基于博弈論的可生存網(wǎng)絡(luò)資源管理研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)可生存性是網(wǎng)絡(luò)基本能力的保證，是網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)質(zhì)量(QoS)的前提和保證。隨著網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流量日益增大以及網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)類型多樣化，研究網(wǎng)絡(luò)存在性問(wèn)題成為目前網(wǎng)絡(luò)研究的一個(gè)熱點(diǎn)，也為構(gòu)建下一代互聯(lián)網(wǎng)奠定基礎(chǔ)。 網(wǎng)絡(luò)可生存性通常是以網(wǎng)絡(luò)連通性以及網(wǎng)絡(luò)性能、業(yè)務(wù)容量等性能來(lái)度量，影響網(wǎng)絡(luò)可生存性因素很多，網(wǎng)絡(luò)可生存性研究方面涉及問(wèn)題也比較多。本文研究了影響互聯(lián)網(wǎng)可生存性的關(guān)鍵部件路由器，分析了其網(wǎng)絡(luò)資源管理方法和現(xiàn)存技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)可生存性問(wèn)題的

2、影響，提出了公平有效的網(wǎng)絡(luò)資源分配方法，避免或控制了網(wǎng)絡(luò)擁塞現(xiàn)象發(fā)生，從而提高網(wǎng)絡(luò)可存生性的研究思路。 本文主要從路由器隊(duì)列管理技術(shù)和路由選擇技術(shù)兩個(gè)方面，運(yùn)用博弈論思想，研究路由器網(wǎng)絡(luò)資源管理機(jī)制，提出了基于路由器的網(wǎng)絡(luò)資源公平有效分配方案，從而提高網(wǎng)絡(luò)可生存性。 具體來(lái)說(shuō)，本文主要研究?jī)?nèi)容和貢獻(xiàn)如下： 1.研究了網(wǎng)絡(luò)生存性的相關(guān)問(wèn)題，分析了影響網(wǎng)絡(luò)可生存性的關(guān)鍵部件，表明保障這些關(guān)鍵部件正常、有效地工作是網(wǎng)絡(luò)

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

4、方法和路由選擇技術(shù)進(jìn)行了分析和研究；基于博弈論思想，提出了將路由器隊(duì)列管理看作是路由器網(wǎng)絡(luò)資源管理過(guò)程的概念，構(gòu)建了路由器隊(duì)列管理博弈模型，確定了該博弈問(wèn)題的Nash均衡條件；運(yùn)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(duì)列管理技術(shù)的非均衡性，并表明這種非均衡性將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)資源分配的不公平。 4.在實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)等多種業(yè)務(wù)類型共存的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，研究了路由器網(wǎng)絡(luò)資源的公平性分配問(wèn)題，提出了基于博弈論思想的路

5、由器實(shí)時(shí)隊(duì)列管理新方法，該方法提高了網(wǎng)絡(luò)資源分配的公平性，有效控制和避免網(wǎng)絡(luò)中擁塞現(xiàn)象，最終提高了網(wǎng)絡(luò)可生存性。 文中首先介紹了基于博弈論思想的網(wǎng)絡(luò)資源管理方法在路由器隊(duì)列管理中的研究狀況：介紹了路由器隊(duì)列管理博弈模型，研究了基于博弈論的路由器隊(duì)列管理方法的均衡性條件以及任務(wù)流條件；其次，研究了路由器隊(duì)列管理中的兩種關(guān)鍵技術(shù)，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(duì)目前網(wǎng)絡(luò)，尤其是下一代網(wǎng)絡(luò)中多

6、媒體等實(shí)時(shí)任務(wù)廣泛應(yīng)用情況，研究了路由器排隊(duì)算法，提出了一種適合實(shí)時(shí)特性路由器的排隊(duì)算法；再次，在結(jié)合上述路由器隊(duì)列管理關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)上，提出了一種基于博弈論思想的路由器實(shí)時(shí)隊(duì)列管理方法；最后，構(gòu)建了算法實(shí)例，設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ筒⒂脤?shí)驗(yàn)方法仿真了算法結(jié)果，同時(shí)對(duì)算法結(jié)果進(jìn)行了分析和比較。 5．分析了路由器路由選擇技術(shù)對(duì)影響網(wǎng)絡(luò)可生存性的影響，表明了路由器將業(yè)務(wù)均衡地轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)各個(gè)路徑上，能避免大量業(yè)務(wù)集中在最短路徑或處理能力強(qiáng)的路徑上，

7、導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞現(xiàn)象，影響網(wǎng)絡(luò)可生存性。文中針對(duì)IPv6協(xié)議中任意播路由中的均衡路由問(wèn)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(luò)連通性和效率，保證網(wǎng)絡(luò)可存生性。 文中首先介紹了網(wǎng)絡(luò)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(gòu)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(shí)驗(yàn)方法仿真了算法結(jié)果；再次，在合作博弈模型基礎(chǔ)上，進(jìn)而研究了實(shí)際網(wǎng)絡(luò)路由狀況，構(gòu)建了非合作