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《中北大学》 2016年
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基于博弈论的机会网络节点激励机制研究

杨伟  
【摘要】:机会网络是一种由传统自组织网络演化而来的新兴网络,不同于传统的无线网络,它的组网不依赖固定基础设施,节点间主要以“存储-携带-转发”的通信模式完成数据传输。这样高度灵活的组网特性,使得机会网络有广泛的应用场景。因此,引起了越来越多学者的关注和研究。目前,针对机会网络的研究大都有一个前提假设,就是网络中所有节点都会主动为其他节点转发数据,并且不会出现拒绝转发和丢包行为。然而,在实际的组网环境中,节点往往是智能设备,要受到能量、内存空间、CPU处理能力等资源的限制。当节点能量等资源不足时,为维持生存,会放弃协作,进而表现出自私行为。对现有研究结果分析可知,网络中少数节点的自私行为对网络的整体性能有很大的危害。因此,本文就针对机会网络节点自私行为的问题展开研究,分析并结合现有解决方法,提出了两种激励机制,主要研究内容如下:(1)现有机制一味地激励节点协作,未考虑节点自身实际情况,造成节点过度消耗而“死亡”,大大缩短了网络服务寿命。针对此问题,本文提出了一种基于博弈的能量受限节点的协作激励机制。在该机制中,首先,给出节点能量等级的定义,将节点按照剩余能量分成富裕、中等、贫困三种等级;其次,利用博弈论的知识,分析节点在不同行为下获的利益,使理性节点在利益的驱使下采取协作;最后,对处于不同能量等级下的节点,采取不同的激励力度,当节点处于富裕状态时,一旦节点出现自私行为,将会受到最严酷惩罚,当节点处于中等和贫困状态时,给予一定理解,容忍其一定程度的自私行为。这样,一方面抑制了节点自私行为,促使节点合作,另一方面延长了网络的服务寿命。(2)在机会网络中,源节点在选取传输链路时,往往具有很大的随意性,这样会导致网络延时的加大。另外,当处于最优传输链路中的节点出现自私行为时,又会造成节点投递成功率低,严重影响网络性能。针对以上两个问题,本文提出了一种基于非合作博弈的节点协作激励机制。在该机制中,首先引入了节点优先级概念,通过节点的运行速度、能量、消息转发成功率三个属性值来定义节点优先级;其次,采用迪杰特斯拉算法(Dijkstra Algorithm),以节点优先级为标准,选取消息传输最优链路;再次,引入博弈论知识,分析处于最优链路中节点行为,通过外生补贴来改变收益结构,以此促进节点的合作;最后,通过检测节点行为,一旦发现节点表现出自私性,就将其排除在网络外。这样,可以促使处于最优链路中的节点进行协作,保证了消息按照最优链路传输,提高了节点消息投递成功率,大大降低了网络延迟。
【学位授予单位】:中北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN92

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