異構融合網絡中基于博弈論的網絡選擇方案研究

王晶晶

（海南工商職業學院，海南海口，570203）

異構融合網絡中基于博弈論的網絡選擇方案研究

王晶晶

（海南工商職業學院，海南海口，570203）

近年來，移動通信技術蓬勃發展，多種網絡并存，異構融合網絡中的網絡選擇策略成為當前熱點，本文引入了一種基于博弈論的網絡選擇方案，通過多級判決實現最佳接入。為了降低接入網絡的多個用戶間的干擾，本文在用戶的發射端引入了基于SLNR的預編碼，提高異構融合網絡的整體性能。

異構融合網絡;網絡選擇;博弈論

隨著移動通信技術的不斷發展和用戶需求的不斷提高，特別是4G商用后，各種類型的移動通信網絡并存，在同一區域內就會出現多個移動通信網絡同時覆蓋的情況。從網絡結構上，各種類型通信網絡不斷互通、融合，使用戶處于復雜多樣的異構網絡環境下。目前，移動用戶數與日俱增，用戶使用的業務類型也越來越多樣化，這些需求都和稀缺的無線資源構成了矛盾，異構融合網絡被認為是能夠有效緩解這一矛盾的重要手段。然而，如何在復雜多變的通信環境中對多網絡覆蓋下的用戶進行合理的資源分配成為當前的研究熱點。

在多接入技術、多樣化終端和多運營商共存的局面下，用戶不管使用何種接入方式都希望使用個性化、多樣化的服務。將各種類型的網絡融合在一起，使用戶終端自適應接入網絡，讓客戶享受各種業務的便利等都將是通信發展所面臨的問題。

目前的研究中，有的側重于客戶的感知效果，以客戶的滿意度作為網絡選擇的基礎；有的側重于最優化異構網絡的系統資源。本文設計了一種新的網絡選擇方案，同時考慮了以上兩方面的需求，在提高用戶滿意度的同時，又能夠充分利用網絡資源。

1　異構融合網絡

ITU對異構融合網絡的闡述是“通過互聯、互操作的電信網、計算機網和電視網等網絡資源的無縫融合，構成一個具有統一接入和應用界面的高效網絡，使人們能在任何時間和地點，以一種可以接受的費用和質量，安全地享受多重方式的信息應用。”。

在激勵的市場競爭環境下，各大運營商都使出全身盡數來爭取客戶，如何保證用戶的服務質量成為重點關注的內容。同時，最大化異構網絡系統的資源利用率也是用戶進行網絡選擇時的重要影響因素。

2　異構融合網絡下的網絡選擇方案

本文綜合考慮了用戶的接入質量和網絡資源信息，提出了一種基于博弈論的多級判決方案，使用戶能夠接入最佳網絡。

在異構融合網絡下，用戶在同一區域會感知到多個可用網絡，通過多級判決，讓用戶選擇最佳接入網絡。

（1）篩選出信號較強的網絡。給接收信號設定一個閾值，接收信號強度大于或等于設定閾值的網絡作為初選網絡。

（2）舍棄負載較重的網絡。給上述篩選出來初選網絡的剩余帶寬設定一個閾值，當剩余帶寬小于閾值時，說明該網絡的負載較重，可能導致用戶接入請求被拒絕，阻塞概率較大，故舍棄該網絡。

（3）經過上述兩個步驟，得到了可用網絡的集合。在同一時間，選擇接入這些可用網絡的用戶往往有多個，多個用戶如何在這些可用網絡中接入最佳網絡是要解決的關鍵問題，本文將采用博弈論來進行選擇最佳網絡。

博弈論（Game Theory）又稱對策論，研究決策主體的行為發生直接相互作用時的決策以及這種決策的均衡問題。博弈論的基本概念包括參與人、行動、信息、策略、效用（收益）、結果和均衡。其中，參與人、策略和效用是描述一個博弈的三個基本要素組成：

參與人（Player）：又稱局中人或決策者。在一次博弈中，有權決定自己行動方案的參與者稱為參與人，這里用N表示選擇網絡的多個用戶的集合。

策略（Strategy）：在博弈中，可供每個用戶選擇的一個實際可行的完整行動方案稱為一個策略。參與博弈的每個用戶都有自己的策略集，它是用戶i的所有策略的全體。

效用（Utility）：是可以定義或量化的參與人的利益，也是所有用戶真正關心的東西，又稱偏好或支付函數。用戶，策略和效用構成了一個基本的博弈。通常表示為：

研究博弈的最終目標是尋求博弈的解，預測均衡。均衡是所有用戶的最優戰略的組合。記為其中，是第i個用戶在均衡情況下的最優策略。它是i的所有可能策略中使最大化的策略。用表示由除i之外的所有用戶的策略組成的向量。是第i個用戶在均衡情況下的最優策略意味著：

均衡意味著，對所有的, 上式同時成立。

通過博弈，每個用戶都將選擇博弈后的結果來選擇最佳網絡。

3　用戶間的干擾消除

在異構融合網絡中，用戶經過上述多級判決之后將選擇最佳網絡進行接入，但是，在同一網絡中會有多個用戶同時接入，這些用戶之間將會彼此產生干擾，降低用戶的接入質量。本文引入一種基于SLNR的編碼方式，在用戶發射數據時加入SLNR預編碼，通過最小化用戶對其他用戶的泄露來改善所有用戶間的干擾，提高接入網絡的整體性能。

定義用戶i的SLNR為：

4　總結

在復雜的異構融合網絡中，本文提出的基于博弈論的多級選擇方案可以讓用戶接入最佳網絡，此方案不僅考慮了用戶的感知性能，而且考慮到了網絡資源的負載，可以保證用戶以最優的性能接入最佳網絡。同時，為了降低多個接入用戶間的干擾，本文引入了SLNR預編碼，讓用戶在發射端對數據進行基于SLNR的編碼，通過編碼，減少用戶對其他用戶的干擾，從而提高網絡的整體性能。

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The Network Selection Strategy Based on Game Theory in the Heterogeneous Converged Network

Wang Jingjing
（Hainan Technology and Business College,Haikou,570203）

The mobile communication has been developed rapidly in the recent years.Multiple networks are existed side by side. The network selection strategy in the heterogeneous converged network is becoming a hot spot in the current researches. This paper uses a network selection strategy based on game theory. Users select the best network according to multi-level decision. This paper uses the SLNR precoding to reduce the interference between the users.This scheme can improve the performance of the heterogeneous converged network.

heterogeneous converged network;network selection;game theory

TN929

A

王晶晶（1983-），女，碩士研究生，講師，研究方向為移動通信技術。