In this paper, the problem of seeking optimal distributed resource allocation (DRA) policies on cellular networks in the presence of an unknown malicious adding-edge attacker is investigated. This problem is described as the games of games (GoG) model. Specifically, two subnetwork policymakers constitute a Nash game, while the confrontation between each subnetwork policymaker and the attacker is captured by a Stackelberg game. First, we show that the communication resource allocation of cellular networks based on the Foschini-Miljanic (FM) algorithm can be transformed into a \emph{geometric program} and be efficiently solved via convex optimization. Second, the upper limit of attack magnitude that can be tolerated by the network is calculated by the corresponding theory, and it is proved that the above geometric programming (GP) framework is solvable within the attack bound, that is, there exists a Gestalt Nash equilibrium (GNE) in our GoG. Third, a heuristic algorithm that iteratively uses GP is proposed to identify the optimal policy profiles of both subnetworks, for which asymptotic convergence is also confirmed. Fourth, a greedy heuristic adding-edge strategy is developed for the attacker to determine the set of the most vulnerable edges. Finally, simulation examples illustrate that the proposed theoretical results are robust and can achieve the GNE. It is verified that the transmission gains and interference gains of all channels are well tuned within a limited budget, despite the existence of malicious attacks.


翻译:一种基于整体博弈视角的两个非完全合作无线网络之间的最优资源分配问题 翻译后的摘要: 本文研究了在存在未知恶意攻击者的情况下,如何在移动通信网络中寻找最优的分布式资源分配策略。将这个问题描述为博弈中的博弈 (GoG) 模型。具体来说,两个子网络政策制定者构成一个Nash 博弈,而每个子网络政策制定者与攻击者之间的对抗则由Stackelberg博弈来描述。首先,我们证明了基于Foschini-Miljanic (FM) 算法的通信资源分配可以转化为一个几何规划问题,并且可以通过凸优化进行有效的求解。其次,利用相应的理论计算了网络可承受的攻击幅度的上限,并且证明了上述几何规划框架在攻击幅度的限制下是可解的。也就是说,在我们的GoG中存在一个整体纳什均衡 (GNE)。第三,提出了一种启发式算法,该算法迭代地使用几何规划来确定两个子网络的最优策略配置,同时也证明了其渐近收敛性。第四,为攻击者开发了一种贪心启发式边缘策略,以确定最容易受到攻击的边缘组成的集合。最后,模拟实例表明,所提出的理论结果具有鲁棒性,并可以实现GNE。这些结果表明,尽管存在恶意攻击,所有信道的传输增益和干扰增益仍可以在有限的预算内得到良好的调整。

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