冲突减弱型LEO多址协议性能仿真分析

针对PRMA-HS协议中系统阻塞概率较大的问题,引入微时隙概念,提出了具有冲突减弱功能的MPRMA-HS协议,通过对可用时隙的再划分,增加系统竞争时隙数量,以降低系统拥塞。建立了协议模型,利用平衡点分析法对协议的接入阻塞概率、系统丢包率和吞吐率进行了理论推导。通过计算机仿真给出了协议的性能曲线,并与PRMA-HS进行了对比。结果表明,MPRMA-HS协议所能支持的最大用户终端数比PRMA-HS协议提高11.9%,而接入阻塞概率和丢包率均小于PRMA-HS协议。     

自适应帧Aloha的RFID标签防冲突协议

为减少重复识别标签的时间,在动态帧时隙Aloha的RFID标签防冲突协议的基础上提出了一种自适应的动态帧时隙Aloha(adaptive dynamic framed Aloha,ADFA)的防冲突协议.在ADFA协议中,阅读器每成功识别一个标签就自适应地给该标签分配一个时隙号,该时隙号规定了标签在一次识别过程中被阅读器识别的顺序,若当前识别过程中待识别的标签与上一次识别过程中的标签相比有较多的重复,ADFA协议就可以减少冲突和空时隙,从而减少标签识别时间.另外,为进一步减少ADFA协议识别标签的时间,还对其作了改进,在改进的ADFA协议中,提出了一种低复杂度标签估计和最优帧长方案.理论分析和仿真结果均表明,ADFA协议在重复识别标签时能够减少识别时间,改进ADFA协议的标签估计方法能够减少计算复杂度,而其最优帧长方案能使系统的吞吐量得到提高.     

时隙ALOHA协议下的网络化控制系统协同设计

针对网络化控制系统中信道容量有限的问题,本文提出一种基于时隙ALOHA通信协议的控制与通信协同设计方法.将控制系统的采样周期划分为若干等长度的时隙,在每个时隙中,系统的分布式传感器通过时隙ALOHA协议来随机竞争接入网络.由于在不同的采样周期各个传感器的接入状态不同,整个状态反馈控制系统将在若干子系统之间进行切换.据此,本文建立了离散的切换系统模型,并利用分段李雅普诺夫函数方法和平均驻留时间技术得到了能够保证系统指数稳定的充分条件.然后,给出能够保证控制系统稳定所需的信道吞吐率的界限,进而得到了时隙ALOHA协议中的最大重传次数与控制系统衰减率的定量关系.通过上述方法,本文建立了控制-通信协同设计的框架结构,可将控制器的增益矩阵和时隙ALOHA通信协议进行协同设计.最后,通过仿真验证了本文所提出的协同设计方法的有效性.     

无线网络中基于演化博弈论的功率控制研究

针对功率控制中存在的吞吐量受限问题,建立基于演化博弈论的功率控制吞吐量模型PCTBEGT。证明PCTBEGT模型中存在唯一的演化稳定策略并给出PCTBEGT博弈模型中网络吞吐量的定义。最后使用MATLAB工具对网络吞吐量和演化稳定策略进行实验仿真,结果表明,在使用演化博弈论的功率控制中,网络吞吐量和资源的利用率得到了进一步提高和优化。     

适用于飞行自组网的闲置时隙预约TDMA协议

在飞行自组网中,固定时隙分配时分多址接入（TDMA）协议存在闲置时隙无法成功使用的问题。通过对TDMA协议引入闲置时隙预约机制,提出一种支持业务优先级传输机制的闲置时隙预约TDMA协议。采用短帧长的方式满足协同与控制业务的低时延传输需求,并利用闲置时隙预约机制允许节点使用闲置时隙传输感知业务,从而满足感知业务的高吞吐量传输性能要求。仿真结果表明,与CF-MAC和CTMAC协议相比,该协议能够在降低传输时延的同时,有效提高信道利用率和网络吞吐量。     

无线传感器网络媒质接入控制协议的研究

针对现有的无线传感器网络单信道媒介接入控制协议,存在信道利用率低、信号冲突等问题,提出一种新颖的多信道媒质接入控制协议(MCMAC);该协议引入协调节点和时隙分配的方法,并充分利用硬件通信频率可调的特点,实现了无竞争的多信道媒质接人控制;仿真结果表明,采用该协议可以在有效提高信道利用率的同时,提高网络吞吐量,降低信号冲突和能量消耗,延长网络寿命.     

6LoWPAN网络节点信道接入延时性能研究

为了优化6LoWPAN网络MAC协议性能,提出了一种基于饱和负载的时隙CSMA/CA机制的Markov链模型,并对协议主要网络参数进行了数学推导。基于该模型对节点平均接入延时及网络的信道接入概率等参数进行数值计算,重点分析了协议参数对网络延时性能的影响。数学分析表明,该模型较好地描述了基于饱和负载的IEEE 802.15.4 MAC协议的信道竞争接入机制,而合理的协议参数设置能够有效地改善网络节点平均信道接入延时性能。     

一种机载网络动态TDMA协议设计

机载网络是一种节点快速移动、拓扑频繁变化的新型Ad Hoc网络。本文提出了一种机载网络动态TDMA的接入协议,能够同时支持单播和广播方式,并通过RTS/CTS控制报文解决隐藏终端问题。协议将每帧分为前面的控制时隙和后面的数据时隙两部分,每个节点通过微控制时隙来竞争对应的数据时隙进行发送。同时,还可申请使用先前的空闲时隙或竞争失败时隙,采用消除报文来解决网络中可能存在的死锁情况,从而实现带宽的有效利用。最后,使用Qual-Net软件进行了仿真,结果显示新协议具有较好的性能。     

高吞吐量低时延的太赫兹无线个域网MAC协议

针对现有太赫兹无线个域网MAC协议存在的基于动态均衡思想的网络不稳定、不合理的竞争窗口导致退避时间过长,以及所分配CTA长度大于节点的时隙请求量时会导致时隙剩余3个问题,提出了一种高吞吐量低时延的太赫兹无线个域网MAC协议——HTLL-MAC(High Throughput and Low Latency MAC protocol)。HTLL-MAC协议通过基于动态均衡思想的接入机制提高网络稳定性,引入动态更改重传竞争窗口方法缩短了退避所需时间,并且启用CTA剩余时隙机制充分利用剩余时隙,从而达到增加网络吞吐量、降低数据传输时延的效果。理论分析验证了HTLL-MAC协议的有效性。仿真结果表明,相较于IEEE 802.15.3c和HTLD-MAC的MAC层,吞吐量提高了6.15%,数据平均时延降低了32.53%。     

无标签数估计的被动RFID标签防冲突二进制树时隙协议

为提高射频识别(radio frequency identification,RFID)标签的吞吐量并减少系统的复杂度,针对被动式RFID标签识别系统,提出了3种新的标签防冲突协议,分别是动态二进制树时隙协议、自适应二进制树时隙协议和分裂二进制树时隙协议.这3种协议均采用二进制树时隙的算法,即标签先随机选择时隙,如果发生冲突,则冲突的标签立即执行二进制树分解,而其余的标签等待,直到分解结束再识别等待的标签.其最大优点在于无需估计标签,可减少系统的复杂度,同时,又能保持较高的识别标签的吞吐量,而且吞吐量不受标签的变化影响.从仿真结果看,所提出的3种RFID标签防冲突协议的最大识别的吞吐量能达到0.425,高于传统的动态帧时隙Aloha协议、树时隙类Aloha协议,并且当标签在5～1000时,识别吞吐量未产生大的波动.     

认知无线网络中基于进化博弈的动态频谱接入*

研究了认知无线网络环境中基于价格动态性的动态频谱接入,即不同的授权网络服务商以不同的价格将空闲频谱出售给认知网络,且认知用户可以根据自己获得的报酬动态地接入不同的网络。为最大化认知网络的效用,提出了基于进化博弈的动态频谱接入方案。仿真结果表明,当认知用户群体到达进化均衡时,接入每个主网络的认知用户数量的比例达到稳定状态,最大化了认知用户和网络的效用。     

认知无线传感器网络中基于稳定性的能效路由协议

在认知传感器节点构建无线传感器网络的过程中,为了降低节点的能量消耗和提高数据的传输能力,提出一种基于稳定性的能效路由协议。该协议引入了稳定性因子,通过采用授权用户占用信道模型建模,并不断调整稳定性因子来研究路径选择与系统能量消耗的关系,找出一种受主用户影响最小的合理路径选择方案,减少链路失效的次数,提高数据传输能力,且保证较小的能量消耗,从而有效地均衡网络能量,延长网络生命周期。模拟的结果与理论分析结果一致,且表明所提出的协议在能量消耗和数据传输能力方面都具有更好的表现。     

基于演化博弈的多用户网络选择算法

无线通信技术的发展和演进,使得多种广域蜂窝网和大量无线局域网共存、重叠。针对热点区域,密集分布的大量用户同时发起同种业务请求应用场景,提出一种基于演化博弈的多用户网络选择算法,依据选择网络的用户数设计效用函数,给出了演化博弈的复制动态方程。与RSSI算法的对比仿真结果表明：该算法能快速达到演化均衡,用户平均收益高于RSSI算法,接入网络的用户分布更均衡,能合理利用网络资源。     

基于演化博弈的供应网络企业收益与合作行为的关系仿真

利用演化博弈的理论, 探讨了供应网络中处于不同位置的核心企业和非核心企业两个群体间的成员其投入合作的策略根据收益变化而改变的演化过程; 建立了复制动态方程并求得平衡点解, 据此通过复制动态的相位图直观反映了博弈的演化稳定策略; 并通过Netlogo软件对企业行为选择与收益的关系进行了仿真, 其行为选择的演化结果与相位图展示结果具有一致性。研究结论表明, 收益获得及变化是企业合作行为改变以及合作策略选择的重要依据, 企业间演化稳定策略不仅仅局限于参与合作与放弃合作, 长时间观望也是企业可能的策略选择; 最后针对如何提高供应网络企业间合作的稳定性提出了对策建议。     

基于进化博弈论的水声传感器网络介质访问控制协议

为降低水声传感器网络低带宽、高延迟的特性对介质访问控制(MAC)层性能的影响,提出一种基于进化博弈论的MAC协议。该协议中,每个传感器节点可以采用空间复用和时间复用两种策略,并利用复制动力学方程得到进化稳定策略,达到进化稳定均衡,提高信道利用率和数据传输效率,进而实现MAC协议的性能优化。仿真实验结果表明,与传统的水声传感器网络MAC协议相比,基于进化博弈论的MAC协议可以提高网络吞吐量以及数据包发送成功率。     

基于演化博弈的领先用户知识共享行为激励机制

针对用户创新社区中未考虑企业激励机制对领先用户知识共享行为影响的问题,提出一种基于演化博弈的领先用户知识共享行为激励机制。首先,将企业和领先用户作为博弈主体,分别构建企业未采取激励措施和企业采取激励措施条件下的演化博弈模型;其次,分别对两个模型进行局部稳定性分析,以探讨系统的动态演化过程与演化稳定策略;最后,通过计算机模拟仿真,对比两种条件下领先用户知识共享行为的演化结果,分析领先用户知识共享行为的影响因素及最佳激励策略。实验结果表明,企业采取激励措施可以有效促进领先用户的知识共享行为,并且将激励分配系数控制在一定范围内时系统将达到最佳的稳定状态;最佳激励分配系数大小由知识共享成本、知识搜索成本及额外成本共同决定;知识共享成本、知识搜索成本以及激励分配系数会显著影响领先用户知识共享行为的水平。     

基于博弈论的网络空间安全若干问题分析

信息安全经济学是信息安全的一个重要研究领域,博弈论是研究信息安全经济学的主要基础理论和工具之一。基于博弈论对网络空间安全的主要问题进行了分析,其中包括网络攻防、密码协议设计和安全技术配置。对于网络安全攻防,重点分析了攻防双方的对抗状况和防守方之间的互相依赖;对于密码协议设计,重点分析了博弈论在秘密共享和安全多方计算当中的应用;对于安全技术配置,重点分析了博弈论在入侵检测系统和防火墙技术中的应用。最后指出了当前研究存在的不足和信息安全经济学未来的研究方向。     

Understanding information interactions in diffusion: an evolutionary game-theoretic perspective

Social networks are fundamental mediums for diffusion of information and contagions appear at some node of the network and get propagated over the edges. Prior researches mainly focus on each contagion spreading independently, regardless of multiple contagions’ interactions as they propagate at the same time. In the real world, simultaneous news and events usually have to compete for user’s attention to get propagated. In some other cases, they can cooperate with each other and achieve more influences.In this paper, an evolutionary game theoretic framework is proposed to model the interactions among multiple contagions. The basic idea is that different contagions in social networks are similar to the multiple organisms in a population, and the diffusion process is as organisms interact and then evolve from one state to another. This framework statistically learns the payoffs as contagions interacting with each other and builds the payoff matrix. Since learning payoffs for all pairs of contagions IS almost impossible (quadratic in the number of contagions), a contagion clustering method is proposed in order to decrease the number of parameters to fit, which makes our approach efficient and scalable. To verify the proposed framework, we conduct experiments by using real-world information spreading dataset of Digg. Experimental results show that the proposed game theoretic framework helps to comprehend the information diffusion process better and can predict users’ forwarding behaviors with more accuracy than the previous studies. The analyses of evolution dynamics of contagions and evolutionarily stable strategy reveal whether a contagion can be promoted or suppressed by others in the diffusion process.     

基于博弈论的认知无线电频谱分配

为了解决频谱分配中的授权用户定价博弈问题,根据博弈论中的Bertrand均衡理论,提出了基于Bertrand模型的授权用户信道价格竞争的动态博弈算法。分析了稳定的纳什均衡解与速率调整参数的关系,用控制理论中阶跃函数研究价格无震荡博弈过程,提出了三值法确定阶跃响应参数。仿真结果表明,当数率调整参数在小于0.04时,可以获得稳定的信道价格;同时,验证了用阶跃函数分析无震荡博弈过程的可行性,方便授权用户快速实时定价,带来更大的经济效益。     

数字货币交易匿名性与监管的博弈分析

By using technologies such as blockchain, digital currency, as a new type of monetary asset, has been promoting the development of digital economy. Digital currency trading platform plays an important role in the use of private digital currency by digital currency users. Existing digital currency trading platforms may expose users’ privacy and provide illegal elements with the conditions to participate in various abnormal trading behaviors such as “air dropping” events, extortion, fraud, etc. The strong anonymity protection of users by digital currency trading platforms also make it more difficult for regulatory authorities to supervise digital currency transactions. Therefore, the strength of the anonymity protection of users by digital currency trading platforms need to consider not only the privacy protection of users, but also meet the regulatory requirements. For this reason, based on the analysis of the relationship between the digital currency trading platforms and the supervisory departments, an evolutionary game model was established, the digital currency trading platform and the supervisory game model were defined and con-structed, and the replication dynamic equation was solved and the balanced solution was obtained according to the income matrix between the digital currency trading platform and the supervisory department. By building a Jacobian matrix, the stability of the evolutionary system under different parameters was analyzed. Besides, the evolutionary stable selection and strategy of the digital currency trading platform and the regulatory authority under different conditions were also analyzed. With Matlab, different strategies of anonymity protection of the digital currency trading platform and different strategies of supervision strategy of the regulatory department were simulated to veri-fy the accuracy of the game model. Based on the results of the simulations, some suggestions on the supervision of digital currency trading platforms are put forward, which provides a theoretical basis for the future supervision of digital currency trading platforms in China. © 2022, Beijing Xintong Media Co., Ltd.. All rights reserved.