利用博弈论最大化 Wi-Fi 性能

Wi-Fi 系统将计算最佳用户位置，以提高整体吞吐量，并鼓励他们出于增加吞吐量的愿望而采取合作行动。

在过去的二十年里，连通性在现代社会中变得至关重要。随着笔记本电脑、平板电脑和智能手机数量的急剧增加，当今大多数人希望能够在许多公共和私人场所使用免费 Wi-Fi。一些常见的例子包括机场、餐馆和图书馆，但在一些城市甚至公园、火车和地铁也提供 Wi-Fi。

公共 WiFi 点总是有大量用户访问。

然而，大多数无线环境都基于 IEEE802.11 WLAN 标准。虽然这些标准无疑是一项令人难以置信的工程壮举，但仍然存在固有的问题，可能会降低网络中所有用户的性能。

例如，如果用户加入无线局域网（WLAN）的速度较慢，则其较慢的传输速度可能会影响其他用户的吞吐率，因为这些用户通过占用站点的通信通道（AP或“路由器”）来共享。轮流使用它。此外，用户在尝试与 AP 通信时还可能互相干扰，从而对彼此的性能产生负面影响。

科学家们提出了几种策略，试图尽量减少这些问题的影响并提高 AP 的整体吞吐量。其中一些方法是协作的，这意味着 AP 可以提示用户更改其位置以提高系统吞吐量。

每次查询都会导致每个访问设备的响应速度变慢。

虽然这确实是一个有前途的策略，但是许多现有技术无法同时考虑用户之间的干扰和每个用户的传输速率。反过来，其他技术没有考虑一些用户可能是静止的而另一些用户可能是移动的可能性。

为了解决这些限制，包括芝浦工业大学 (SIT) 副教授 Sumiko Miyata 在内的研究团队利用博弈论开发了一种新的 AP 连接方法。他们的最新论文由 SIT 的 Yu Kato 撰写，由名古屋大学的 Jiquan Xie 和 Tutomu Murase 共同撰写，发表在 IEEE Open Journal of the Communications Society 上。

博弈论是数学的一个分支，主要涉及决策和决策的分析，特别是在具有规则、可能的行动和代理的明确定义的框架（“游戏”）内。通常，博弈论分析的目标是确定最佳策略。

“对于存在多个用户且必须考虑的无线通信环境，博弈论是最适合用于分析的理论之一，”宫田博士解释道。 “在我们论文提出的方法中，最大化系统吞吐量的用户放置是使用所谓的‘潜在博弈’（一种博弈论）来确定的。”

开发的潜在博弈模型的目标函数是最大化系统吞吐量，将对所有用户的激励浓缩为单一函数。这样，与之前的方法不同，考虑了加入WLAN的新用户的位置对现有用户的影响。此外，新方法还通过计算数据包冲突的概率来考虑用户之间的干扰。

AP连接策略依赖于用户配合，提示用户改变位置以提高系统整体性能。

研究人员通过与之前的 AP 连接方法进行比较，测试了他们提出的 AP 连接策略，该策略直接基于他们的潜在游戏模型。他们分析了在涉及不同用户位置的各种场景中每种方法获得的 AP 吞吐量。通过这种方式，他们证明了与其他技术相比，他们提出的策略几乎总能提高吞吐量，在某些情况下系统性能提升高达 6%。

尽管让路由器提示现有或新用户移动并非在所有情况下都是可行的，但所提出的策略可能适合某些环境。

“我们的方法由于其不受位置限制且人流量低，可能成为教室和图书馆 Wi-Fi 服务的潜在选择，”宫田博士解释道。 “Wi-Fi 系统将根据用户的位置计算最佳用户位置，以提高整体吞吐量，并鼓励他们在提高吞吐量的愿望的推动下采取合作行动。”

总体而言，鉴于当今支持 Wi-Fi 的设备数量众多，本研究中开发的方法非常有意义。

Miyata博士总结道：“AP系统必须在利用网络资源方面高效运行。所提出的技术是实现万物互联的智慧城市的重要技术”。

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