大型服务系统的网络博弈研究

发布时间：2020-10-22 08:02

　　 近年来,大型服务系统得到了迅速发展并逐步应用到多种场合中,如医院的就诊和治疗、交通运输的调度、云数据中心业务的处理等等,为了应对客户不断提升的服务要求和满意度,大型服务系统中的服务器规模也越来越大,网络结构也越来越复杂,如何协调好该网络中服务器之间的协作,从而提高大型服务系统的整体服务能力,成为了网络合作博弈的一个重要研究内容。因此,大型服务系统的网络博弈研究是目前管理科学与信息科学中重要科学问题之一。目前,大型服务系统的合作博弈研究在理论研究和工程应用中取得了一定的进展,但还存在一些尚未完善的理论和亟待解决的问题。大型排队服务系统合作博弈只研究了服务器的服务时间服从指数分布的M/M/1并行排队服务系统合作博弈以及M/M/s排队系统合作博弈,对于其他分布的服务时间均未考虑。对于服务系统中服务器之间的合作未考虑网络结构的影响,因此大型服务系统的网络合作博弈研究还处在起步阶段。一般的网络博弈以及服务系统的合作博弈研究中参数均是确定的,而在现实生活中参数具有不确定性,如果能判断在某个区间上,则应用一般的网络博弈以及服务系统网络区间博弈研究更能满足实际需要。本文主要研究以下内容:(1)一般网络合作区间博弈的研究。本文针对网络博弈的值函数不是确定值,而是在一个区间上的假设,建立了一般的网络合作区间博弈模型,给出了网络连通分支可加性、单调性、超可加性和超模性等的概念,并利用这些概念讨论了网络合作区间博弈的Myerson区间值的公理化特征,证明了当网络合作区间博弈是超可加时,Myerson区间值是稳定的,也证明了若网络合作区间博弈是凸的,则该网络合作区间博弈的Myerson区间值在区间核心的内部,应用数值算例给出了网络合作区间博弈的区间值函数和Myerson区间值的计算方法,通过对比说明了网络结构对区间值函数以及分配的影响。(2)大型服务系统的网络合作博弈研究。本文研究了服务器的服务时间独立同服从爱尔朗(Erlang)分布的并行M/E_k/1排队构成的大型服务系统的合作博弈模型,并讨论了相应的核心、Shapley值和Owen值的分配准则。在给定的大型服务器网络上,本文以稳态下服务器联盟的平均队长以及联盟所在网络边成本刻画了服务器联盟的值函数,建立了大型服务系统网络合作博弈模型,给出了该网络合作博弈是次可加以及凸的充分必要条件,同时给出了相应的核心与Myerson值分配的概念,并利用数值算例说明了网络结构对服务系统合作以及成本分配上的影响。(3)大型服务系统的网络合作区间博弈研究。本文在服务器的服务率在一个区间上的假设下,建立了大型服务系统合作区间博弈模型与辅助合作区间博弈模型,给出了这两个区间合作博弈核心之间的关系,并指出辅助合作区间博弈的区间Shapley值一定在区间核心的内部。本文针对系统性能参数的不确定性,建立大型服务系统网络的合作区间博弈模型,并讨论了该合作区间博弈模型的性质,最后给出了相应的区间分配准则,并利用数值算例说明如何计算该合作区间博弈的区间Myerson值。(4)农产品供需网络合作博弈研究。本文将所得到的理论结果应用于农产品供需网络,构建了由n个农业合作社所构成的网络合作博弈模型,讨论了网络博弈的核心与Myerson值的利润分配准则,利用数值算例说明该网络的值函数与Myerson值的计算结果,并指出网络结构对值函数与Myerson值分配的影响。本文根据实际生活中农业合作社网络的运行情况,某些参数在一个区间的假设下,建立了农业合作社网络合作区间博弈模型,并给出了相应的区间核心与区间Myerson值的分配准则,这些结果将为我国农业合作社的管理提供重要的理论依据与技术支撑。
【学位单位】：燕山大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：F274;O225
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究的背景和意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状及评述
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
        1.2.3 研究评述
    1.3 研究内容及研究方法
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究方法
第2章 相关概念及理论
    2.1 大型服务系统基本概念
    2.2 合作博弈
        2.2.1 合作博弈基本概念
        2.2.2 合作博弈的分配
    2.3 合作区间博弈
        2.3.1 合作区间博弈基本概念
        2.3.2 合作区间博弈的分配
    2.4 网络合作博弈
        2.4.1 网络
        2.4.2 网络合作博弈基本概念
        2.4.3 网络合作博弈的分配
    2.5 本章小结
第3章 网络合作区间博弈及其分配机制
    3.1 网络合作区间博弈
        3.1.1 网络的基本概念
        3.1.2 网络区间值函数
        3.1.3 网络合作区间博弈的性质
    3.2 网络合作区间博弈的分配机制
        3.2.1 网络合作区间博弈的区间核心
        3.2.2 网络合作区间博弈的Myerson区间值
    3.3 本章小结
第4章 大型服务系统的网络合作博弈及其分配机制
    4.1 大型服务系统的合作博弈
        4.1.1 基于M/M/1排队机制服务系统的特征函数
        4.1.2 基于M/M/1排队机制服务系统的合作博弈的分配机制
k/1排队机制服务系统的特征函数'>        4.1.3 基于M/E_k/1排队机制服务系统的特征函数
k/1排队机制服务系统合作博弈的分配机制'>        4.1.4 基于M/E_k/1排队机制服务系统合作博弈的分配机制
k/1服务系统的合作博弈'>        4.1.5 基于其他阶数的M/E_k/1服务系统的合作博弈
    4.2 大型服务系统的网络合作博弈
        4.2.1 网络的基本概念
        4.2.2 网络值函数
        4.2.3 网络合作博弈
        4.2.4 网络合作博弈的分配机制
    4.3 本章小结
第5章 大型服务系统的网络合作区间博弈及其分配机制
    5.1 大型服务系统的合作区间博弈
        5.1.1 区间特征函数
        5.1.2 合作区间博弈的性质
    5.2 大型服务系统合作区间博弈的区间分配机制
        5.2.1 大型服务系统合作区间博弈的区间Shapley值
        5.2.2 大型服务系统辅助合作区间博弈的区间Shapley值
    5.3 大型服务系统的网络合作区间博弈
        5.3.1 区间值函数
        5.3.2 网络合作区间博弈的性质
    5.4 大型服务系统网络合作区间博弈分配机制
    5.5 本章小结
第6章 农产品供需网络合作博弈及其利润分配
    6.1 模型描述
    6.2 模型的参数设计
    6.3 网络合作博弈模型
        6.3.1 农业合作社的合作机制
        6.3.2 值函数
        6.3.3 网络合作博弈的性质
        6.3.4 网络合作博弈的利润分配机制
    6.4 网络合作区间博弈模型
        6.4.1 区间值函数
        6.4.2 网络合作区间博弈的性质
        6.4.3 网络合作区间博弈的利润分配机制
    6.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位论文期间承担的科研任务与主要成果
致谢

【参考文献】

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本文编号：2851330