基于博弈论的机会网络节点激励机制研究

发布时间：2017-03-30 00:11

  本文关键词：基于博弈论的机会网络节点激励机制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：机会网络是一种由传统自组织网络演化而来的新兴网络,不同于传统的无线网络,它的组网不依赖固定基础设施,节点间主要以“存储-携带-转发”的通信模式完成数据传输。这样高度灵活的组网特性,使得机会网络有广泛的应用场景。因此,引起了越来越多学者的关注和研究。目前,针对机会网络的研究大都有一个前提假设,就是网络中所有节点都会主动为其他节点转发数据,并且不会出现拒绝转发和丢包行为。然而,在实际的组网环境中,节点往往是智能设备,要受到能量、内存空间、CPU处理能力等资源的限制。当节点能量等资源不足时,为维持生存,会放弃协作,进而表现出自私行为。对现有研究结果分析可知,网络中少数节点的自私行为对网络的整体性能有很大的危害。因此,本文就针对机会网络节点自私行为的问题展开研究,分析并结合现有解决方法,提出了两种激励机制,主要研究内容如下:(1)现有机制一味地激励节点协作,未考虑节点自身实际情况,造成节点过度消耗而“死亡”,大大缩短了网络服务寿命。针对此问题,本文提出了一种基于博弈的能量受限节点的协作激励机制。在该机制中,首先,给出节点能量等级的定义,将节点按照剩余能量分成富裕、中等、贫困三种等级;其次,利用博弈论的知识,分析节点在不同行为下获的利益,使理性节点在利益的驱使下采取协作;最后,对处于不同能量等级下的节点,采取不同的激励力度,当节点处于富裕状态时,一旦节点出现自私行为,将会受到最严酷惩罚,当节点处于中等和贫困状态时,给予一定理解,容忍其一定程度的自私行为。这样,一方面抑制了节点自私行为,促使节点合作,另一方面延长了网络的服务寿命。(2)在机会网络中,源节点在选取传输链路时,往往具有很大的随意性,这样会导致网络延时的加大。另外,当处于最优传输链路中的节点出现自私行为时,又会造成节点投递成功率低,严重影响网络性能。针对以上两个问题,本文提出了一种基于非合作博弈的节点协作激励机制。在该机制中,首先引入了节点优先级概念,通过节点的运行速度、能量、消息转发成功率三个属性值来定义节点优先级;其次,采用迪杰特斯拉算法(Dijkstra Algorithm),以节点优先级为标准,选取消息传输最优链路;再次,引入博弈论知识,分析处于最优链路中节点行为,通过外生补贴来改变收益结构,以此促进节点的合作;最后,通过检测节点行为,一旦发现节点表现出自私性,就将其排除在网络外。这样,可以促使处于最优链路中的节点进行协作,保证了消息按照最优链路传输,提高了节点消息投递成功率,大大降低了网络延迟。
【关键词】：机会网络 自私节点 博弈论 激励机制
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-18
• 1.1 课题背景和意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 基于信誉值的激励机制12-13
• 1.2.2 基于虚拟货币的激励机制13-14
• 1.2.3 基于博弈论的分析方法14
• 1.2.4 混合机制的方法14-15
• 1.3 本文主要研究内容15-16
• 1.4 论文组织结构16-18
• 2 机会网络及博弈论18-30
• 2.1 机会网络概述18-22
• 2.1.1 机会网络概念18-19
• 2.1.2 机会网络特点19-20
• 2.1.3 机会网络的应用20-22
• 2.2 机会网络节点行为分析22-24
• 2.2.1 节点自私的原因22-23
• 2.2.2 自私节点的分类23-24
• 2.2.3 节点自私行为分析与仿真实验24
• 2.3 博弈论概述24-29
• 2.3.1 博弈论组成要素25-26
• 2.3.2 博弈分类26-27
• 2.3.3 纳什均衡27-28
• 2.3.4 经典博弈模型28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 3 基于博弈的能量受限节点的协作激励机制30-43
• 3.1 研究背景30
• 3.2 模型假设30-32
• 3.3 机制设计32-35
• 3.3.1 节点能量等级32
• 3.3.2 节点自私行为容忍度32-33
• 3.3.3 节点协作策略33
• 3.3.4 惩罚策略33-35
• 3.4 算法流程图设计35-36
• 3.5 仿真结果36-42
• 3.5.1 网络仿真工具ONE简介36-39
• 3.5.2 仿真场景与参数39-40
• 3.5.3 仿真结果分析40-42
• 3.6 本章小结42-43
• 4 基于非合作博弈的节点协作激励机制43-55
• 4.1 研究背景43
• 4.2 网络模型定义43-46
• 4.2.1 网络拓扑结构43-44
• 4.2.2 节点属性44-45
• 4.2.3 节点优先级45-46
• 4.3 最优转发链路46-47
• 4.4 机制设计47-50
• 4.4.1 效用函数48
• 4.4.2 博弈分析48-50
• 4.4.3 惩罚策略50
• 4.4.4 算法设计50
• 4.5 仿真结果50-54
• 4.5.1 仿真参数设置50-51
• 4.5.2 仿真结果分析51-54
• 4.6 本章小结54-55
• 5 总结和展望55-57
• 5.1 本文总结55-56
• 5.2 未来展望56-57
• 参考文献57-61
• 攻读硕士期间发表的论文及取得的研究成果61-62
• 致谢62-63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 王华;;利用组合技术的迪杰斯特拉算法改进探讨[J];测绘科学;2014年02期

2 徐许亮;张明铭;;无线网络的博弈论应用[J];考试周刊;2013年07期

3 熊永平;孙利民;牛建伟;刘燕;;机会网络[J];软件学报;2009年01期

4 陆音;石进;谢立;;基于重复博弈的无线自组网络协作增强模型[J];软件学报;2008年03期

5 黄蕾;刘立祥;;Ad hoc网络寻路阶段的合作激励机制研究[J];计算机学报;2008年02期

6 李莉;董树松;温向明;;基于博弈理论建立无线自组网中激励合作机制的研究[J];电子与信息学报;2007年06期

7 李莉;董树松;温向明;;无线传感器网络中的分簇算法[J];无线通信技术;2006年03期

8 王建新,张亚男,王伟平,卢锡城;移动自组网中基于声誉机制的安全路由协议设计与分析[J];电子学报;2005年04期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 范家璐;机会移动网络建模与应用研究[D];浙江大学;2011年

2 叶晖;机会网络数据分发关键技术研究[D];中南大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 张健;基于博弈论的移动Ad Hoc网络节点合作策略研究[D];浙江工业大学;2013年

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本文编号：275754