專利名稱：一種基于博弈論的移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)資源接納控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)質(zhì)量確保方法，特別是基于博弈論的區(qū)分業(yè)務(wù)QoS敏感度的資源接納控制方法。
背景技術(shù)：
隨著移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)(MANET)技術(shù)的發(fā)展，在該網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行實(shí)時(shí)應(yīng)用成為可能。 實(shí)時(shí)應(yīng)用有著較為嚴(yán)格的服務(wù)質(zhì)量(QoQ需求，需要網(wǎng)絡(luò)對其QoS進(jìn)行保證。這些需求包括端到端時(shí)延、帶寬、吞吐量等。網(wǎng)絡(luò)資源能否滿足應(yīng)用需求至關(guān)重要，否則應(yīng)用可用性變差，用戶也會(huì)獲得不滿意的體驗(yàn)。由于MANET網(wǎng)絡(luò)缺乏集中的控制，節(jié)點(diǎn)具有移動(dòng)性，而且無線網(wǎng)絡(luò)信道具有不可靠和易擁塞的特點(diǎn)，在MANET中對應(yīng)用提供嚴(yán)格限制QoS保證具有一定困難。MANET網(wǎng)絡(luò)中QoS隨著節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)及信道狀況的改變而不斷發(fā)生變化。到目前為止，接納控制機(jī)制仍然是提供QoS保證的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。接納控制的主要功能是在不付出過多資源的基礎(chǔ)上估計(jì)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的資源狀態(tài)是否能夠接納應(yīng)用數(shù)據(jù)的傳輸。關(guān)鍵的一點(diǎn)就是收集當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)可用資源和MANET網(wǎng)絡(luò)中接納控制機(jī)制性能的信息。根據(jù)收集到的信息，接納控制機(jī)制做出是否接納一次應(yīng)用傳輸?shù)臎Q策。另外由于業(yè)務(wù)的多樣性，不同業(yè)務(wù)對服務(wù)質(zhì)量下降有不同的敏感度，接納控制機(jī)制應(yīng)既考慮業(yè)務(wù)對服務(wù)質(zhì)量的期望又考慮業(yè)務(wù)對QoS下降的敏感度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以保障移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)質(zhì)量為目標(biāo)，基于博弈論設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)的接納控制機(jī)制。具體包括1、對用戶QoS滿意度建模用戶QoS滿意度結(jié)合用戶QoS需求及QoS敏感度，反映用戶的QoS偏好和對網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前服務(wù)質(zhì)量的滿意程度。在獲取網(wǎng)絡(luò)資源狀態(tài)的基礎(chǔ)上，計(jì)算用戶滿意度。2、使用博弈論對移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)接納控制進(jìn)行建模博弈論的要素包括參與者、參與者的行動(dòng)空間及策略，參與者掌握的信息以及每個(gè)參與者采取不同行動(dòng)相應(yīng)的效用。本發(fā)明對接納控制過程進(jìn)行抽象，分別抽象出代表業(yè)務(wù)利益的業(yè)務(wù)請求點(diǎn)及代表網(wǎng)絡(luò)全局利益的接納控制點(diǎn)，業(yè)務(wù)請求點(diǎn)的行動(dòng)空間為Atay 和Leave，即業(yè)務(wù)堅(jiān)持加入網(wǎng)絡(luò)和離開網(wǎng)絡(luò)；接納控制點(diǎn)的行動(dòng)空間為=Admit和Re ject，即接納業(yè)務(wù)和拒絕業(yè)務(wù)。這樣就可以將移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)的接納控制問題建立成博弈論的模型。3、采用分布式方式部署接納控制點(diǎn)在接納控制的過程中，接納控制點(diǎn)及業(yè)務(wù)請求點(diǎn)均部署在源節(jié)點(diǎn)上。在一次接納控制過程中，接納控制決策在發(fā)起業(yè)務(wù)的源節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行執(zhí)行，因此將接納控制點(diǎn)分布式地部署到各個(gè)發(fā)起業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于1)對用戶QoS滿意度建模，考慮到不同業(yè)務(wù)對QoS下降的敏感度不同，增強(qiáng)接納控制機(jī)制對實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的適應(yīng)性，提高用戶的滿意度。2)基于博弈論的接納控制效用函數(shù)設(shè)計(jì)緊密結(jié)合業(yè)務(wù)需求，適用于不同業(yè)務(wù)類型及QoS敏感度的業(yè)務(wù)，本發(fā)明根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)對業(yè)務(wù)需求的滿足程度，動(dòng)態(tài)地做出接納、 拒絕、阻塞經(jīng)退避時(shí)間后再請求三種決策。


圖1是移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)中接納控制結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施方式所述業(yè)務(wù)請求點(diǎn)。 的收益函數(shù)矩陣表。圖3是本發(fā)明實(shí)施方式所述接納控制點(diǎn)的收益函數(shù)矩陣表。圖4是本發(fā)明實(shí)施方式所述虛擬價(jià)值賦值表。圖5是本發(fā)明實(shí)施方式所述基于博弈的接納控制決策表。
具體實(shí)施例方式基于博弈論的移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)接納控制方法的實(shí)施過程見圖1所示主要包含控制功能實(shí)體(CFE)及決策功能實(shí)體(DFE)。CFE負(fù)責(zé)收集和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)資源狀態(tài)信息、用戶需求及DFE的決策等，并根據(jù)DFE決策對傳送網(wǎng)絡(luò)實(shí)行接納控制。DFE根據(jù)網(wǎng)絡(luò)可用資源狀態(tài)、業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)、業(yè)務(wù)QoS需求、用戶QoS滿意度，做出網(wǎng)絡(luò)資源接納控制的最后決策。CFE 負(fù)責(zé)對接納控制決策結(jié)果進(jìn)行執(zhí)行。接納控制過程主要包括獲取網(wǎng)絡(luò)資源狀態(tài)、計(jì)算用戶滿意度、進(jìn)行接納控制博弈、確定博弈結(jié)果及執(zhí)行決策結(jié)果。網(wǎng)絡(luò)資源狀態(tài)獲取過程用于統(tǒng)計(jì)當(dāng)前業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)和當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)端到端帶寬、抖動(dòng)、 時(shí)延信息，并將其保存在CFE中。CFE可采用觀測或者主動(dòng)發(fā)送探測報(bào)文的方式獲得當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)資源可用信息。網(wǎng)絡(luò)資源狀態(tài)包含網(wǎng)絡(luò)的QoS特征，帶寬、抖動(dòng)、時(shí)延和丟包率以及在以上QoS基礎(chǔ)上計(jì)算出的用戶滿意度、業(yè)務(wù)流失率。效用函數(shù)為達(dá)成業(yè)務(wù)需求的可能程度的評(píng)價(jià)。高優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)的特點(diǎn)是，對QoS敏感度較高，具有較高的QoS需求，達(dá)到用戶滿意需要的網(wǎng)絡(luò)資源較多。高優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)要達(dá)到較高的效用函數(shù)，需要的網(wǎng)絡(luò)可用資源較多。在本發(fā)明中對用戶QoS滿意度及業(yè)務(wù)流失率定義如下定義用戶QoS 滿意度(user satisfaction index, USI)業(yè)務(wù)流對網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前服務(wù)質(zhì)量的滿意程度，反映了用戶QoS滿意度?？啥x用戶的 USI函數(shù)為
權(quán)利要求
1. 一種基于博弈論的移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)資源接納控制方法，具體包括資源狀態(tài)獲取、用戶滿意度的計(jì)算、接納控制決策過程、確定博弈結(jié)果及決策結(jié)果執(zhí)行；其特征在于接納控制過程主要包括網(wǎng)絡(luò)資源狀態(tài)獲取、用戶滿意度的計(jì)算、接納控制博弈、確定博弈結(jié)果及決策結(jié)果執(zhí)行；接納控制過程由控制功能實(shí)體(CFE)及決策功能實(shí)體(DFE)共同實(shí)現(xiàn)，DFE基于網(wǎng)絡(luò)資源狀態(tài)、業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)、業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量(QoQ需求、業(yè)務(wù)QoS敏感度以及網(wǎng)絡(luò)全局的OioS)，做出網(wǎng)絡(luò)資源接納控制的最后決策；CFE負(fù)責(zé)收集和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)資源狀態(tài)信息、用戶需求，執(zhí)行DFE的決策且負(fù)責(zé)統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)和網(wǎng)絡(luò)端到端帶寬、抖動(dòng)、時(shí)延信息并將其保存在CFE中；接納控制決策過程采用博弈論的方法，包含如下步驟1)將接納控制點(diǎn)和不同業(yè)務(wù)的接納控制請求之間的博弈定義為G= {I，S，P)，I為參與方集合，S為行動(dòng)空間集合，P為各博弈者的效用(收益)函數(shù)集合；2)將參與方集合定義為1= IaPj' Cuj }，即將每個(gè)源節(jié)點(diǎn)的接納控制點(diǎn)Αη及不同業(yè)務(wù)接納控制請求點(diǎn)。!^，定義為博弈論中的參與方；3)行動(dòng)空間S具體為的策略空間為{Admit,Reject)，表示接受(Admit)或拒絕 (Reject) cI^的接納請求；cI^的策略空間為{Stay，Leave)，表示繼續(xù)選擇(Stay)或拒絕 (Leave)當(dāng)前接納控制點(diǎn)Ap/萬提供的服務(wù)；4)每次業(yè)務(wù)發(fā)起接納控制請求時(shí)，位于業(yè)務(wù)源節(jié)點(diǎn)的接納控制點(diǎn)及代表業(yè)務(wù)的接納控制請求點(diǎn)的行動(dòng)組合定義為博弈的一個(gè)策略；5)將CFE收集的網(wǎng)絡(luò)資源狀態(tài)信息定義為博弈中的信息；6)P為各博弈者的效用(收益)函數(shù)集合；任意博弈者的效用值是所有博弈者策略組合的函數(shù)；和Cq的收益函數(shù)矩陣如下業(yè)務(wù)接納控制請求點(diǎn)^^的收益函數(shù)矩陣表
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，計(jì)算用戶QoS滿意度時(shí)，可以令k類業(yè)務(wù)的用戶滿意度為
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，每次業(yè)務(wù)發(fā)起接納控制請求是進(jìn)行一次博弈過程，完成對業(yè)務(wù)的接納控制。
4.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，對于同一個(gè)業(yè)務(wù)，若阻塞次數(shù)超過最大阻塞次數(shù)，則拒絕該業(yè)務(wù)。
5.一種計(jì)算機(jī)程序，其實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于博弈論的移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)資源接納控制方法，該方法定義了網(wǎng)絡(luò)用戶滿意度及業(yè)務(wù)流失率，基于博弈論對移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)資源接納控制問題進(jìn)行建模。本方法包含控制功能實(shí)體(CFE)及決策功能實(shí)體(DFE)。首先，CFE負(fù)責(zé)獲取當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)資源狀態(tài)信息及用戶需求信息，并將信息傳遞給DFE。其次，DFE在計(jì)算用戶滿意度的基礎(chǔ)之上，根據(jù)業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)接入控制點(diǎn)之間的收益矩陣完成博弈過程，然后根據(jù)接納控制決策表得到接納、拒絕或阻塞的接納控制決策結(jié)果，將結(jié)果交付給CFE。最后，CFE負(fù)責(zé)執(zhí)行接納控制決策結(jié)果。本發(fā)明可以增強(qiáng)接納控制機(jī)制對不同服務(wù)質(zhì)量敏感度的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的適應(yīng)性，保障業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。
文檔編號(hào)H04W28/24GK102281549SQ201110240919
公開日2011年12月14日 申請日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者劉曉霞, 白躍彬 申請人:北京航空航天大學(xué)