论文导读:本文将定价理论应用于无线adhoc网络作为激励机制,促进节点间的合作。综合考虑节点的收益、用户的流量和对拥塞的控制,采用基于流量的动态定价策略,利用优化和控制理论,通过对AP的收益目标进行非线性优化,找到价格的最优解和AP收益的最优值,同时控制用户节点的接入流量,保证总流量不超过网络的信道容量,从而避免网络拥塞。用户需要通过AP节点接入网络,由于用户和AP节点之间频谱资源有限,所以要有选择性地接入用户,使得用户和AP节点各自的收益最大并且二者间的链路不产生拥塞。
关键词:adhoc网络,定价,非线性优化,拥塞
1.引言
以无线ad hoc网络为代表的下一代无线自组网络,正逐渐和有线网络融合,与其他网络组成异构网络,并通过AP接入因特网服务。由于ad hoc网络是无中心和自组织的,其节点具有理性的自私行为,因此需要为其建立激励机制来促进其合作[1]。
本文将定价理论应用于无线ad hoc网络作为激励机制,促进节点间的合作。综合考虑节点的收益、用户的流量和对拥塞的控制,采用基于流量的动态定价策略,利用优化和控制理论,通过对AP的收益目标进行非线性优化,找到价格的最优解和AP收益的最优值,同时控制用户节点的接入流量,保证总流量不超过网络的信道容量,从而避免网络拥塞。
2.系统定价模型
用户需要通过AP节点接入网络,由于用户和AP节点之间频谱资源有限,所以要有选择性地接入用户,使得用户和AP节点各自的收益最大并且二者间的链路不产生拥塞。 是用户 与AP节点之间传送信息的速率,即为信息流量; 为网络总的信道容量,即用户和AP节点之间的最大信息流量,超过这个值就会产生拥塞,影响服务质量; 是AP节点向用户 收取的单位流量的费用; 是用户 通过AP节点提供的服务而得到的收益,其中 ,为斜度参数,表示该用户使用业务效用函数的上升趋势; 是AP节点为用户提供服务的成本,当没有产生拥塞时, 为定值,当产生拥塞时, 变为无穷大,这样自然拒绝用户接入; 表示能接入的最大的用户数[2]。论文参考。
随着用户流量的增大,用户使用网络的费用也在增加。当第 个用户接入时,由于造成拥塞,可以通过调高价格拒绝他接入,这时只要使得 (可以使 ),用户就会因为收益为负而主动放弃接入,从而避免了网络拥塞。论文参考。
3.多目标优化
如果同时考虑AP和用户的收益目标,则该问题是一个多目标优化问题,如下:
, (1)
,其中 (2)
其中 和 分别表示每个用户的峰值速率和最小速率。按多目标优化的标准形式,将其转化为求最小值问题,采用线性加权法把多目标优化问题转化为评价函数:
(3)
其中, , , 为用户收益加权系数; 为AP收益加权系数。论文参考。
故上述多目标优化问题可转化为求下述单目标函数优化问题:
(4)
, (5)
4.实验分析
为了验证本文提出的优化算法的有效性,我们利用NS2进行仿真实验。网络环境为30个节点,时间500s,场景500*500,数据流类型为CBR,最大移动速度为20m/s,MAC协议为802.11协议,路由协议为AODV协议,信道类型为无线信道。仿真参数采用 =5, =0.01, =0.02, =0.04, =0.08, =0.2, =5, =0, =10, =20, =30, =40, =50, =100,C=1, 代表信息流量。
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