基于計費的網(wǎng)絡(luò)資源分配的研究.pdf

1、近年來因特網(wǎng)的發(fā)展呈現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)資源相對稀缺、應(yīng)用多樣化和商業(yè)化幾大特點。在商業(yè)化環(huán)境下僅僅通過超量供給來解決網(wǎng)絡(luò)資源稀缺和滿足不同類型用戶的服務(wù)要求不可行。所以如何合理分配相對稀缺的網(wǎng)絡(luò)資源、激勵用戶選擇合適的服務(wù)類型,從而優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)整體的效益,便成為一個重要的研究課題。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)資源分配方法大多數(shù)從工程方面來研究怎么來提高網(wǎng)絡(luò)效率，而沒有從用戶的角度來分析，所以不能達(dá)到資源的充分利用。近年來，國外的研究者開始嘗試著把微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)研究方法引入

2、網(wǎng)絡(luò)資源分配中，為這一領(lǐng)域的研究提供了嶄新的思路。這種新方法在網(wǎng)絡(luò)資源分配中引入用戶效用的概念，利用供求相互作用機(jī)制、價格調(diào)節(jié)機(jī)制等微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)理論來求得網(wǎng)絡(luò)資源的最優(yōu)分配。這一方法在網(wǎng)絡(luò)資源分配中可以起到在以下四個方面的作用：(1)建立相對統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)資源分配評價指標(biāo)；(2)計費與網(wǎng)絡(luò)速率控制機(jī)制相結(jié)合作為一種優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源分配的手段；(3)計費在多服務(wù)提供中激勵用戶行為；(4)計費是網(wǎng)絡(luò)商業(yè)化運行的基礎(chǔ)。當(dāng)前大部分網(wǎng)絡(luò)帶寬優(yōu)化分配的工作基

3、本只適于單播環(huán)境，組播網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性問題使得組播網(wǎng)絡(luò)中的資源優(yōu)化分配問題要比單播環(huán)境復(fù)雜得多，組播的優(yōu)化帶寬尚未得到很好的解決；而當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)將由提供單一的盡力而為服務(wù)向提供區(qū)分服務(wù)的方向發(fā)展，多服務(wù)網(wǎng)絡(luò)計費在建模方面和機(jī)制設(shè)計方面尚有許多工作需要展開。本文將計費機(jī)制應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)資源分配中，圍繞組播網(wǎng)絡(luò)中的帶寬優(yōu)化分配機(jī)制和優(yōu)先級網(wǎng)絡(luò)中的優(yōu)先級分配和計費機(jī)制展開了研究。本文的工作得到國家自然科學(xué)基金“基于Internet的交互式流媒體分發(fā)技術(shù)

4、研究”（No.60302004）的資助。本文取得的研究成果包括如下幾個方面：(1)提出了一種單速率組播速率控制與修剪算法。從經(jīng)濟(jì)而不是工程的觀點來分析組播內(nèi)部公平性，提出了一種基于效用的組播內(nèi)部公平性標(biāo)準(zhǔn)。從速率控制和組播樹修剪兩方面來最大化組播會話的凈收益，在分枝節(jié)點效用的基礎(chǔ)上提出了一種基于動態(tài)規(guī)劃的單速率組播速率控制與修剪算法，該算法具有可擴(kuò)展性。(2)對單播和多速率組播共存網(wǎng)絡(luò)的資源分配進(jìn)行建模，并提出了一種多速率組播的優(yōu)化速率

5、控制算法。優(yōu)化模型在考慮鏈路成本和離散速率兩方面有所改進(jìn)，并在對偶分解和梯度法基礎(chǔ)上提出了一種最大化社會福利的迭代算法，價格在其中起到傳遞擁塞信息的作用。迭代算法中很重要的一個步驟是求出已知鏈路價格情況下優(yōu)化速率，使得會話的凈收益最大，針對此子問題本文在分枝節(jié)點效用的基礎(chǔ)上提出了一種基于動態(tài)規(guī)劃的分布式算法，該算法具有可擴(kuò)展性。(3)討論了優(yōu)先級網(wǎng)絡(luò)計費的激勵兼容問題。分別分析了強(qiáng)占和非強(qiáng)占兩種優(yōu)先級方式在隱式提供情況下的優(yōu)化計費策略，

6、證明了在本文的用戶模型下隱式提供下的優(yōu)化價格在顯式提供情況下是激勵兼容的，結(jié)合前人的分析說明隱式提供下的優(yōu)化價格是否激勵兼容是與用戶模型有關(guān)的。(4)提出了兩種基于競拍的優(yōu)先級分配機(jī)制。為了解決時延敏感特征連續(xù)分布情況下的優(yōu)化優(yōu)先級分配問題提出了一種無限優(yōu)先級競拍機(jī)制，討論了其均衡狀態(tài)下的用戶競標(biāo)行為和保留標(biāo)價的優(yōu)化設(shè)置問題。提出了一種激勵兼容的匯聚優(yōu)先級競拍機(jī)制，在此機(jī)制中每個用戶的占優(yōu)策略是宣布其真實的時延敏感值，時延較敏感的用戶接