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Theses Year : 2014

Applications of game theory to distributed routing and delay tolerant networking

Applications de la théorie des jeux à routage distribuée et mise en réseau à tolérance de retard

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Abstract

Two situations selfish behavior of the agents in the communication networks are considered in the context of game theory. The first situation concerns communication networks using a distributed routing based on autonomous agents. We study the convergence properties of the best responses in a dynamic routing game on parallel links. The game involves a finite number of agents, each deciding how its traffic is routed on the links to minimize his own cost. We propose the use of the generalized spectral radius of the Jacobian matrices of the best response operator to demonstrate convergence. The second situation is tolerant networks in time with the objective to allow communication in environments where connectivity is intermittent and where communication delays can be very long. We first propose an incentive mechanism based on a reward to convince the mobile nodes to relay messages, and analyze the influence of the information provided by the source (number of copies of the message age of these copies) to relay on the price to pay for the message. We then consider a model in which the source provides a fixed reward. The mobile nodes can then decide whether to accept the message, and if they accept, then may at any time decide to abandon it. We model the interaction between mobile nodes in the form of a partially observable stochastic game and analyze the optimal policies for relays.
Deux situations de comportement égoïste des agents dans les réseaux de communication sont considérées dans le cadre de la théorie des jeux. La première situation concerne les réseaux de communication utilisant un routage décentralisé basé sur des agents autonomes. Nous étudions les propriétés de convergence des dynamiques de meilleures réponses dans un jeu de routage sur des liens parallèles. Le jeu implique un nombre fini d'agents, chacun décidant comment son trafic est routé sur les liens de manière à minimiser son propre coût. Nous proposons l'utilisation du rayon spectral généralisé des matrices Jacobiennes de l'opérateur de meilleure réponse pour démontrer la convergence. La seconde situation apparaît dans les réseaux tolérants aux délais dont l'objectif est de permettre la communication dans des environnements où la connectivité n'est qu'intermittente et où les délais de communication peuvent être très longs. Nous proposons tout d'abord un mécanisme d'incitation basé sur une récompense pour convaincre les noeuds mobiles de relayer les messages, et analysons l'influence de l'information donnée par la source (nombre de copies du message, âge de ces copies) aux relais sur le prix à payer pour transmettre le message. Nous considérons ensuite un modèle dans lequel la source propose une récompense fixe. Les noeuds mobiles peuvent alors décider d'accepter ou non le message, et s'ils l'acceptent, peuvent ensuite à tout moment décider de l'abandonner. Nous modélisons l'interaction entre les noeuds mobiles sous la forme d'un jeu stochastique partiellement observable et analysons les politiques optimales pour les relais.
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Dates and versions

tel-01105009 , version 1 (19-01-2015)

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  • HAL Id : tel-01105009 , version 1

Cite

Tatiana Seregina. Applications of game theory to distributed routing and delay tolerant networking. Networking and Internet Architecture [cs.NI]. Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse (INSA Toulouse), 2014. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01105009⟩
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