多跳无线网络中基于博弈理论的拓扑控制研究

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本文的研究内容是利用博弈理论来解决节点具有私利性的多跳无线网络中的拓扑控制问题。多跳无线网络中的拓扑控制的目的是通过给每个节点分配优化的传输功率来满足一定的网络全局性能。网络的全局性能是由网络中节点之间的冲突和合作关系决定的。 对于分析这种私利节点之间的冲突和合作关系问题,博弈理论是一个很合适的工具。 本文根据博弈理论思想为节点设计了两种收益函数,本别对应两种拓扑控制博弈。 其中,第一种拓扑控制博弈的收益函数仅考虑了网络的连通性; 而第二种拓扑控制博弈的收益函数不仅考虑了网络的连通性,而且还考虑了网络的干扰特性和路由性能,这也正是本文的创新点所在。 根据潜在博弈的性质可以证明这两种拓扑控制博弈分别属于精确潜在博弈和顺序潜在博弈,那么这两种拓扑控制博弈的纳什均衡拓扑(优化的网络拓扑)就可以通过最佳响应算法求得,本文为两种拓扑控制博弈设计了最佳响应算法。 本文分别在同构网络和异构网络的条件下对两种拓扑控制博弈的网络拓扑图和性能参数进行了比较和分析。 结果表明,虽然第二种拓扑控制博弈相对于第一种拓扑控制博弈牺牲了一定的能量高效性,但是却使得节点间的平均最短路径跳数和最大最短路径跳数得到了降低,从而优化了网络的路由性能。 仿真结果还给出了最小度数阈值的选择对第二种拓扑控制博弈性能的影响。
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