بازی‌های شبکه‌ای ۲۰۲۲
Network Games 2022

بهینه‌سازی شبکه‌های سنتی بر یک هدف کنترلی واحد در شبکه‌ای متمرکز است که در آن کاربران مطیع بوده و پراکندگی اطلاعات محدود است. با این حال، اکثر شبکه‌های امروزی در مقیاس بزرگ بوده، دسترسی به اطلاعات متمرکز ندارند، از کاربرانی با نیازهای متنوع تشکیل شده‌اند و در معرض تغییرات پویا قرار دارند. این عوامل به طور طبیعی انگیزه ای برای یک الگوی کنترل توزیع‌شده جدید ایجاد می‌کنند، جایی که زیرساخت شبکه ساده نگه داشته می‌شود و عملکردهای کنترل شبکه به عوامل فردی واگذار می‌شوند که به طور مستقل (“خودخواهانه”) تصمیم‌گیری می‌کنند. تعامل چندین تصمیم‌گیرنده مستقل مستلزم استفاده از نظریه بازی‌ها، از جمله مفاهیم اقتصادی مرتبط با بازارها و مشوق‌ها است.

این تک‌نگاشت به بررسی مدل‌های نظریه بازی در تخصیص منابع بین عوامل خودخواه در شبکه‌ها می‌پردازد. بخش اول تک‌نگاشت به معرفی مباحث اساسی نظریه بازی می‌پردازد. تاکید بر تجزیه و تحلیل پویایی در موقعیت‌های نظریه بازی است که برای طراحی و کنترل سیستم‌های شبکه‌ای بسیار مهم است.

بخش دوم تک‌نگاشت، ابزارهای نظریه بازی را برای تجزیه و تحلیل تخصیص منابع در شبکه‌های ارتباطی به کار می‌گیرد. ما یک مدل کلی از مسیریابی در شبکه‌های سیمی ایجاد می‌کنیم و بر مشکلات ازدحام ناشی از تاخیر و از دست دادن بسته تمرکز می‌کنیم. به طور خاص، ما یک رویکرد سیستماتیک برای توصیف ناکارآمدی‌های تعادلی شبکه ایجاد می‌کنیم و اثر ارائه‌دهندگان خدمات مستقل بر عملکرد شبکه را برجسته می‌کنیم. سپس به بررسی کنترل توان توزیع‌شده در شبکه‌های بی‌سیم می‌پردازیم. نشان می‌دهیم که اگر درجه آزادی داده شده به کاربران نهایی به درستی طراحی شود، تعادل نش حاصل می‌تواند کارآمد باشد.

فهرست مطالب: بازی‌های ایستا و مفاهیم حل / پویایی نظریه بازی / بازی‌های شبکه سیمی / بازی‌های شبکه بی‌سیم / چشم‌اندازهای آینده

Traditional network optimization focuses on a single control objective in a network populated by obedient users and limited dispersion of information. However, most of today’s networks are large-scale with lack of access to centralized information, consist of users with diverse requirements, and are subject to dynamic changes. These factors naturally motivate a new distributed control paradigm, where the network infrastructure is kept simple and the network control functions are delegated to individual agents which make their decisions independently (“selfishly”). The interaction of multiple independent decision-makers necessitates the use of game theory, including economic notions related to markets and incentives. This monograph studies game theoretic models of resource allocation among selfish agents in networks. The first part of the monograph introduces fundamental game theoretic topics. Emphasis is given to the analysis of dynamics in game theoretic situations, which is crucial for design and control of networked systems. The second part of the monograph applies the game theoretic tools for the analysis of resource allocation in communication networks. We set up a general model of routing in wireline networks, emphasizing the congestion problems caused by delay and packet loss. In particular, we develop a systematic approach to characterizing the inefficiencies of network equilibria, and highlight the effect of autonomous service providers on network performance. We then turn to examining distributed power control in wireless networks. We show that the resulting Nash equilibria can be efficient if the degree of freedom given to end-users is properly designed. Table of Contents: Static Games and Solution Concepts / Game Theory Dynamics / Wireline Network Games / Wireless Network Games / Future Perspectives