无线多跳网络基于位势博弈的传输调度方法

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1、第29卷第3期计算机应用研究Vol．29No．32012年3月ApplicationResearchofComputersMar．2012无线多跳网络基于位势博弈的*传输调度方法1121樊帅，张林，王耀希，任勇(1．清华大学电子工程系，北京100084;2．云南大学，昆明650223)摘要:为了进一步提高无线多跳网络的吞吐量，采用物理干扰模型，考虑链路速率可以随信干噪比(signaltointerferenceplusnoiseratio，SINR)动态可调，提出了基于位势博弈的传输调度算法。通过设计合适的位

2、势函数，使得纳什均衡点的存在性和收敛性都得到保证。同时，每个参与者在最小化自己支付的同时，使全局函数达到最优。仿真结果表明，该算法具有较好的吞吐量性能，而且有较快的收敛速度。关键词:无线多跳网络;传输调度;物理干扰模型;位势博弈中图分类号:TN925;TP393文献标志码:A文章编号:1001-3695(2012)03-1014-05doi:10．3969/j．issn．1001-3695．2012．03．059Potentialgamebasedtransmissionmethodforwirelessmu

3、lti-hopnetworks1121FANShuai，ZHANGLin，WANGYao-xi，RENYong(1．Dept．ofElectronicEngineering，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China;2．YunnanUniversity，Kunming650223)Abstract:Tofurtherincreasethethroughputofwirelessmulti-hopnetworks，thispaperproposedaschedulingmet

4、hodbasedonpotentialgamewithphysicalinterferencemodel．ItconsideredthatthelinkratecouldchangeintermsofSINRdynamical-ly．Bydesigningthepotentialfunctionproperly，theexistenceandconvergenceoftheNashequilibriumcouldbeguaranteed．Meanwhile，theglobalfunctioncouldbeop

5、timizedwhileeachplayertriedtominimizeitspayoff．Simulationresultsshowthatthemethodhasgoodperformance．Keywords:wirelessmulti-hopnetworks;transmissionscheduling;physicalinterferencemodel;potentialgame判断无线链路间是否产生冲突的准则可以用干扰模型来0引言描述，干扰模型的选择对传输调度算法的性能产生重要的影［9］［10］

6、［1］响。常用的干扰模型有两种，即协议干扰模型和物理干无线多跳网络作为与蜂窝移动通信系统并行的网络系统，在军事、应急通信、地震救灾等特殊领域，以及环境、医疗、扰模型。由于协议干扰模型非常简单，而且可以模拟801．11交通、智能家庭等其他商用领域有着广阔的应用前景。传输调协议中的CSMA机制，目前很多传输调度算法的设计基于此模度机制的功能是将网络中的无线链路按照一定的服务质量型(如文献［11，12］)。然而，协议干扰模型仅仅考虑两两链路(QoS)要求进行调度，协调它们在合适的时机、以合适的方式间的冲突关系，而忽

7、略了其他干扰链路产生的干扰累积作用。接入信道，然后由物理层利用相关技术来实现数据比特流的成因此，很多文献指出，基于协议干扰模型设计的传输调度算法［10］功传输。因此，传输调度机制对信道的利用率起着重要的作其性能要差于基于物理干扰模型的算法。用，直接影响到整个网络的QoS，一直是无线多跳网络领域的物理干扰模型中，以链路接收节点处的信干噪比(SINR)［2～5］为标准来判断链路间是否冲突。物理干扰模型将网络中的所研究热点之一。无线多跳网络中传输调度方法主要分为两类，即基于竞争有干扰考虑在内，因此基于此模型的调度算

8、法具有较好的性和调度的方法。基于竞争的传输调度方法，如IEEE802．11协能。然而，解决此模型下的传输调度问题将变得十分困难。议中的CSMA机制，遵循竞争的原则来占用信道，而没有提前另一方面，以往大部分的研究都是假设链路速率恒定。根预约任何信道资源。因此这类协议不能提供服务质量QoS的据香农定理，链路速率是SINR的函数，如果根据不同的SINR［6］保证。基于调度的方法，如时分多址接入(TDMA)