基于经济理论的网格资源分配与定价方案研究

摘要

网格是利用互联网或专用网络将地理上广泛分布的、异构的、动态的资源互联起来实现资源的高度共享和集成，为用户提供高性能的计算、管理及服务的一种新技术。正是由于网格中的资源在地理上广域分布、自治、并且可以动态的随时加入和离开网格环境，因此网格环境下资源的管理是一个十分复杂的问题。由于网格系统和人类社会经济系统具有诸多相似性，借助经济学理论解决网格资源管理问题具有可行性和优越性。 本文研究的主要内容是网格资源管理范畴内的资源分配和定价方案，以经济学理论中的组合双向拍卖模型为基础，对网格资源分配模型、资源分配和定价算法、信任机制、应用场景等问题进行了深入的探讨，主要研究工作包括以下几个方面： 在对现有的基于经济模型的分配和定价方案研究的基础上，分析了组合双向拍卖理论的优势所在，并进一步提出将组合双向拍卖经济模型用于网格资源分配之中，设计了基于组合双向拍卖的资源分配模型(RAMCoDA)，其中用户可以在一次拍卖中对完成任务所需的资源的组合进行竞买，而资源提供者也可以将其拥有的资源以组合的方式竞卖，从而显著提高资源分配的效率。 为了进一步细化上述组合双向分配方案，设计了适用于RAMCoDA的资源分配和定价算法，其中根据买卖双方的报价来进行交易者选择以及后续的交易匹配工作，最终每个交易节点都可以得到完整的交易对象信息以及应支付/收取的价格信息。仿真结果说明该方案可以高效的完成资源的分配及定价，具有一定激励相容的特性，可以对平均报价较高的竞买方以及平均报价较低的竞卖方给予价格补偿，并且还具有价格平稳性以及对市场供求的反映能力。另外，针对组合双向分配方案在网格环境中的实现，本文中还提出了中心式和分布式两种实现方式，并对两种方式下各组件之间的交互以及分配的步骤进行了描述。 在上述提出的组合双向分配方案的基础上，本文又在以下两个方面开展了深入的研究：首先，为了更进一步的提高资源分配的效率，在多回合组合双向分配方面展开了研究，该部分解决的重点问题是多回合组合双向拍卖中的参与者的决策准则以及价格更新策略，并通过仿真验证了方案的有效性；其次，考虑到并非所有的网格应用场景中均存在对于资源组合方面的需求，本文对单物品多单元任务场景下的资源分配展开了研究。此时，上述的组合双向分配方案退化为单物品多单元双向拍卖(SMDA)方案。文中从激励相容、预算平衡、机制效率方面分析了SMDA的性质，并提出了可调节的拍卖者收入策略。仿真说明了该方案与传统的多单元双向拍卖(MDA)相比，可以在保证拍卖者收入的同时，获得更低的系统效率损失率和更高的节点交易率。 针对实际网格环境中可能存在的恶意节点扰乱网格市场的问题，本文对信任机制展开了一系列的研究，提出了一种简单的网格信任模型，以便于为网格资源分配提供信任关系参考。在此基础上，将网格信任模型与上述的组合双向分配方案相结合，提出了信任.报价联合分配方案，从而可以在资源分配的过程中对节点的可信任程度和报价进行综合考虑，进一步提高本文方案对于恶意节点干扰的免疫力以及在实际系统中的可操作程度。此外，根据信任.报价联合分配方案中所考虑的信任值的类型的不同以及信任值引入方法的不同，本文还介绍了信任.报价联合分配方案的三种实现方式。仿真说明三种实现方式均可以在高效资源分配的同时，达到防止恶意节点进入市场的目的。 最后，为了说明本文提出的资源分配和定价方案在实际应用中的前景，本文还对网格的两种应用场景进行了分析，包括大文件传输(LFT)和移动IPTV，阐述了两种场景下资源分配和定价方案的使用和映射方式。另外，本文针对移动IPTV场景展开了一部分外延的研究，提出了一种可靠的IP业务传输方案，从而保证即使在使用非基于IP的手机电视架构的移动IPTV场景中，也可以将节目安全可靠的发送到移动终端。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2网格的概念

1.3网格技术的发展

1.4网格研究现状

1.4.1国外网格研究现状

1.4.2国内网格研究现状

1.5网格资源管理

1.5.1分层模型

1.5.2抽象所有者模型

1.5.3计算市场/经济模型

1.6本文主要研究工作

1.6.1研究内容

1.6.2论文结构

第二章基于经济理论的网格资源管理现状及分析

2.1经济理论在网格资源管理中的优势

2.2网格资源管理中的经济模型

2.3网格定价方法研究

2.3.1自治定价机制

2.3.2基于博弈论的移动网格定价

2.3.3基于商品市场以及负载预测理论的定价

2.3.4基于连续双向拍卖的定价

2.3.5基于组合拍卖的定价

2.4小结

第三章基于组合双向拍卖的资源分配及定价

3.1组合双向拍卖

3.2基于组合双向拍卖的资源分配模型RAMCoDA

3.3 RAMCoDA中的资源分配及定价算法

3.4组合双向资源分配UML图

3.5仿真

3.5.1组合双向资源分配仿真实例

3.5.2效用分析

3.5.3大规模仿真

3.5.4其他性能

3.6组合双向资源分配和定价的实现

3.6.1中心式实现方式

3.6.2分布式实现方式

3.7小结

第四章多回合组合双向资源分配以及单物品多单元场景下的资源分配

4.1多回合组合双向资源分配和定价

4.1.1多回合拍卖中参与者决策准则

4.1.2多回合拍卖中的报价准则

4.1.3仿真

4.2单物品多单元场景下的资源分配和定价

4.2.1多单元双向拍卖MDA

4.2.2 SMDA方法

4.2.3性能分析

4.2.4仿真结果与比较

4.3小结

第五章信任模型及信任-报价联合分配方案

5.1信任的定义和特性

5.2身份信任和行为信任

5.3网格信任模型

5.3.1直接信任表DTV

5.3.2域内信任表IDTV

5.3.3域间信任表BDTV

5.4域内信任关系

5.4.1推荐信任值

5.4.2域内信任值计算

5.5域间信任关系

5.6信任-报价联合分配方案

5.6.1基于信任参数调价的组合双向拍卖

5.6.2基于节点间信任的交易对象考察

5.6.3实现方式

5.7仿真

5.7.1信任-报价联合分配方案仿真

5.7.2交易次数仿真

5.8小结

第六章应用场景研究

6.1两种应用场景

6.1.1大文件传输

6.1.2移动IPTV

6.2可靠的IP业务传输方案

6.2.1手机电视标准

6.2.2T-DMB系统的IP层引入

6.2.3 GSE-FEC方案

6.2.4 IGSE及相应的译码方案

6.2.5仿真结果

6.3小结

第七章总结与展望

7.1本文研究工作总结

7.2未来工作展望

参考文献

附录缩略语表

致谢

攻读博士学位期间发表的学术论文及申请的专利