El valor de shapley como estrategia de optimización de recursos sobre Power Line Communication (PLC)

The value of shapley as a strategy for Resource Optimization on Power Line Communication (PLC)

En este artículo se propone el uso de la teoría de juegos cooperativos, apoyados en el uso del juego de la bancarrota y el valor de Shapley, como estrategia para optimizar la asignación de recursos en cada nodo, acorde con la demanda en el servicio, el número de estaciones y las condiciones del canal PLC. El artículo plantea un escenario bajo condiciones de tráfico saturado, con el fin de evaluar el grado de optimización que el valor de Shapley puede realizar ante condiciones de tráfico y de canal claramente establecidas. Se concluye que el uso de la teoría juegos cooperativos, soportado en el valor de Shapley, puede considerarse como una excelente alternativa a la hora de realizar procesos de optimización de recursos en un canal PLC y con la posibilidad de ser implementado en sistemas embebidos de bajo costo, debido a que no requiere de operaciones complejas para su estimación.

1 INTRODUCCIÓN

HomePlug AV (HPAV) es uno de los estándares de mayor aceptación sobre la tecnología PLC, el cual hace uso de la red eléctrica como medio físico de transmisión, emplea OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) como técnica de multiplexación de la información sobre el canal PLC, opera en el rango de 1.8MHz a 28MHz, dividiendo el espectro en 1055 subportadoras, de las cuales solo 917 están activas para el sistema americano, empleando modulación adaptativa para cada subportadora dependiendo de las condiciones del canal y hace uso de un Coordinador Central (CCo) el cual está encargado de realizar la asignación de recursos y acceso a la red PLC [1]

Teniendo en cuenta que HPAV no cuenta con un mecanismo de optimización de recursos adecuado para un entorno multiusuario, el rendimiento de la red disminuye considerablemente a medida que aumenta el número de nodos que conforman la red PLC [2]. En vista de lo anterior, se propone hacer uso de teoría de juegos cooperativos, soportada en el uso del valor de Shapley, como estrategia para la asignación de recursos (Bit-rate) a cada uno de los nodos que forman parte de la red PLC, con el fin de mejorar el rendimiento de la red y bajo unas políticas de distribución claramente definidas.

La teoría de juegos es un área de la matemática propuesta por John Von Neumann en 1928, la cual está orientada a evaluar las decisiones que puede tomar un individuo al interior de un contexto competitivo de ganancia o pérdida, frente a las decisiones que adopten los demás competidores. A este escenario competitivo se le denomina Juego y a los individuos que forman parte de este escenario se les denomina Jugadores [3].

El uso de la teoría de juegos establece tres formas para realizar el modelamiento de un escenario real: extensiva, estratégica y de coalición. Las dos primeras solo son aplicables a juegos no cooperativos, en donde únicamente prima el interés de cada jugador en obtener el beneficio propio, sin importar el resultado de los demás jugadores.