基于博弈理论的车载网流速控制方案的研究

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在车辆自组织网络的研究中,车辆节点间大规模的数据传输是一项具有挑战性的课题。运用路边单元进行辅助通信,可以为众多车辆节点创造更多的相遇机会,延长通信时间。然而,由于车辆节点的高速移动和网络拓扑的急剧变化,正在下载多媒体数据的车辆节点流速值会发生巨大的变化,进一步导致传输延迟,大大降低了网络的性能。因此,对车辆节点的传输行为进行分析,提出合理的技术方案来提升网络性能,具有重要意义。本文首先对数据传输过程中车辆节点的流速分配问题进行了研究,论证了车辆节点之间非合作的行为本质,这个非合作博弈最终会达到一个稳定的Nash均衡点(NEP)。接着本文分别提出了基于、Jacobi、G-S和SOR迭代法的数据传输方案来求解NEP。考虑到非合作博弈的低效性,本文又进一步提出基于合作博弈的方案。对于合作博弈中可能存在的背离行为,又提出了对背离行为的检测与惩罚策略,激励节点之间的合作。论文主要工作包括:1)运用博弈论对车辆自组织网络中节点的效用进行建模,定性地分析了车辆节点问非合作的行为本质。节点对路边单元节点(Road Side Unit, RSU)流速的占用问题是一个典型的非合作博弈问题,通过论证这种非合作博弈问题,在以网络时延作为衡量指标的效用模型下,博弈过程最终会达到一个稳定的Nash均衡点(Nash Equilibrium Point, NEP),并且这个均衡点是存在且唯一的。2)为探索上述模型中NEP的求解方法,本文依次提出了基于Jacobi、G-S和SOR迭代算法的数据传输方案,描述了这几种算法的推导过程,论证了算法的收敛性,并通过仿真实验显示出各算法的性能表现。3)由于非合作博弈具有低效性,本文进一步提出了基于合作博弈的流速控制算法,通过检测节点在合作过程中的背离行为,对背离合作的节点采取惩罚策略,来激励节点间的合作,以获得更好的流速控制结果。
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