Επανασχεδιασμός της Κατανομής Πόρων σε Ασύρματα Δίκτυα με Χρήση Θεωρίας Παιγνίων

Abstract

Η αύξηση της δημοτικότητας των έξυπνων συσκευών, καθώς και η ανάγκη εξατομικευμένων υπηρεσιών με διαφορετικές απαιτήσεις ποιότητας υπηρεσίας (QoS), δημιούργησε ένα αυξημένο ενδιαφέρον για ενεργειακά αποδοτικά πλαίσια διαχείρισης πόρων σε ασύρματα δίκτυα, όπου οι ενέργειες και οι αποφάσεις των χρηστών είναι αλληλεξαρτώμενες. Εστιάζουμε στον μετασχηματισμό και την επεξεργασία του προβλήματος ελέγχου ισχύος ανερχόμενης ζεύξης μέσω του πλαισίου της θεωρίας των παιγνίων σε μορφή ικανοποίησης. Εφαρμόζεται η νέα έννοια της βέλτιστης ισοροπίας ικανοποίησης (MESE) και οι ιδιότητές της διερευνώνται διεξοδικά. Συγκεκριμένα, λαμβάνοντας υπόψη ότι κάθε χρήστης συνδέεται με μια συνάρτηση κόστους που συσχετίζεται με τις ενέργειές του, το σημείο MESE ορίζει την ισχύ μετάδοσης κάθε χρήστη ενώ ικανοποιεί τις προϋποθέσεις QoS του με το χαμηλότερο κόστος. Αποδεικνύουμε ότι στο σημείο MESE, όχι μόνο το σύστημα επιτυγχάνει το χαμηλότερο δυνατό αθροιστικό κόστος αλλά και κάθε χρήστης τιμωρείται με το ελάχιστο κόστος σε σύγκριση με το αντίστοιχο οποιουδήποτε σημείου αποδοτικής ισορροπίας ικανοποίησης (ESE). Η ύπαρξη, η μοναδικότητα και τα οφέλη του σημείου MESE μελετώνται διεξοδικά, ενώ προτείνεται ένας κατανεμημένος και χαμηλής πολυπλοκότητας αλγόριθμος βασισμένος στο Best Response Dynamics που συγκλίνει στο σημείο MESE. Μέσα από τη μοντελοποίηση και την προσομοίωση, αξιολογούνται οι επιδόσεις και οι εγγενείς ιδιότητες του προτεινόμενου νέου πλαισίου διαχείρισης πόρων και αποκαλύπτονται τα οφέλη του.