專利名稱：認知無線電網(wǎng)絡中基于重復博弈的組播路由算法的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于認知無線電組播路由領域，尤其涉及路由選擇問題。針對認知無線電 網(wǎng)絡頻譜分配的動態(tài)性和差異性，設計了一種組播路由算法。
背景技術：
認知無線電(Cognitive Radio,CR)的概念起源于1999年Jos印h Mitolo博士的奠 基性工作，其核心思想是認知無線電具有學習能力，能與周圍環(huán)境交互信息，以感知和利用在 該空間的可用頻譜，并限制和降低沖突的發(fā)生。認知無線電的學習能力是使它從概念走向實 際應用的真正原因。有了足夠的人工智能，它就可能通過吸取過去的經(jīng)驗來對實際的情況進 行實時響應，過去的經(jīng)驗包括對死區(qū)、干擾和使用模式等的了解。這樣，認知無線電有可能賦 予無線電設備根據(jù)頻帶可用性、位置和過去的經(jīng)驗來自主確定采用哪個頻帶的功能。隨著無線通信的迅速發(fā)展，頻譜資源日益匱乏，目前認知無線電技術已成為解決 無線頻譜資源短缺的關鍵技術。認知無線電的主要有以下4個功能頻譜感知、頻譜管理、 頻譜移動性以及頻譜共享，其主要工作包括無線頻譜分析、信道識別、發(fā)射功率控制和動態(tài) 頻譜資源管理。其中，認知無線電網(wǎng)絡的組播路由設計亟待解決，已成為研究的一個熱點。數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡中傳輸有單播、組播以及廣播3種方式，單播只能在發(fā)送者和每一接 收者之間實現(xiàn)點對點網(wǎng)絡連接，廣播實現(xiàn)的是發(fā)送者向子網(wǎng)每一個主機投遞一份數(shù)據(jù)包。 對于認知無線電網(wǎng)絡，發(fā)送者需要向多個接收者發(fā)送數(shù)據(jù)，組播技術在認知網(wǎng)絡中體現(xiàn)出 了其獨特的優(yōu)越性，實現(xiàn)了發(fā)送者和每一接收者之間實現(xiàn)點對多點網(wǎng)絡連接。當發(fā)送者同 時給多個的接收者傳輸相同的數(shù)據(jù)時，只需復制一份的相同數(shù)據(jù)包。它提高了數(shù)據(jù)傳送效 率，減少了骨干網(wǎng)絡出現(xiàn)擁塞的可能性。為了進行有效的組播通信，確定組播路由非常關鍵。組播路由算法的研究目標是 采用行之有效的算法，使得通信中的節(jié)點同時向多個目的節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)時，根據(jù)網(wǎng)絡的拓 撲結構以及鏈路狀態(tài)，在滿足約束條件的前提下建立一種結構來實現(xiàn)目標函數(shù)的優(yōu)化，使 網(wǎng)絡費用最小。衡量一個組播算法好壞的標準通常是基于以下3個方面——組播樹的鏈路 總造價、端到端延時以及可擴展性。在認知無線電網(wǎng)絡的路由算法設計過程中，必須考慮到認知用戶對頻譜的使用不 會對主用戶造成干擾的問題。對于認知用戶來說，其所使用的無線頻譜資源是屬于主用戶 也就是授權用戶的，在這其中主用戶是要受到保護的，認知用戶在對于這樣的頻譜資源進 行利用時，必須保證不能影響到主用戶的正常服務，這是頻譜資源管理和政策上的規(guī)定，同 時也是在授權頻段使用認知無線電技術時所應該做到的基本的頻譜禮儀之一。鑒于以上考慮，本發(fā)明提供了認知無線電網(wǎng)絡中的一種基于重復博弈的路由路由 算法。
發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種基于重復博弈論的組播路由算法，針對認知無線電網(wǎng)絡頻譜分配的動態(tài)性和差異性，通過將路由選擇的歷史參與到下次路由選擇中，從而簡化了算法的 冗余度。此外，基于動態(tài)博弈中重復博弈論的思想，在路由選擇中引入聲譽，解決了在不對 主用戶造成干擾的情況下，認知節(jié)點既能保證其所選路徑滿足端到端延時最小的條件，又 能使路由算法的冗余度達到簡化的算法設計目標。本發(fā)明既能夠使能次用戶在路由選擇時 達到自己的要求，又沒有對主用戶對其授權頻譜地使用造成干擾，從而可以使用到對端到 端延時有所要求的實際網(wǎng)絡中。一、組播路由算法中的博弈論分析模型博弈論是一種分析人類交互過程中各種復雜問題的經(jīng)濟學工具，在路由選擇問題 中，參與路由選擇的節(jié)點可以視作是博弈的參與者，每個節(jié)點都期望在每次選路過程中自 己的利益得到最大化，這就是一個博弈的過程，博弈的最后結果是各個節(jié)點的利益達到一 個均衡，即納什均衡，但是該均衡不一定是博弈的最優(yōu)解，需要經(jīng)過分析以及證明找到最優(yōu) 解，即，除了該最優(yōu)策略，每個節(jié)點再也找不到其他的策略能在不損害其他節(jié)點利益的前提 下單方面提高自身的利益。博弈論的方法有很多，按照時間因素的參與與否可以分為靜態(tài)博弈和動態(tài)博弈， 對于實際的網(wǎng)絡，認知節(jié)點的選路過程必定是多次，因此考慮用動態(tài)博弈分析路由問題。在 本發(fā)明中，認知節(jié)點之間的博弈視作是無限重復博弈。在無限重復博弈中，同一個博弈被無 限期重復多次，對于任何一個參與者的欺騙和違約行為，其他參與者總會有機會給予報復。 由于在無限期重復博弈中，報復的機會總是存在的，所以，每一個參與者都不會采取違約或 欺騙的行為，參與者之間合作的均衡解是存在的。利用博弈論來分析路由問題可以分為以下六個步驟建立博弈的理論模型、分析 該博弈模型是否具有穩(wěn)定狀態(tài)、分析所得狀態(tài)是否最優(yōu)、分析所有節(jié)點是否向該狀態(tài)集中、 分析該狀態(tài)是否穩(wěn)定、分析該穩(wěn)定狀態(tài)的可擴展性。具體流程如圖1所示。在傳統(tǒng)的路由算法中，節(jié)點的每次選路都需要計算出最優(yōu)路徑。這種算法可以很 好的實現(xiàn)最優(yōu)化路由，但是其中存在著不可避免的冗余性，這是由于在某一時刻選路時的 最 優(yōu)路徑也很可能下一次選路的最優(yōu)路徑，因此，借助路由選擇的歷史可以簡化路由算法。二、基于重復博弈的組播路由算法本方法采用經(jīng)濟學領域的博弈論知識，將重復博弈運用到認知無線電網(wǎng)絡中，針 對認知無線電網(wǎng)絡頻譜分配的動態(tài)性和差異性，設計了一種組播路由算法，從而實現(xiàn)了在 不對主用戶造成干擾的情況下，認知節(jié)點的所選路徑滿足端到端延時最小的條件，同時還 使得路由算法的冗余度得到了簡化的目的。認知無線電網(wǎng)絡中基于重復博弈的組播路由算法的具體設計如圖2所示步驟如 下(1)單階段組播策略在該博弈中，博弈的參與者是認知無線電網(wǎng)絡中的所有理性認知節(jié)點，行動策略 是參與選路的節(jié)點選擇路徑的集合，效用函數(shù)是實現(xiàn)從認知節(jié)點到目標節(jié)點之間所選路徑 的端到端延時最小。針對認知無線電網(wǎng)絡中的路由選擇博弈過程，形式化定義如下①博弈G中的每個階段子博弈為r ；②網(wǎng)絡中共有η個理性認知節(jié)點，它們組成博弈參與者集合Ν，Ν= {1,2,...,η}；③Si表示參與節(jié)點i的策略集，定義集合S = (S1, S2, ... , SJ ；
④定義效用函數(shù)集Ui =S — R，效用函數(shù)Ui (Vij)；⑤在博弈G中，對于每一個參與節(jié)點1，效用函數(shù)仏是31和其對手、的函數(shù)，其 中，Si是參與節(jié)點i的策略，s_i是其對手的策略；⑥貼現(xiàn)因子δ看成是認知節(jié)點關于歷史偏好的變量?；谝陨险f明，該博弈模型如下G= {Γ,Ν, {SjieN, {UjieN, δ}(2)參與節(jié)點i的端到端延遲時間假定參與節(jié)點i選擇路徑j，假設鏈路的容量為…，鏈路上數(shù)據(jù)流的速率為Vj，則 單個包在路徑上的延遲時間為l/(Cj-Vj)。認知網(wǎng)絡中有多個參與節(jié)點，所以考慮多個數(shù)據(jù) 流的情況。假設網(wǎng)絡有η個理性路由器R1, R2,...，Rn，即博弈的參與者，這些路由器分別以 X1, λ2,..., λη的泊松分布形式向網(wǎng)絡發(fā)送數(shù)據(jù)；假設Ri所選擇的路徑為Ij，則其處理能 力，即鏈路容量為μ ij ；Vij表示認知節(jié)點i沿路徑j轉發(fā)數(shù)據(jù)流的速率。該網(wǎng)絡的任務模 型如圖3所示。定義數(shù)據(jù)流在每條路徑上的延遲時間為
η 則參與節(jié)點i的端到端延遲時間為 (3)多階段策略博弈假定，<表示節(jié)點i在t時間的行動策略，每一個階段的策略α'=(4，4，…，a'n),t 時間的歷史Ρ = (a°, a1, an)。則節(jié)點i在t階段博弈中的行動策略可以表示為5丨，這 里4 =彳(/0。在t階段的重復博弈中，節(jié)點的效用函數(shù)為 則
)，其中，ρ ^.(k)表示節(jié)點i選擇鏈路j的概率，且P υ e [-1，1]上式中，<，<表示認知節(jié)點i選擇的鏈路j在t時間時的聲譽定義此時節(jié)點的效 用函數(shù)為S1i= au； +錢‘,其中，α，β為加權因子對于每一時間t，參與者i的效用是4，則效用流<，乂，…可以表示成 (4)驗證算法可靠性由(1)得到了該博弈的效用函數(shù)U”每個參與節(jié)點選擇延遲時間最短的路徑，要 求延遲時間最小，即min (Ui (Vij)}
利用規(guī)劃求解法，該博弈模型中參與節(jié)點i的最優(yōu)解為 g卩，當Vij取該值時，參與節(jié)點所選擇的路徑延遲時間最小。進一步的，步驟(3)的多階段博弈模型中，還可以通過將路由選擇的歷史參與到 下次路由選擇中，從而簡化了算法的冗余度，具體步驟如下分析算法冗余度節(jié)點與鏈路之間可能的情況如圖4所示，橫向表示鏈路的情況，縱向表示節(jié)點的 選擇。并且假設U (鏈路不是最優(yōu)，節(jié)點未選擇)=U (N，N) = ν ‘，U (鏈路最優(yōu)，節(jié)點未選擇)=U (Y，N) = ν〃，U(鏈路不是最優(yōu)，節(jié)點選擇)=U(N,Y) = ν"‘，U(鏈路最優(yōu)，節(jié)點選擇)=U(Y，Y) = ν" 〃。假設在t = 0時刻博弈參與的雙方，即節(jié)點和鏈路通過合作達到納什均衡，則在t =1時刻，歷史h1 = (N，N)。因此，雙方再次合作，t = 2時刻，h2 = ((N, N), (N，N))，以此 類推到之后所經(jīng)過的時刻。在前t時間里，節(jié)點獲得的收益是ν'，假設在t時刻節(jié)點首先選擇了偏離之前所 達到的均衡狀態(tài)，即，節(jié)點選擇該鏈路進行數(shù)據(jù)傳輸，此時，節(jié)點的收益為ν"。由于節(jié)點的 選擇，誘使鏈路最優(yōu)，從而在之后的t+l，t+2，...時刻，節(jié)點獲得的收益是ν"“。由于前t時間參與者的收益為ν' t時刻的收益是ν" t之后的每一時刻收 益為ν" “ i，因此，此時的平均貼現(xiàn)值為(I-St)v'廣 δ tC(I-S)v" JSv" “ J針對不同的δ值計算節(jié)點的平均貼現(xiàn)值，發(fā)現(xiàn)，對于ν" “ > ν" >ν' >ν"‘， 當δ >1/2時博弈的雙方才能維持合作，S卩，在有限次重復博弈中，如果節(jié)點一直不選擇特 定的鏈路，則納什均衡將會一直持續(xù)下去。當然，在實際網(wǎng)絡中，我們希望所選擇的鏈路即 就是最優(yōu)的路徑，但這是理想的情況。通過博弈分析得出較為合理的結果，根據(jù)分析結果可 以進行組播路由的算法設計。綜上所述，本發(fā)明基于動態(tài)博弈中重復博弈論的思想，在路由選擇中引入聲譽，解 決了在不對主用戶造成干擾的情況下，認知節(jié)點達到了其所選路徑滿足端到端延時最小的 條件的算法設計目標；通過將路由選擇的歷史參與到下次路由選擇中，從而簡化了算法的 冗余度。
圖1博弈論分析流程圖。圖2是本發(fā)明的步驟流程圖。圖3單階段網(wǎng)絡任務模型。圖4節(jié)點與鏈路的策略博弈圖。
具體實施方式
下面以一個實例來介紹所述方法的具體實施過程。網(wǎng)絡要求目標網(wǎng)絡規(guī)模中等，節(jié)點數(shù)目在50-100之間，要求在滿足在不對主用戶造成干擾的情況下，認知節(jié)點既能保證其所選路徑滿足端到端延時最小的條件，又能使 路由算法的冗余度達到簡化的算法設計目標；路由協(xié)議認知無線電網(wǎng)絡中基于重復博弈的組播路由協(xié)議；實施目的使用本發(fā)明所述方法，計算認知節(jié)點所選路徑的端到端延時，并分析算 法冗余度，即判斷目標網(wǎng)絡對路由算法的可信賴程度。實施過程根據(jù)路由算法及已經(jīng)建立 的重復博弈路由模型，利用單階段博弈模型得到認知節(jié)點所選路徑的端到端延時時間；在 多階段博弈中，將路由選擇的歷史參與到下次路由選擇中，分析算法的冗余度是否得到簡 化。算法的具體過程如下(1)初始化每個參與節(jié)點在各個路徑上的策略，定義參數(shù)m，m表示算法得到最優(yōu) 解需要執(zhí)行的次數(shù)。(2)進行一次博弈。將每條路徑按其執(zhí)行能力速率進行降序排列。(3)
，則進行如下賦值過程 對于i = l，2，...，n，進行賦值 (4)通過以上計算得出參與節(jié)點的策略，以及該策略下WUi(Vij)值。求得
，將n傳給下一個參與節(jié)點。(5)重復執(zhí)行以上三步，直到所有參與節(jié)點的策略分配都計算完成。此時，重新回 到第一個參與節(jié)點的側策略計算，判定η取值是否滿足誤差需要。若滿足則得到了各個參 與節(jié)點的策略分配，結束算法；若不滿足需求，則重復執(zhí)行以上三步，直到滿足需求。(6)將以上求得的最佳路徑作為歷史記錄下來，當再次選路時，將歷史hj代入進 行計算，從而得到重復博弈的最優(yōu)解。最小化每個參與節(jié)點選擇延遲時間最短的路徑，即
min{Ui(Vij)}。經(jīng)仿真實驗，在目標網(wǎng)絡中，基于重復博弈的組播路由算法實現(xiàn)了使認知節(jié)點滿 足在不對主用戶造成干擾的情況下，既能保證其所選路徑滿足端到端延時最小的條件，又 能使路由算法的冗余度達到簡化的算法設計目標。在實際應用中，可根據(jù)本發(fā)明給出的分 析結果和實際需要快速選擇合適的路徑。同時，也可為利用博弈論知識解決路由選擇以及 對其相關算法的改進提供一種有效參考。
權利要求
認知無線電網(wǎng)絡中基于重復博弈的組播路由算法，所述算法具體步驟如下1.1建立組播路由算法的單階段博弈模型在該博弈模型中，博弈的參與者是認知無線電網(wǎng)絡中的所有理性認知節(jié)點，行動策略是參與選路的節(jié)點選擇路徑的集合，效用函數(shù)是實現(xiàn)從認知節(jié)點到目標節(jié)點之間所選路徑的端到端延時最小，針對認知無線電網(wǎng)絡中的路由選擇博弈過程，形式化定義如下①博弈G中的每個階段子博弈為Γ；②網(wǎng)絡中共有n個理性認知節(jié)點，它們組成博弈參與者集合N，N＝{1，2，...，n}；③Si表示參與節(jié)點i的策略集，定義集合S＝{S1，S2，...，Sn}；④定義效用函數(shù)集UiS→R，效用函數(shù)Ui(vij)；⑤在博弈G中，對于每一個參與節(jié)點i，效用函數(shù)Ui是Si和其對手S-i的函數(shù)，其中，Si是參與節(jié)點i的策略，S-i是其對手的策略；⑥貼現(xiàn)因子δ看成是認知節(jié)點關于歷史偏好的變量；基于以上說明，該博弈模型如下G＝{Γ，N，{Si}i∈N，{Ui}i∈N，δ}；1.2參與節(jié)點i的端到端延遲時間；假定參與節(jié)點i選擇路徑j，假設鏈路的容量為cj，鏈路上數(shù)據(jù)流的速率為vj，則單個包在路徑上的延遲時間為1/(cj-vj)；認知網(wǎng)絡中有多個參與節(jié)點，所以考慮多個數(shù)據(jù)流的情況，假設網(wǎng)絡有n個理性路由器R1，R2，...，Rn，即博弈的參與者，這些路由器分別以λ1，λ2，...，λn的泊松分布形式向網(wǎng)絡發(fā)送數(shù)據(jù)；假設Ri所選擇的路徑為lj，則其處理能力，即鏈路容量為μij；vij表示認知節(jié)點i沿路徑j轉發(fā)數(shù)據(jù)流的速率；定義數(shù)據(jù)流在每條路徑上的延遲時間為 <mrow><msub> <mi>D</mi> <mi>ij</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>v</mi><mi>ij</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>/</mo><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>c</mi><mi>ij</mi> </msub> <mo>-</mo> <munderover><mi>Σ</mi><mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn></mrow><mi>n</mi> </munderover> <msub><mi>v</mi><mi>kj</mi> </msub> <msub><mi>λ</mi><mi>k</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow> </mrow>則參與節(jié)點i的端到端延遲時間為 <mrow><msub> <mi>U</mi> <mi>i</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>v</mi><mi>ij</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi></munderover><msub> <mi>v</mi> <mi>ij</mi></msub><msub> <mi>D</mi> <mi>ij</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>v</mi><mi>ij</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi></munderover><mo>[</mo><msub> <mi>v</mi> <mi>ij</mi></msub><mo>/</mo><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>c</mi><mi>ij</mi> </msub> <mo>-</mo> <munderover><mi>Σ</mi><mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn></mrow><mi>n</mi> </munderover> <msub><mi>v</mi><mi>kj</mi> </msub> <msub><mi>λ</mi><mi>k</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>]</mo> </mrow>1.3建立組播路由算法的多階段博弈模型；假定，表示節(jié)點i在t時間的行動策略，每一個階段的策略t時間的歷史ht＝(a0，a1，...，an)，則節(jié)點i在t階段博弈中的行動策略可以表示為這里在t階段的重復博弈中，節(jié)點的效用函數(shù)為 <mrow><msubsup> <mi>U</mi> <mi>i</mi> <mi>t</mi></msubsup><mrow> <mo>(</mo> <msubsup><mi>v</mi><mi>ij</mi><mi>t</mi> </msubsup> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi></munderover><msubsup> <mi>v</mi> <mi>ij</mi> <mi>t</mi></msubsup><msubsup> <mi>D</mi> <mi>ij</mi> <mi>t</mi></msubsup><mrow> <mo>(</mo> <msubsup><mi>v</mi><mi>ij</mi><mi>t</mi> </msubsup> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi></munderover><mo>[</mo><msubsup> <mi>v</mi> <mi>ij</mi> <mi>t</mi></msubsup><mo>/</mo><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>c</mi><mi>ij</mi> </msub> <mo>-</mo> <munderover><mi>Σ</mi><mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn></mrow><mi>n</mi> </munderover> <msubsup><mi>v</mi><mi>kj</mi><mi>t</mi> </msubsup> <msub><mi>λ</mi><mi>k</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>]</mo> </mrow>則其中，ρij(k)表示節(jié)點i選擇鏈路j的概率，且ρij∈[-1，1]上式中，表示認知節(jié)點i選擇的鏈路j在t時間時的聲譽定義此時節(jié)點的效用函數(shù)為其中，α，β為加權因子對于每一時間t，參與者i的效用是則效用流可以表示成 <mrow><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mi>δ</mi> <mo>)</mo></mrow><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>t</mi><mo>=</mo><mn>0</mn> </mrow> <mo>∞</mo></munderover><msup> <mi>δ</mi> <mi>t</mi></msup><msubsup> <mi>s</mi> <mi>i</mi> <mi>t</mi></msubsup> </mrow>1.4驗證算法可靠性由步驟1.1得到了該博弈的效用函數(shù)Ui，每個參與節(jié)點選擇延遲時間最短的路徑，要求延遲時間最小，即min{Ui(vij)}利用規(guī)劃求解法，該博弈模型中參與節(jié)點i的最優(yōu)解為 <mrow><msub> <mi>v</mi> <mi>ij</mi></msub><mo>=</mo><mo>[</mo><msub> <mi>c</mi> <mi>ij</mi></msub><mo>-</mo><msup> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>c</mi> <mi>ij</mi></msub><mo>)</mo> </mrow> <mrow><mn>1</mn><mo>/</mo><mn>2</mn> </mrow></msup><mrow> <mo>(</mo> <munderover><mi>Σ</mi><mrow> <mi>j</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn></mrow><mi>n</mi> </munderover> <msub><mi>c</mi><mi>ij</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub><mi>λ</mi><mi>i</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>/</mo><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi></munderover><msup> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>c</mi> <mi>ij</mi></msub><mo>)</mo> </mrow> <mrow><mn>1</mn><mo>/</mo><mn>2</mn> </mrow></msup><mo>]</mo><mo>/</mo><msub> <mi>λ</mi> <mi>i</mi></msub> </mrow>即，當vij取該值時，參與節(jié)點所選擇的路徑延遲時間最小。FSA00000134456100021.tif,FSA00000134456100022.tif,FSA00000134456100023.tif,FSA00000134456100024.tif,FSA00000134456100026.tif,FSA00000134456100027.tif,FSA00000134456100028.tif,FSA00000134456100029.tif,FSA000001344561000210.tif
2.根據(jù)權利要求1所述的認知無線電網(wǎng)絡中基于重復博弈的組播路由算法，其特征在 于在所述步驟1. 3的多階段博弈模型中，還可以通過將路由選擇的歷史參與到路由選擇 中，從而為下次路由選擇提供了參考，并節(jié)省了大量計算相同路徑延遲時間的帶寬，進而有 效地簡化了算法的冗余度，具體步驟如下分析算法冗余度根據(jù)節(jié)點與鏈路之間可能的情況，假設 U(鏈路不是最優(yōu)，節(jié)點未選擇)=U(N，N) = v'， U(鏈路最優(yōu)，節(jié)點未選擇)=U(Y，N) =v"， U(鏈路不是最優(yōu)，節(jié)點選擇)=U(N，Y) =v"‘, U(鏈路最優(yōu)，節(jié)點選擇)=U(Y，Y) =v"“；假設在t = 0時刻博弈參與的雙方，即節(jié)點和鏈路通過合作達到納什均衡，則在t = 1 時刻，歷史h1: (N, N)，因此，雙方再次合作，t = 2時刻，h2= ((N, N), (N，N))，以此類推 到之后所經(jīng)過的時刻；在前t時間里，節(jié)點獲得的收益是v'，假設在t時刻節(jié)點首先選擇了偏離之前所達到 的均衡狀態(tài)，即，節(jié)點選擇該鏈路進行數(shù)據(jù)傳輸，此時，節(jié)點的收益為v"；由于節(jié)點的選擇， 誘使鏈路最優(yōu)，從而在之后的t+l，t+2，...時刻，節(jié)點獲得的收益是v"“；由于前t時間參與者的收益為v' i，t時刻的收益是v" y t之后的每一時刻收益為 Vi"“，因此，此時的平均貼現(xiàn)值為 針對不同的S值計算節(jié)點的平均貼現(xiàn)值，發(fā)現(xiàn)，對于v" “ >v" > v' >v"‘，當 6 ^ 1/2時博弈的雙方才能維持合作，S卩，在有限次重復博弈中，如果節(jié)點一直不選擇特定 的鏈路，則納什均衡將會一直持續(xù)下去。
全文摘要
本發(fā)明屬于認知無線電組播路由領域，尤其涉及路由選擇問題。針對認知無線電網(wǎng)絡頻譜分配的動態(tài)性和差異性，設計了一種組播路由算法。本發(fā)明的算法主要包括如下步驟1、建立組播路由算法的單階段博弈模型；2、參與節(jié)點i的端到端延遲時間；3、建立組播路由算法的多階段博弈模型；4、驗證算法可靠性。本發(fā)明通過將路由選擇的歷史參與到下次路由選擇中，從而簡化了算法的冗余度。此外，基于動態(tài)博弈中重復博弈論的思想，在路由選擇中引入聲譽，解決了在不對主用戶造成干擾的情況下，認知節(jié)點既能保證其所選路徑滿足端到端延時最小的條件，又能使路由算法的冗余度達到簡化的算法設計目標。
文檔編號H04W16/18GK101860798SQ201010181769
公開日2010年10月13日 申請日期2010年5月19日 優(yōu)先權日2010年5月19日
發(fā)明者劉濤, 周賢偉, 王超, 胡佳慧, 陳月云 申請人:北京科技大學