基于定價(jià)策略的ad hoc網(wǎng)絡(luò)接入控制研究(圖文)

1、基于定價(jià)策略的ad hoc網(wǎng)絡(luò)接入控制研究(圖文)論文導(dǎo)讀：本文將定價(jià)理論應(yīng)用于無(wú)線adhoc網(wǎng)絡(luò)作為鼓勵(lì)機(jī)制，促進(jìn)節(jié)點(diǎn)間的合作。綜合考慮節(jié)點(diǎn)的收益、用戶的流量和對(duì)擁塞的控制，采用基于流量的動(dòng)態(tài)定價(jià)策略，利用優(yōu)化和控制理論，通過(guò)對(duì)AP的收益目標(biāo)進(jìn)行非線性優(yōu)化，找到價(jià)格的最優(yōu)解和AP收益的最優(yōu)值，同時(shí)控制用戶節(jié)點(diǎn)的接入流量，保證總流量不超過(guò)網(wǎng)絡(luò)的信道容量，從而防止網(wǎng)絡(luò)擁塞。用戶需要通過(guò)AP節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)，由于用戶和AP節(jié)點(diǎn)之間頻譜資源有限，所以要有選擇性地接入用戶，使得用戶和AP節(jié)點(diǎn)各自的收益最大并且二者間的鏈路不產(chǎn)生擁塞。關(guān)鍵詞：adhoc網(wǎng)絡(luò)，定價(jià)，非線性優(yōu)化，擁塞1.引言以無(wú)線ad hoc網(wǎng)

2、絡(luò)為代表的下一代無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)，正逐漸和有線網(wǎng)絡(luò)融合，與其他網(wǎng)絡(luò)組成異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)AP接入因特網(wǎng)效勞。由于ad hoc網(wǎng)絡(luò)是無(wú)中心和自組織的，其節(jié)點(diǎn)具有理性的自私行為，因此需要為其建立鼓勵(lì)機(jī)制來(lái)促進(jìn)其合作【1】。本文將定價(jià)理論應(yīng)用于無(wú)線ad hoc網(wǎng)絡(luò)作為鼓勵(lì)機(jī)制，促進(jìn)節(jié)點(diǎn)間的合作。綜合考慮節(jié)點(diǎn)的收益、用戶的流量和對(duì)擁塞的控制，采用基于流量的動(dòng)態(tài)定價(jià)策略，利用優(yōu)化和控制理論，通過(guò)對(duì)AP的收益目標(biāo)進(jìn)行非線性優(yōu)化，找到價(jià)格的最優(yōu)解和AP收益的最優(yōu)值，同時(shí)控制用戶節(jié)點(diǎn)的接入流量，保證總流量不超過(guò)網(wǎng)絡(luò)的信道容量，從而防止網(wǎng)絡(luò)擁塞。2.系統(tǒng)定價(jià)模型用戶需要通過(guò)AP節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)，由于用戶和AP節(jié)點(diǎn)之間頻譜

3、資源有限，所以要有選擇性地接入用戶，使得用戶和AP節(jié)點(diǎn)各自的收益最大并且二者間的鏈路不產(chǎn)生擁塞。是用戶與AP節(jié)點(diǎn)之間傳送信息的速率，即為信息流量；為網(wǎng)絡(luò)總的信道容量，即用戶和AP節(jié)點(diǎn)之間的最大信息流量，超過(guò)這個(gè)值就會(huì)產(chǎn)生擁塞，影響效勞質(zhì)量；是AP節(jié)點(diǎn)向用戶收取的單位流量的費(fèi)用； 是用戶通過(guò)AP節(jié)點(diǎn)提供的效勞而得到的收益，其中，為斜度參數(shù)，表示該用戶使用業(yè)務(wù)效用函數(shù)的上升趨勢(shì)；是AP節(jié)點(diǎn)為用戶提供效勞的本錢，當(dāng)沒(méi)有產(chǎn)生擁塞時(shí)，為定值，當(dāng)產(chǎn)生擁塞時(shí)， 變?yōu)闊o(wú)窮大，這樣自然拒絕用戶接入；表示能接入的最大的用戶數(shù)【2】。論文參考。隨著用戶流量的增大，用戶使用網(wǎng)絡(luò)的費(fèi)用也在增加。當(dāng)?shù)趥€(gè)用戶接入時(shí)，由于造

4、成擁塞，可以通過(guò)調(diào)高價(jià)格拒絕他接入，這時(shí)只要使得，其中其中和分別表示每個(gè)用戶的峰值速率和最小速率。按多目標(biāo)優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)形式，將其轉(zhuǎn)化為求最小值問(wèn)題，采用線性加權(quán)法把多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為評(píng)價(jià)函數(shù)： 其中，為用戶收益加權(quán)系數(shù)；為AP收益加權(quán)系數(shù)。論文參考。故上述多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題可轉(zhuǎn)化為求下述單目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化問(wèn)題：，4.實(shí)驗(yàn)分析為了驗(yàn)證本文提出的優(yōu)化算法的有效性，我們利用NS2進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為30個(gè)節(jié)點(diǎn)，時(shí)間500s，場(chǎng)景500*500，數(shù)據(jù)流類型為CBR，最大移動(dòng)速度為20m/s，MAC協(xié)議為802.11協(xié)議，路由協(xié)議為AODV協(xié)議，信道類型為無(wú)線信道。仿真參數(shù)采用=5，=0.01，=0.02，

5、=0.04，=0.08，=0.2，=5，=0，=10，=20，=30，=40，=50，=100，C=1，代表信息流量。非線性優(yōu)化后的各用戶的最正確流量分別為=8.5922，=20.0000，=30.0000，=25.8967，=15.5112，AP的最大收益為=13.6995。對(duì)用戶和AP的多目標(biāo)優(yōu)化，假設(shè)=0.8，=0.2，得=9.4849，=20.0000，=25.0000，=29.4799，=16.0352，各用戶的收益為：=0.3576，=1.2484，=2.4106，=3.3479，=3.9959，AP的收益=2.2258。可見(jiàn)，由于用戶的收益加權(quán)系數(shù)為0.8，AP的收益加權(quán)系數(shù)為0

6、.2，系統(tǒng)更注重用戶的收益，因此AP的收益下降了很多。與文獻(xiàn)【3】中給出的模型相比，我們的算法更簡(jiǎn)單，不需要AP和用戶之間簽訂合作協(xié)議;，不需要第三方的監(jiān)督執(zhí)行，沒(méi)有額外的開(kāi)銷，而且因?yàn)閮?yōu)化算法比迭代算法的計(jì)算量小，其時(shí)間復(fù)雜度O(1)也比迭代算法的時(shí)間復(fù)雜度O(n)要小，并能控制用戶的流量和網(wǎng)絡(luò)擁塞，具有較好的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性。5.結(jié)論本文通過(guò)建立有限容量無(wú)線ad hoc網(wǎng)絡(luò)的定價(jià)模型、用戶的效用函數(shù)和AP的收益函數(shù)，來(lái)調(diào)控價(jià)格和用戶的接入費(fèi)用，并控制用戶的接入流量。當(dāng)流量增大時(shí)，對(duì)其總的收費(fèi)也高；當(dāng)流量減小時(shí)，對(duì)其收費(fèi)也低，表達(dá)了網(wǎng)絡(luò)的公平性。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)容量到達(dá)飽和時(shí)，如果用戶繼續(xù)接入，那么由于擁塞而使得AP的本錢迅速增加至無(wú)窮大，繼而對(duì)用戶的收費(fèi)也增至無(wú)窮大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)用戶本身的效用，因此用戶會(huì)主動(dòng)放棄接入，從而防止了網(wǎng)絡(luò)擁塞。通過(guò)仿真分析，并與文獻(xiàn)【3】中的方法進(jìn)行了比擬，說(shuō)明本方案是行之有效的。參考文獻(xiàn)【1】VikramSrinivasan, Pavan Nugge