一种时延相关移动自组织网络稳定性的控制方法

摘要

本发明公开了一种时延相关移动自组织网络稳定性的控制方法，该方法包括步骤1，建立MANETs容量分析非合作规划博弈模型，步骤2将该模型等价转换成描述器，步骤3，确定步骤2的描述器的渐进稳定的条件，步骤4，确定使得步骤3条件成立的参数，步骤5，根据步骤4计算得到的参数，对移动自组织网络中节点i对发送流量速率x_i的敏感程度α_i和节点i采用发送流量速率x_i对排队时延的敏感程度β_i进行调整，实现对移动自组织网络的容量稳定性的控制。本发明控制方法对于采用非竞争无冲突类MAC协议的MANETs具有普适性，只需通过调解MANETs节点的物理性能，如采用的功率、可用内存大小、信号调制方法、编码方式等即可达到，而且计算量小。

主权项

一种时延相关移动自组织网络稳定性的控制方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1：建立MANETs容量分析非合作规划博弈模型如式(9)，所述MANETs为移动自组织网络，步骤2：将步骤1中的MANETs容量分析非合作规划博弈模型，式(9)等价于描述器式(10)，$\left\{\begin{array}{c}\stackrel{·}{x}\left(t\right)=y\left(t\right)\\ 0=-y\left(t\right)+Cx\left(t\right)-Cx(t-r(t\left)\right)-C\underset{t-r\left(t\right)}{\overset{t}{\int }}y\left(\xi \right)d\xi +Af\left(x\right(t\left)\right)+Bg\left(x\right(t-r\left(t\right)\left)\right)\end{array}\right.---\left(10\right)$其中，C表示常数，可由实际网络性能得到，x(t)表示移动自组织网络源节点发送流量速率向量，x(t‑r(t))表示移动自组织网络源节点加入传播时延项的发送流量速率向量，且表示移动自组织网络源节点发送流量速率变化率向量，y(t)意义同f(x(t))＝[f₁(x(t)) f₂(x(t))...f_i(x(t))...f_k(x(t))]^T，i＝1，2，...k，k＜n，n为该自组织网络的节点数，其中，g(x(t‑r(t)))＝[g₁(x(t‑r(t))) g₂(x(t‑r(t)))...g_i(x(t‑r(t)))...g_k(x(t‑r(t)))]^T，i＝1，2，...k，其中，A，B为对角矩阵，具体为：表示移动自组织网络源节点i发送流量速率变化率向量，表示源节点i发送的流量速率x_i经过链路的第h个，表示经过链路的流量速率之和，表示在t时刻经过链路的流量速率之和，表示在t时刻延迟r(t)时经过链路的流量速率之和，α_i表示节点i对发送流量速率x_i的敏感程度，β_i表示节点i采用发送流量速率x_i对排队时延的敏感程度，表示分配给链路的时间比率，表示链路l_i的固定容量，t表示网络运行时间，r(t)表示节点i发送流量速率为x_i的数据流经过链路所产生的时变传播时延，s_{m}表示一个可并发场景的可行链路集合，k表示源节点数，j为所述移动自组织网络的链路数，K表示源节点集合，表示求和的乘积中的最小值；步骤3：步骤2建立的MANETs容量分析非合作规划博弈模型的描述器渐进稳定的条件包括条件(13)和条件(14)，其中且θ是给定常数；$\left[\begin{array}{cccccc}{\Omega }_{11}& {\Omega }_{12}& -{P_2}^{T}C& -r_{\Gamma }{P}_2^{T}C& {P_2}^{T}A& {P_2}^{T}B\\ {{\Omega }_{12}}^T& {\Omega }_{22}& -{P_3}^{T}C& -r_{\Gamma }{P}_3^{T}C& {P_3}^{T}A& {P_3}^{T}B\\ -C^T{P}_2& -C^T{P}_3& -(1-r_d)Q+{ϵ}_2{\theta }^{2}I& 0& 0& 0\\ -r{\left(t\right)}_{\max }{C}^T{P}_2& -r_1{C}^T{P}_3& 0& -(1-r_d)r_{\Gamma }R& 0& 0\\ A^T{P}_2& A^T{P}_3& 0& 0& -{ϵ}_{1}I& 0\\ B^T{P}_2& B^T{P}_3& 0& 0& 0& -{ϵ}_{2}I\end{array}\right]<0---\left(14\right);$其中，Ω₁₂＝P₁‑P₂^T+C^TP₃，Ω₂₂＝‑P₃‑P₃^T+r_ΓR；P₁＝P₁^T＞0，Q＝Q^T＞0，为正定实对称矩阵，P₂，P₃为实矩阵，标量ε₁＞0，ε₂＞0，r_d为r(t)的导数表示变化率，r(t)_max表示在具体网络条件下传播时延的最大值，r_Γ表示传播时延的上限，I为单位矩阵，P₁，P₂，P₃，Q和R是式(14)的解；式(11)的非线性项f(x(t))，g(x(t‑r(t)))在式(4)的约束下满足约束条件(12)，$\left\{\begin{array}{c}\stackrel{·}{x}\left(t\right)=y\left(t\right)\\ y\left(t\right)=Af\left(x\right(t\left)\right)+Bg\left(x\right(t-r\left(t\right)\left)\right)\end{array}\right.---\left(11\right)$其中，是给定常数，则约束条件(12)也可被写为式(13)：式(4)为：$\left\{{x^h}_{i,l_{i_m}}\right|x_{l_{i_m}}=\underset{h\in K}{\Sigma }{x^h}_{i,l_{i_m}}<t_{s_{l_{i_m}}}{g}_{l_i},i=1,2,\mathrm{...},k,m=1,2,\mathrm{...},j\}---\left(4\right);$步骤4：使得式(14)成立的参数设置包括步骤如下：设定α_i，β_i的取值范围α_i∈[a_αi，b_αi]，β_i∈[a_βi，b_βi]，搜索步长n∈N，N是非零自然数集合；输入：a_αi，b_αi，a_βi，b_βi，S1：设i＝1；S2：设α_i＝a_αi，i＝1，2，...，k；S3：设β_i＝a_βi，i＝1，2，...，k；S4：根据(14)式计算P_1i，P_2i，P_3i，Q_i，R_i，ε_1i，ε_2i，r_Γi；如果p_1i，P_2i，P_3i，Q_i，R_i，ε_1i，ε_2i，r_Γi存在，且r_Γi＜r_Γmin，执行S5；如果P_1i，P_2i，P_3i，Q_i，R_i，ε_1i，ε_2i，r_Γi不存在，执行S6；S5：令r_Γmin＝r_Γi，跳转S6，分别是在i＝1，2，...，k，i为当前取值时P_1i，P_2i，P_3i，Q_i，ε_1i，ε_2i，α_i，β_i，r_di，R_i的缓存输出值；S6：设β_i＝a_βi+h_βi，如果β_i≤b_βi，转S4，否则令β_i＝a_βi，转S7；S7：设α_i＝a_αi+h_αi，如果α_i≤b_αi，转S3，否则i＝i+1；转S2；S8：输出在i＝1，2，...，k中i相应取值时P_1i，P_2i，P_3i，Q_i，ε_1i，ε_2i，α_i，β_i，r_Γi，R_i的缓存输出值步骤5：将移动自组织网络节点i对发送流量速率x_i的敏感程度设定为节点i采用发送流量速率x_i对排队时延的敏感程度设定成对移动自组织网络的容量稳定性进行控制。