基于效用最優(yōu)化的多路徑網(wǎng)絡(luò)資源分配研究.pdf

1、隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的日益普及和新興業(yè)務(wù)的不斷涌現(xiàn),互聯(lián)網(wǎng)中的業(yè)務(wù)量急劇增長(zhǎng)。由于網(wǎng)絡(luò)所能提供的傳輸能力大多是一定的,如何將有限的網(wǎng)絡(luò)資源,以合適的方式有效的分配給用戶或者業(yè)務(wù),就成為網(wǎng)絡(luò)資源分配研究所要考慮的問題。采用微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)中的效用理論,對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源分配問題進(jìn)行建模和分析,成為近年來研究人員關(guān)注的熱點(diǎn)。
　　 論文考慮了利用多路徑傳輸協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò),分析了這種多路徑網(wǎng)絡(luò)中的資源分配問題,建立了多路徑網(wǎng)絡(luò)效用最大化模型,利用非

2、線性規(guī)劃理論分析了模型的最優(yōu)解,得到了路徑收取的價(jià)格和用戶支付的價(jià)格之間的關(guān)系,針對(duì)不同的資源分配目標(biāo)提出了相應(yīng)的分布式流量控制算法,實(shí)現(xiàn)了面向服務(wù)、以用戶為中心的網(wǎng)絡(luò)資源最優(yōu)分配。論文的具體工作如下:
　　 (1)從互聯(lián)網(wǎng)跨層的角度分析了多路徑網(wǎng)絡(luò)資源分配問題,將所對(duì)應(yīng)的多路徑網(wǎng)絡(luò)效用最大化模型分解為多個(gè)獨(dú)立的子問題,得到了所對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)各層的經(jīng)濟(jì)學(xué)模型。針對(duì)資源分配的公平性目標(biāo),通過選擇不同的效用函數(shù),得到了多種資源公平分配方

3、案,包括比例公平性、最大最小公平性等,并提出了相應(yīng)的分布式流量控制算法,算法可以收斂到資源分配模型的最優(yōu)點(diǎn)。
　　 (2)分析了并行多路徑網(wǎng)絡(luò)資源分配問題,針對(duì)資源分配的多種不同公平性,分別得到了用戶的最優(yōu)帶寬分配表達(dá)式。為了在網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)該最優(yōu)帶寬分配,提出了一類分布式流量控制算法,而算法的平衡點(diǎn)就是資源的最優(yōu)分配,同時(shí)利用李雅普諾夫穩(wěn)定性理論證明了算法在平衡點(diǎn)處的全局漸近穩(wěn)定性,從而該算法從任何初始狀態(tài)出發(fā)總能收斂到資源的最優(yōu)

4、分配。
　　 (3)當(dāng)源端和目的端之間存在多條并行可用路徑,但卻僅選擇其中的一條作為主路徑,而其他路徑作為備用路徑時(shí),分析了動(dòng)態(tài)主路徑上的資源分配問題。針對(duì)資源的公平分配,得到了用戶在主路徑上的最優(yōu)帶寬分配,并提出了一類流量控制算法,算法的平衡點(diǎn)就是最優(yōu)的資源分配,并證明了算法在平衡點(diǎn)處的全局漸近穩(wěn)定性。
　　 (4)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中存在的多種服務(wù),根據(jù)服務(wù)獲得的效用不同大致可分為彈性服務(wù)和非彈性服務(wù)。對(duì)于彈性服務(wù)的資源分配問

5、題,得到了在資源的最優(yōu)分配處,服務(wù)所使用的多條路徑的價(jià)格是相等的。提出了一類分布式流量控制算法,可以收斂到最優(yōu)資源分配。針對(duì)并行多路徑網(wǎng)絡(luò),得到了各個(gè)服務(wù)最優(yōu)資源分配的具體表達(dá)式。
　　 (5)非彈性服務(wù)的效用函數(shù)不是凹函數(shù),因此非彈性服務(wù)的資源分配問題是一個(gè)較難處理的非凸規(guī)劃問題。針對(duì)非彈性服務(wù)資源分配問題,分析了非彈性服務(wù)所使用的多條路徑的傳輸能力,得到了為使服務(wù)能夠獲得非零的最優(yōu)資源分配,瓶頸鏈路應(yīng)該滿足的帶寬閾值?；诹?/p>

6、子群方法提出了一類流量控制算法,實(shí)現(xiàn)了非彈性服務(wù)的最優(yōu)帶寬分配。
　　 (6)考慮了一體化網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu),基于網(wǎng)絡(luò)效用最大化的思想提出了服務(wù)層的映射模型,從微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度得到服務(wù)層和網(wǎng)通層之間的映射關(guān)系。分析了非彈性服務(wù)應(yīng)該滿足的最低帶寬值,得到了網(wǎng)絡(luò)對(duì)服務(wù)的接入控制策略與鏈路價(jià)格之間的關(guān)系。根據(jù)模塊之間的參數(shù)和映射關(guān)系,提出了標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求,給出了一種可能的標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì)思路。
　　 本文將微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)中的效用理論應(yīng)用于