[發(fā)明專利]無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)中繼協(xié)作激勵方法

有效

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• 申請日: 2013-04-17
• 公開（公告）號: CN103249129A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張暉;張瑩輝;楊龍祥;朱洪波;郭曉昌
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: H04W52/04
• 分類號: H04W52/04;H04W84/18
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于多媒體通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)中繼協(xié)作激勵方法。

背景技術(shù)

近年來無線移動通信技術(shù)取得了長足的發(fā)展，WLAN、UMTS和WiMAX等系統(tǒng)在全球的引入以及現(xiàn)有的各種二代移動通信網(wǎng)絡(luò)的繼續(xù)運營，這就帶來了多種類型通信網(wǎng)絡(luò)共存，即WHN無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)（Wireless?Heterogeneous?Network，無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)）。WHN是由多種技術(shù)、多種網(wǎng)絡(luò)、多種業(yè)務(wù)相互融合形成的集合體，它不僅可以極大地提升單個網(wǎng)絡(luò)的性能，在支持傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的同時也為引入新的服務(wù)創(chuàng)造了條件；它也可以為未來的移動通信系統(tǒng)提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率、更廣的信號覆蓋范圍，并支持更高速率的移動性。在典型的蜂窩和Ad-hoc異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)中，通過移動Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的自組織性和多跳中繼能力，可以緩解蜂窩網(wǎng)絡(luò)基站的瓶頸效應(yīng)、平衡業(yè)務(wù)流量并提高網(wǎng)絡(luò)的空間復(fù)用率，也相應(yīng)的提高了網(wǎng)絡(luò)的容量。但是，網(wǎng)絡(luò)中的存在某些自私節(jié)點為了避免自身資源的消耗拒絕參與中繼轉(zhuǎn)發(fā)也會影響整個網(wǎng)絡(luò)的性能。當然，中繼聯(lián)盟激勵作為新的研究技術(shù)，尚有許多問題有待解決，其核心難點在于：如何選擇節(jié)點聯(lián)盟參與合作以及如何進行聯(lián)盟內(nèi)的協(xié)作。因此，對異構(gòu)無線融合網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點最優(yōu)中繼聯(lián)盟協(xié)作激勵研究受到廣泛的關(guān)注。

目前，大多相關(guān)研究針對異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中安全性最差的Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點協(xié)作激勵機制研究主要是基于聲譽值的激勵機制，機制選擇的激勵方案和基于博弈論的分析方法。以上激勵機制存在如下缺點：（1）只考慮單個中繼節(jié)點的情況，單節(jié)點聯(lián)盟過于簡單，并且沒有考慮到中繼節(jié)點之間的協(xié)作影響；（2）有的激勵方案實現(xiàn)比較復(fù)雜，如聲譽值的維護和傳播機制較復(fù)雜且不可靠，容易導(dǎo)致聲譽值的不一致問題等；（3）基于博弈論激勵機制大部分研究只證明了納什均衡的存在性，但卻沒有提出具體的協(xié)作促進方案。此外，基于本專利的應(yīng)用場景，當存在三個或者以上的中繼節(jié)點作為一個聯(lián)盟時，聯(lián)盟內(nèi)的制約影響比較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述技術(shù)問題，特別針對異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于2節(jié)點最優(yōu)中繼聯(lián)盟協(xié)作激勵問題，提出無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)中繼協(xié)作激勵方法。所述方法以蜂窩網(wǎng)和Ad-hoc異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)為模型，對網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點收益進行分析，將2節(jié)點聯(lián)盟效用收益和節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)代價函數(shù)進行聯(lián)合優(yōu)化。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，采用如下技術(shù)方案：

無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)中繼協(xié)作激勵方法，所述方法采用蜂窩網(wǎng)絡(luò)及Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)無線通信拓撲模型，中繼聯(lián)盟集其中τ_k表示任意的兩節(jié)點聯(lián)盟，為自然數(shù)；

設(shè)定節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)分組消耗資源成本為c，如果一個節(jié)點的分組被另外一個節(jié)點成功轉(zhuǎn)發(fā)那么該節(jié)點的收益為p，在傳輸交易中轉(zhuǎn)發(fā)獎勵為m_r，轉(zhuǎn)發(fā)價格為m_p；一個節(jié)點可以利用贏得的轉(zhuǎn)發(fā)獎勵購買資源轉(zhuǎn)發(fā)分組，并且假定m_r、m_p與c、p使用相同的衡量機制；

節(jié)點參與分組轉(zhuǎn)發(fā)共享網(wǎng)絡(luò)資源須滿足如下條件：

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則本方法包含步驟如下：

步驟A，在固定的中繼聯(lián)盟下，通過最大化聯(lián)盟效用收益和最小化節(jié)點代價函數(shù)來實現(xiàn)最大的總收益，采用以下聯(lián)盟優(yōu)化模型：

max?z=max{a_ij-J_i(p_i,γ_i)-J_j(p_j,γ_j)}

s.t.a_ij=max(2p-2c+2m_r-2m_p,0)

p>m_p

m_r>c