专利名称：一种基于博弈论的移动自组织网络资源接纳控制方法
技术领域：
本发明属于移动自组织网络中的服务质量确保方法，特别是基于博弈论的区分业务QoS敏感度的资源接纳控制方法。
背景技术：
随着移动自组织网络(MANET)技术的发展，在该网络上运行实时应用成为可能。 实时应用有着较为严格的服务质量(QoQ需求，需要网络对其QoS进行保证。这些需求包括端到端时延、带宽、吞吐量等。网络资源能否满足应用需求至关重要，否则应用可用性变差，用户也会获得不满意的体验。由于MANET网络缺乏集中的控制，节点具有移动性，而且无线网络信道具有不可靠和易拥塞的特点，在MANET中对应用提供严格限制QoS保证具有一定困难。MANET网络中QoS随着节点的移动及信道状况的改变而不断发生变化。到目前为止，接纳控制机制仍然是提供QoS保证的一项关键技术。接纳控制的主要功能是在不付出过多资源的基础上估计当前网络的资源状态是否能够接纳应用数据的传输。关键的一点就是收集当前网络可用资源和MANET网络中接纳控制机制性能的信息。根据收集到的信息，接纳控制机制做出是否接纳一次应用传输的决策。另外由于业务的多样性，不同业务对服务质量下降有不同的敏感度，接纳控制机制应既考虑业务对服务质量的期望又考虑业务对QoS下降的敏感度。
发明内容
本发明以保障移动自组织网络中的服务质量为目标，基于博弈论设计并实现移动自组织网络的接纳控制机制。具体包括1、对用户QoS满意度建模用户QoS满意度结合用户QoS需求及QoS敏感度，反映用户的QoS偏好和对网络当前服务质量的满意程度。在获取网络资源状态的基础上，计算用户满意度。2、使用博弈论对移动自组织网络接纳控制进行建模博弈论的要素包括参与者、参与者的行动空间及策略，参与者掌握的信息以及每个参与者采取不同行动相应的效用。本发明对接纳控制过程进行抽象，分别抽象出代表业务利益的业务请求点及代表网络全局利益的接纳控制点，业务请求点的行动空间为Atay 和Leave，即业务坚持加入网络和离开网络；接纳控制点的行动空间为=Admit和Re ject，即接纳业务和拒绝业务。这样就可以将移动自组织网络的接纳控制问题建立成博弈论的模型。3、采用分布式方式部署接纳控制点在接纳控制的过程中，接纳控制点及业务请求点均部署在源节点上。在一次接纳控制过程中，接纳控制决策在发起业务的源节点上进行执行，因此将接纳控制点分布式地部署到各个发起业务的节点上。与现有技术相比，本发明的创新之处在于1)对用户QoS满意度建模，考虑到不同业务对QoS下降的敏感度不同，增强接纳控制机制对实时业务的适应性，提高用户的满意度。2)基于博弈论的接纳控制效用函数设计紧密结合业务需求，适用于不同业务类型及QoS敏感度的业务，本发明根据当前网络状态对业务需求的满足程度，动态地做出接纳、 拒绝、阻塞经退避时间后再请求三种决策。
图1是移动自组织网络中接纳控制结构图。图2是本发明实施方式所述业务请求点。 的收益函数矩阵表。图3是本发明实施方式所述接纳控制点的收益函数矩阵表。图4是本发明实施方式所述虚拟价值赋值表。图5是本发明实施方式所述基于博弈的接纳控制决策表。
具体实施例方式基于博弈论的移动自组织网络接纳控制方法的实施过程见图1所示主要包含控制功能实体(CFE)及决策功能实体(DFE)。CFE负责收集和维护网络资源状态信息、用户需求及DFE的决策等，并根据DFE决策对传送网络实行接纳控制。DFE根据网络可用资源状态、业务优先级、业务QoS需求、用户QoS满意度，做出网络资源接纳控制的最后决策。CFE 负责对接纳控制决策结果进行执行。接纳控制过程主要包括获取网络资源状态、计算用户满意度、进行接纳控制博弈、确定博弈结果及执行决策结果。网络资源状态获取过程用于统计当前业务优先级和当前网络端到端带宽、抖动、 时延信息，并将其保存在CFE中。CFE可采用观测或者主动发送探测报文的方式获得当前网络资源可用信息。网络资源状态包含网络的QoS特征，带宽、抖动、时延和丢包率以及在以上QoS基础上计算出的用户满意度、业务流失率。效用函数为达成业务需求的可能程度的评价。高优先级的业务的特点是，对QoS敏感度较高，具有较高的QoS需求，达到用户满意需要的网络资源较多。高优先级的业务要达到较高的效用函数，需要的网络可用资源较多。在本发明中对用户QoS满意度及业务流失率定义如下定义用户QoS 满意度(user satisfaction index, USI)业务流对网络当前服务质量的满意程度，反映了用户QoS满意度。可定义用户的 USI函数为
权利要求
1. 一种基于博弈论的移动自组织网络资源接纳控制方法，具体包括资源状态获取、用户满意度的计算、接纳控制决策过程、确定博弈结果及决策结果执行；其特征在于接纳控制过程主要包括网络资源状态获取、用户满意度的计算、接纳控制博弈、确定博弈结果及决策结果执行；接纳控制过程由控制功能实体(CFE)及决策功能实体(DFE)共同实现，DFE基于网络资源状态、业务优先级、业务服务质量(QoQ需求、业务QoS敏感度以及网络全局的OioS)，做出网络资源接纳控制的最后决策；CFE负责收集和维护网络资源状态信息、用户需求，执行DFE的决策且负责统计业务优先级和网络端到端带宽、抖动、时延信息并将其保存在CFE中；接纳控制决策过程采用博弈论的方法，包含如下步骤1)将接纳控制点和不同业务的接纳控制请求之间的博弈定义为G= {I，S，P)，I为参与方集合，S为行动空间集合，P为各博弈者的效用(收益)函数集合；2)将参与方集合定义为1= IaPj' Cuj }，即将每个源节点的接纳控制点Αη及不同业务接纳控制请求点。!^，定义为博弈论中的参与方；3)行动空间S具体为的策略空间为{Admit,Reject)，表示接受(Admit)或拒绝 (Reject) cI^的接纳请求；cI^的策略空间为{Stay，Leave)，表示继续选择(Stay)或拒绝 (Leave)当前接纳控制点Ap/万提供的服务；4)每次业务发起接纳控制请求时，位于业务源节点的接纳控制点及代表业务的接纳控制请求点的行动组合定义为博弈的一个策略；5)将CFE收集的网络资源状态信息定义为博弈中的信息；6)P为各博弈者的效用(收益)函数集合；任意博弈者的效用值是所有博弈者策略组合的函数；和Cq的收益函数矩阵如下业务接纳控制请求点^^的收益函数矩阵表
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，计算用户QoS满意度时，可以令k类业务的用户满意度为
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，每次业务发起接纳控制请求是进行一次博弈过程，完成对业务的接纳控制。
4.如权利要求1所述方法，其特征在于，对于同一个业务，若阻塞次数超过最大阻塞次数，则拒绝该业务。
5.一种计算机程序，其实现如权利要求1所述的方法。
全文摘要
本发明涉及一种基于博弈论的移动自组织网络资源接纳控制方法，该方法定义了网络用户满意度及业务流失率，基于博弈论对移动自组织网络资源接纳控制问题进行建模。本方法包含控制功能实体(CFE)及决策功能实体(DFE)。首先，CFE负责获取当前网络资源状态信息及用户需求信息，并将信息传递给DFE。其次，DFE在计算用户满意度的基础之上，根据业务和网络接入控制点之间的收益矩阵完成博弈过程，然后根据接纳控制决策表得到接纳、拒绝或阻塞的接纳控制决策结果，将结果交付给CFE。最后，CFE负责执行接纳控制决策结果。本发明可以增强接纳控制机制对不同服务质量敏感度的实时业务的适应性，保障业务的服务质量。
文档编号H04W28/24GK102281549SQ201110240919
公开日2011年12月14日 申请日期2011年8月22日 优先权日2011年8月22日
发明者刘晓霞, 白跃彬 申请人:北京航空航天大学