结合Stackelberg博弈模型和贝叶斯博弈模型对带宽资源进行分配，将代理节点和用户之间的博弈建模为Stackelberg主从博弈模型，并在代理节点不完全掌握竞争对手私有信息的情况下，利用贝叶斯模型对问题进行描述分析，代理节点通过对私有信息的估计和用户的带宽策略的变化调节自身定价策略，得到最优定价策略，使自身利益最大化。最后，仿真实验表明，所提出方案能提高系统带宽利用率和用户效用。

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第一章 绪论

§1.1 研究背景和意义

§1.2 国内外研究现状

§1.3 本文内容及结构

第二章 异构网络中资源分配的关键技术

§2.1 异构网络中常用的资源分配方案

§2.2 基于博弈论的资源分配方案

§2.3 本章小结

第三章 异构网络中基于stackelberg博弈的资源分配

§3.1 相关工作

§3.2 系统模型

§3.3 基于stackelberg博弈的资源分配方案

§3.4 仿真结果与分析

§3.5 本章小结

第四章 异构网络中基于stackelberg贝叶斯博弈的资源分配

§4.1 相关工作

§4.2 系统模型

§4.3 基于stackelberg贝叶斯博弈的资源分配方案

§4.4 仿真与分析

§4.5 本章小结

第五章 总结与展望

§5.1 全文工作总结

§5.2 论文展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果