兼顾公平性和效率的互联网资源管理与优化方法研究

互联网资源使用的效率和公平性是网络运营和管理重点关注的问题。项目将分析服务使用者的效用与服务提供者的收益之间的矛盾，通过博弈分析和最优化建模研究服务使用者和服务提供者之间的效用均衡点，基于分布式测量和互联网流量模型的研究，设计简单易行的基于服务分层思想的定价方法，从而在保证服务使用者之间的公平性约束前提下实现最优化目标。具体包括 (1)基于应用特性定义服务的效用，确定服务使用者和服务提供者各自的最优化目标，分析双方的利益冲突点。(2)建立博弈模型，并加入公平性约束，从而在保证效率的同时兼顾公平性。（3）利用定价机制实现最优化目标，设计基于服务分层的定价方法，从而简化资源定价的复杂度。（4）设计基于覆盖网络的测量框架，从而对网络资源使用情况进行分布式测量。（5）对互联网流量模型进行研究，尤其是P2P等新型业务的流量模型，利用测量信息和流量模型进行资源使用估算，减少需要测量的信息。

互联网资源使用的效率和公平性是互联网资源管理的关键问题，也是网络运营和管理重点关注的问题。项目深入调研分析了网络体系结构评估模型和网络资源计费机制，建模分析了服务使用者的效用与服务提供者的收益之间的矛盾，通过博弈分析和最优化建模研究了服务使用者和提供者之间的效用均衡点，基于互联网流量模型研究，设计了简单易行的基于服务分层的定价方法，从而在保证服务使用者之间公平性约束的前提下实现资源分配的最优化目标。具体内容包括：. （1）研究了流量在网络中的分布特性，特别是不同类型应用产生的网络流量分布，通过建立模型估算网络资源使用情况，简化了网络资源管理，降低了测量工作带来的额外开销。. （2）研究了在网络资源管理中应用广泛的压缩感知算法，基于迭代软阈值方法提出了修正的IST，并设计了两点步长IST，比主流算法更快，且保持了对正则化参数的稳健性。. （3）针对网络资源的效用，综合考虑了网络资源配置效率和资源分配公平性因素，提出了不同的系统优化目标，并基于最优化理论进行建模，求解最优的网络资源配置方案，实现了兼顾效率和公平性的网络资源配置。. （4）分析了网络服务提供者和网络用户各自的优化目标以及目标冲突所带来的博弈问题，通过博弈分析和自身最优化问题求解，得到满足均衡条件的网络资源配置方案，消除了个体自私特性带来的低效资源配置，保证了网络资源配置的高效性和稳定性。. （5）以互联网中重要流量类型P2P流量为实例开展了网络资源管理机制与算法的研究，使P2P类应用更高效地利用网络资源，同时提高用户的效用。. 研究成果发表在IEEE/ACM Transactions on Networking, IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, Computer Networks, Computer Communications等国际期刊和INFOCOM，ICDCS，IWQoS等知名国际会议，项目组完成的英文专著“Internet Resource Pricing Models”已经交稿，即将由Springer出版。. 项目成果已获得7项发明专利授权，基于项目理论成果完成的“可扩展，可重构的开放式路由交换软件平台与开发环境”获得2012年中国电子学会电子信息科学技术奖一等奖。