确保服务质量的网络资源分配机制与算法研究

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随着网络用户数量的增多以及高带宽需求的多媒体应用的出现,网络资源管理变得越来越重要。在有线网络中,自私用户总是抢占大量的网络带宽,严重影响了其它用户的服务质量,降低了网络的整体性能,这就迫切需要新的带宽分配算法来解决带宽使用不合理的问题。在无线网络中,大量授权的频谱资源没有得到有效利用。美国联邦通讯委员会建议未授权的从用户可以在不干扰授权用户的情况下使用授权频谱,以此来提高频谱资源的利用率。这一建议激发了研究者对动态频谱分配算法的研究。论文第一部分主要研究了有线网络中的带宽分配问题。基于VCG机制,提出了一种新的带宽分配机制,证明了该机制具有占优策略激励兼容的特性,并且该机制存在唯一纯的纳什均衡解。然后给出了指导用户进行策略选择的离散随机式学习算法,并分析了该算法的收敛性。论文第二部分主要研究了水平共享式认知无线电网络中主从用户之间的频谱分配问题,同时考虑了干扰温度约束和从用户的服务质量约束。第一种方法是提出了接纳控制与功率控制相结合的算法。以降低干扰温度违背概率为出发点,针对不同情况,设计了三种不同的从用户移除准则,确保在用户密集的网络中,被网络所接纳的从用户的服务质量约束条件和主用户的干扰温度约束条件能够同时成立。第二种解决方法是将主从用户的频谱分配问题构造成一个非凸优化问题,经过变量替换和对数变换得到一个随机访问和功率控制相结合的分布式算法,该算法可以收敛到非凸优化问题的全局最优解,并从理论上分析了该算法的收敛性。数值仿真实验验证了所设计的算法在性能上满足了设计目标,能够确保用户的服务质量,提高网络系统的整体性能。
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