基于匹配博弈的异构无线网络能耗优化研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hanlu198723620
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随着无线通信技术的迅速发展趋势,用户对多元化业务的需求越来越高,单一的网络接入技术无法满足所有场景、所有用户的接入需求。因此,以跨网通信为底层技术的异构无线网络成为下一代无线网络的重要趋势之一。在多种接入技术共存的背景下,如何合理分配无线网络资源,降低设备能耗,提升网络性能,实现绿色通信,具有十分重要的现实意义。目前无线网络资源分配的方法有很多,如基于优化理论的资源分配方案,多属性决策方法等,但这些方法大多基于同构网络,或终端类型一致的异构网络。基于跨网通信技术实现的异构终端直连通信,在一定程度上扩展了网络覆盖,实现了网络融合。同时多种终端的直连通信,对系统能耗提出了更高的要求。因此,研究拓扑结构复杂的异构网络的资源分配,建模以能效优化为目标的异构终端与基站的双边关系,有利于提高异构网络能效,实现资源的优化配置。博弈论作为决策科学的重要理论,在网络资源分配领域得到了广泛应用,相对于其他博弈理论,匹配博弈具有计算复杂度低、自组织性和可分布式实现等优势。本文针对现有研究的不足,深入研究基于跨网通信的异构无线网络资源分布,利用匹配博弈理论,降低设备能耗,提升全网性能,实现网络资源的优化分配。本文提出两种基于匹配博弈理论的异构无线网络能耗优化算法方案,实现全网资源的合理化动态分配。首先,考虑全网的资源分布,针对接入网络和终端的不同需求,本文提出一种基于延迟接受算法的能耗优化方案,该方法以最大化系统吞吐量和最大化设备能量效率为优化目标,利用匹配博弈理论实现稳定的匹配结果。其次,针对传统匹配博弈理论中参与者选择的不公平性,为进一步优化网络性能,本文引入储备系统理论,在资源分配之前对选择处于劣势地位的终端预先分配资源,并分别在相同效用函数下对两种方案进行仿真,仿真结果表明,基于延迟接受算法和储备系统的能耗优化方法均能够在匹配双方策略交互中兼顾网络整体和终端个体的利益,且基于储备系统的匹配算法能够提高终端选择无线接入点的公平性,均衡系统负载,进一步优化网络性能。最后,本文基于异构无线网络资源分配算法的基础上,开发并实现了异构无线网络资源分配云服务原型系统,验证了本文研究方法在应用层面的可行性。
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