基于夏普利值的联盟博弈在网络路由中的应用

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随着网络应用的快速发展,路由已成为网络转发过程中的一个关键问题,如何提高路由的效率,保证路由的公平性,最大限度地发挥整个网络的作用已成为研究的一个热点。   在下一代网络中,如何保证服务质量(QOS)已经成为核心问题之一。而多约束的服务质量路由(QOSR)则是其中的关键和热点问题。QOSR解决如何寻找一条满足多个约束条件的可行路径的问题。为了在尽量满足约束条件的前提下,又能更好地提高网络的整体效率,网络中每个结点都不能简单地以“最短路径”等方式来进行路由选择,而是要兼顾到其它结点的选择,在结点之间就存在相互影响和相互制约,这样就可以把网络看作一个博弈环境。   博弈论作为应用数学最重要的理论成果之一,在网络路由研究中已经得到广泛应用,然而,现阶段比较成熟的利用博弈思想分析路由问题的算法中,绝大多数是基于非合作博弈中的纳什均衡理论;一些基于合作博弈理论的路由算法研究,也仅仅是具有简单的合作关系,最终在进行路由策略的选择时还是回到了非合作博弈的范畴。   由于博弈中参与者的“自利”原则,非合作博弈或简单的合作无法很好地解决网络的整体效用问题。因此,本文引入联盟博弈的思想,把网络中相邻的结点看作同一联盟的参与者,在网络中动态地形成多个不同的联盟,通过计算联盟的夏普利值,并根据夏普利值来调整不同结点的转发概率,从而得出最佳的路由选择。夏普利值是联盟博弈中的一个重要概念,被认为是博弈论关于“公平”的首要公理化标准,因此,基于夏普利值的联盟博弈能够在网络路由选择中兼顾到结点之间的公平,从而提高整个网络的效率。   基于以上思想,本文首先给出了一种具有联盟关系的路由模型,定义了联盟中各结点的期望收益,利用期望收益计算出夏普利值,并根据夏普利值来调整各节点的转发概率,从而的出一种基于联盟博弈的路由转发策略。通过实验和分析得出该算法是有效的。
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