On the Nash Equilibria of graphical games for channel access in multihop wireless networks

Douros, Vaggelis G.; Toumpis, Stavros; Polyzos, George C.

doi:10.1109/wcncw.2014.6934900

Cited by 2 publications

(13 citation statements)

References 12 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…A maximal scheduling vector corresponds to a feasible schedule such that no more devices can be activated without violating the interference constraints. As we have shown in [2], a NE strategy vector in the setup that we study is a maximal scheduling vector but a maximal scheduling vector is not necessarily a NE strategy vector. A maximal scheduling vector that is not a NE will never be chosen by autonomous devices, since at least one of them will be able to improve its payoff by simply switching to another strategy.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 95%

“…Following up on our previous work [2], we model this scenario as a non-cooperative game, focusing on the Nash Equilibrium (NE) concept, i.e., a state where no device has motivation to unilaterally change its strategy. The goal of this work is two-fold.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…Firstly, we are interested in studying theoretically the properties of Nash Equilibria and, secondly, exploit these properties to design a practical, efficient and distributed scheme that converges fast to a NE. The main extensions from [2] are the following: (i) We analyze the structural properties of a strategy vector that is a NE. (ii) We propose a sophisticated scheme that is guaranteed to monotonically converge to a NE using these properties.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…(ii) We propose a sophisticated scheme that is guaranteed to monotonically converge to a NE using these properties. (iii) We study this scheme under both the unicast and the multicast communication model (in [2], we studied only unicast). (iv) For each particular network, there are different NE where nodes either transmit their data or wait and receive data.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…On the other hand, in this work, we consider a linear multihop device-to-device network, whereas in [2] we have studied tree topologies, which are more general. This is due to the fact that the analysis of our scheme assuming a tree topology is quite complex and also because the onedimensional model is more suitable for emphasizing the key features of our scheme.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 4 more Smart Citations

Channel access competition in linear multihop device-to-device networks

Douros

Toumpis

Polyzos

2014

2014 International Wireless Communications and Mobile Computing Conference (IWCMC)

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

Abstract-We study a linear multihop network that is formed by wireless devices that can directly communicate pairwise whenever two devices are within range of each other. This Deviceto-Device communication model is expected to play a significant role in future 5G wireless networks due to its advantages (e.g., cellular offloading, increased throughput and low cost/energy communication). In such networks, devices are typically selfish and compete for channel access aiming at maximizing their own throughput while at the same time avoiding packet collisions.In this setup, we study how an efficient coexistence of these devices may be achieved, using a game-theoretic approach. First, we model the contention for the channel as a game and study the structural properties of the resulting Nash Equilibria (NE). Then, we design a distributed, round-based scheme that is guaranteed to converge to a NE. We compare quantitatively and qualitatively this scheme with previous work. We show that this scheme converges faster to a NE, in a number of rounds that is proportional to the logarithm of the number of nodes of the network. Moreover, the convergence is monotonic, meaning that the percentage of nodes that finalize their strategy is increasing in each round.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 95%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 3 more Smart Citations

Channel access competition in linear multihop device-to-device networks

Douros

Toumpis

Polyzos

2014

2014 International Wireless Communications and Mobile Computing Conference (IWCMC)

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

Incentives - based power control in wireless networks of autonomous entities with various degrees of cooperation

Douros¹,

Δούρος²

View full text Add to dashboard Cite

Τα ασύρματα δίκτυα αναπτύσσονται με ραγδαίους ρυθμούς τα τελευταία χρόνια: Οι ασύρματες επικοινωνίες είναι διαθέσιμες οπουδήποτε και οποτεδήποτε, παρέχοντας διάφορα επίπεδα ποιότητας υπηρεσίας στους χρήστες. Ολοένα και περισσότερες έξυπνες κινητές συσκευές καθώς και μικροί φορητοί υπολογιστές διεισδύουν στην αγορά, πραγματοποιώντας το όνειρο του απανταχού υπολογίζειν. Αναγκαία συνθήκη για να συνεχιστεί αυτή η τάση καθώς οδεύουμε προς την εποχή των δικτύων 5ης γενιάς (και πέραν αυτών) είναι η μετεξέλιξη των ασυρμάτων τηλεπικοινωνιακών προτύπων. Πιο συγκεκριμένα, τα κυψελωτά δίκτυα πολλαπλών επιπέδων που περιλαμβάνουν τόσο τις παραδοσιακές κυψέλες όσο και μικροκυψέλες, δίκτυα επικοινωνιών συσκευής προς συσκευή κλπ. αναμένεται να έχουν δεσπόζουσα θέση τα προσεχή χρόνια. Τα ετερογενή αυτά δίκτυα αποτελούνται από αυτόνομες οντότητες οι οποίες ελέγχουν και αποφασίζουν μόνες τους για τις παραμέτρους λειτουργίας τους (για παράδειγμα, σε ποιο κομμάτι του φάσματος και με ποια ισχύ θα εκπέμψουν), αντί να εξαρτώνται από τις αποφάσεις κάποιας κεντρικής οντότητας. Το γεγονός αυτό συνεπάγεται ότι οι επιλογές μιας ασύρματης συσκευής έχουν άμεσο αντίκτυπο τόσο στις επιδόσεις κάποιων (τουλάχιστον) συσκευών (που χρησιμοποιούν το ίδιο κομμάτι του φάσματος) όσο και στη συνολική απόδοση του δικτύου.Με αφετηρία τις άνω συνθήκες, ο θεμελιώδης στόχος της διδακτορικής διατριβής είναι η σχεδίαση αποδοτικών κατανεμημένων σχημάτων διαχείρισης ραδιοπόρων με στόχο την αρμονική συνύπαρξη των συσκευών που συνυπάρχουν σε αυτά τα αναδυόμενα πρότυπα ασυρμάτων δικτύων. Εφαρμόζουμε δύο κλασσικές τεχνικές διαχείρισης ραδιοπόρων: Τη ρύθμιση ισχύος εκπομπής (power control), δηλαδή με ποια ισχύ πρέπει να μεταδώσει η συσκευή και την πρόσβαση στο κανάλι (channel access), δηλαδή πότε να μεταδώσει. Μελετούμε μια σειρά από πρακτικά σενάρια που περιλαμβάνουν (α) την αρμονική συνύπαρξη συσκευών που συνδέονται με παραδοσιακά δίκτυα κινητής τηλεφωνίας και συσκευών που συνδέονται με μικροκυψέλες, με τα δύο αυτά είδη συσκευών να έχουν διαφορετικούς δικτυακούς στόχους, (β) το πρόβλημα του ανταγωνισμού για πρόσβαση στο κανάλι σε δίκτυα επικοινωνιών συσκευής προς συσκευή, όπου οι αυτόνομες ασύρματες συσκευές επικοινωνούν απευθείας μεταξύ τους, χωρίς τη μεσολάβηση του σταθμού βάσης ή κάποιου ασυρμάτου σημείου πρόσβασης και (γ) σενάρια από κοινού χρήσης του αδειοδοτημένου φάσματος, στα οποία οι πάροχοι κινητής τηλεφωνίας δεν έχουν την αποκλειστική χρήση σε τμήματα φάσματος και εφαρμόζουν ρύθμιση ισχύος εκπομπής με τεχνικές διαπραγμάτευσης για να βελτιώσουν τα έσοδά τους.Αναλύουμε τις παραπάνω καταστάσεις υπό το πρίσμα της θεωρίας παιγνίων, η οποία είναι μια κλασσική και πετυχημένη επιλογή για τη μοντελοποίηση σεναρίων όπου οι οντότητες έχουν αντικρουόμενα συμφέροντα και οι στρατηγικές της μιας έχουν άμεσο αντίκτυπο στις επιδόσεις της άλλης. Χρησιμοποιούμε τη μη-συνεργατική θεωρία παιγνίων με τους παίκτες να είναι οι ασύρματες συσκευές και εστιάζουμε στην εύρεση σημείων ισορροπίας κατά Nash, μια από τις κεντρικότερες έννοιες στη θεωρία παιγνίων. Εξετάζουμε την ύπαρξη και τη μοναδικότητα τέτοιων σημείων ισορροπίας και προτείνουμε μια σειρά από κατανεμημένα σχήματα που συγκλίνουν σε κάποιο από αυτά. Επιπλέον, αποτιμούμε τις επιδόσεις των σχημάτων μέσω θεωρητικής ανάλυσης και εκτενών προσομοιώσεων. Σε περιπτώσεις που οι ισορροπίες είναι υποβέλτιστες, υπό την έννοια ότι οι ασύρματες συσκευές δεν είναι ευχαριστημένες με τις επιδόσεις τους, εισαγάγουμε τεχνικές διαπραγμάτευσης με στόχο τη δημιουργία κινήτρων στις συσκευές για να αλλάξουν περαιτέρω τις παραμέτρους μετάδοσής τους. Εκμεταλλευόμενοι αυτές τις τεχνικές, προτείνουμε κατανεμημένα σχήματα και αποδεικνύουμε ότι οδηγούν σε καλύτερα σημεία λειτουργίας από τις ισορροπίες κατά Nash χωρίς αυτά.

show abstract

On the Nash Equilibria of graphical games for channel access in multihop wireless networks

Cited by 2 publications

References 12 publications

Channel access competition in linear multihop device-to-device networks

Channel access competition in linear multihop device-to-device networks

Incentives - based power control in wireless networks of autonomous entities with various degrees of cooperation

Contact Info

Product

Resources

About