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長期演進(Long Term Evolution, LTE)網路在近年增加了支援無線多媒體服務，

使 得 聲 音 ／ 影 像 串 流 (Audio/Video Streaming) 、 網 路 電 視 (I Internet Protocol Television, IPTV)、和視訊會議(Video Conferencing)、高解析度電視(High Definition Television，HDTV)之需求逐漸增加。

在資源分配演算法中，如何解決眾多用戶間分配通道資源，以下列出其中較 為知名之排程演算法：

實現最為容易且計算複雜度也最低的是先進先出演算法(First In First Out, FIFO)，此排程演算法又稱為 FCFS(First Come First Serve)演算法，其作法不考慮 用戶所在之位置、用戶封包大小、用戶延遲時間或用戶佇列狀況，即是最為簡單 且公平的作法。FIFO 演算法採用一個先進先出佇列，先進入佇列的封包則先獲 得系統服務，之後進入的封包若當下系統資源已用罄，即須等待於佇列中直至系

統有可用資源之時。此作法之優點為系統設計簡單且運算處理速度快，計算複雜 度低可減少系統處理時間，對系統中所有用戶都是一視同仁，即是一個具公平性 的排程方法；然而 FIFO 演算法之缺點亦因其不考慮封包之特性，若 NRT 用戶增 加時，突發資料流量可能佔用整體系統資源，造成 RT 類型封包等候逾時導致封 包丟棄率上升，RT 用戶滿意度降低。

文獻[1]所提出之排程演算法於OFDMA下行鏈路系統其使用於IEEE 802.16環 境中。此篇適用WiMAX混合網路中，排程首先根據WiMAX系統規格書所制訂之 五種類型服務，將混合網路中之用戶分類出UGS、rtPS、ertPS、nrtPS和BE以上 五種類型，其次根據各種類用戶之最大容忍延遲時間(maximum allowable delay) 為判斷優先選擇各類別之主要依據，最後根據同類別中各用戶之通道狀況，使用 Maximum C/I 演算法，Maximum C/I演算法即是貪婪演算法(Greedy Algorithm)，

選擇通道狀況最佳用戶以最大化系統效能。然而此作法只有在RT用戶之佇列為空 時才將資源分配給NRT用戶，雖然可維持RT用戶之QoS，卻忽略NRT用戶所需求 之資源。

文獻[2] [3]使用UEPS(urgency and efficiency based packet scheduling, UEPS)演 算法於OFDMA系統中，UEPS之排程特點為：在滿足RT服務之QoS此條件下，最 大化NRT服務之資料傳輸量。UEPS演算法之作法為當RT服務之可容忍延遲時間 (allowable delay latency)尚未超過預先設定之延遲門檻(delay barrier, DB)時，則優 先將資源分配給NRT服務用戶，直到RT服務之延遲時間累積超過延遲門檻值時，

進而將排程優先權提高以確保維持RT服務之QoS，用戶之排程函數則是根據時間 效用函數(time utility function, TUF)以判斷緊急程度。[2]所提出之延遲門檻值DB 為固定值，而[3]則是改良[2]之延遲門檻值，將DB值根據各用戶通道相關

(channel-dependent)作自適性調整，其依據各用戶之循環冗餘檢查(Cycle

Redundancy Check, CRC)以及封包錯誤率(packet error rate, PER)，若該用戶沒有發

生CRC錯誤或是PER值上升，則將DB值調高，轉而將資源分配給NRT用戶以維持 NRT用戶之最小傳輸速率(minimum bit rate)。[2] [3]在排程皆考慮用戶之吞吐量其 根據比例型公平(proportional fairness, PF)演算法。

文獻[4] [5]以VoIP服務用戶為主要優先排程對象，因此VoIP服務享有絕對優 先權(absolute QoS scheduling)，此演算法雖可保證RT服務之QoS，然而缺點也因 排程器過分關注VoIP服務，在混合網路中造成其服務資源短缺，同時VoIP服務之 封包特點也因封包傳輸量小，在絕對優先權演算法中導致總體系統傳輸量下降。

[4][5]中VoIP優先權模式(VoIP priority mode)演算法為動態啟動以維持語音封包 之QoS，自適調整優先權模式期間其根據用戶之通道反饋訊號，如語音封包遺失 率(packet drop rate, PLR)以決定該用戶在排程中佔用資源之時間。若該用戶封包 遺失率高，則系統會盡力服務當前通道狀況差的用戶，為了將系統負面效能降至 最低。文獻[5]以[4]中提出之VoIP優先權模式演算法作為改進，提出了一個新的 半持續(semi-persistent)之VoIP優先權模式演算法，設計目的為不讓VoIP用戶占用 總體系統資源而使其他多媒體服務之QoS下降而造成系統滿意度降級，同樣依據 用戶通道狀態自適調整優先權模式。[5]中提出將用戶耦合(user coupling)於VoIP 優先權模式中，藉著耦合用戶相互共享資源，以提高系統使用效率。

文獻[6]為原始比例型公平(proportional fairness, PF)資源演算法，此演算法之 設計目的為提升系統傳輸量。此篇作者認為根據資料傳輸率之資訊可以提高整體 系統傳輸率。排程中使用PF演算法會使NRT服務用戶受到關注，其因NRT服務之 封包特性為封包資料量大，根據[11]之Web用戶封包最大值可達2Mbyte；然而此 作法之最大缺點為RT類型封包遺失率高，其因未考慮RT服務對時間延遲之要求，

因此在RT類型封包遺失率、RT類型封包傳送率及RT類型用戶滿意度表現皆不盡 理想。

文獻[9] [10]提出以延遲門檻值判斷用戶優先排序(delay threshold-based

priority queuing scheme, DTPQ)其適用於以OFDMA為基礎架構之資源分配演算法。

DTPQ演算法之設計動機為改善以RT服務為固定優先排序(Priority Queuing, PQ) 演算法，PQ演算法之缺點為過分關注RT類型用戶，導致NRT用戶僅能得到RT用 戶分配剩餘之資源，以致NRT類型資源使用效率低。DTPQ演算法判斷各用戶之 最大傳輸延遲 (Head of Line, HOL)是否超過預先設定之門檻值作為優先排程順 序，RT用戶僅有在HOL延遲時間上升超過門檻值才允許進入排程，否則其餘資源 則分配給NRT用戶以提高系統容量，同時維持RT之QoS保證以及NRT之要求最小 保證速率(minimum reserved bit rate)。文獻[10]改善[9]所提出之固定門檻值，設計 之動機為：若RT用戶於惡劣之通道狀況或具有系統中斷(performance outage)之風 險則應將門檻值降低以將資源分配給RT用戶。[10]根據混合網路中RT與NRT用戶 比例以及總系統中RT服務之緊急程度以上兩項參數將RT門檻值自適調整，若總 系統中NRT用戶逐漸增加且RT服務之緊急程度尚無升高，則將門檻值調高將資源 分配給NRT用戶以兼顧NRT用戶資源使用公平性。

回顧過往研究，系統內用戶皆混合 RT 服務與 NRT 服務，若資源分配演算法 只注重 RT 服務之 QoS，而忽略 NRT 服務之需求；亦或是只注重系統資料傳輸量 而選擇 NRT 用戶服務，未顧及 RT 用戶有時間延遲上之要求，造成 RT 用戶 QoS 下降，用戶對於系統滿意度不佳，系統中斷率上升。因此本篇考慮在現實網路中，

各類型用戶資料會有各自不同的特性，若資源分配只著重 RT 服務之 QoS 而忽略 NRT 服務之傳送需求，亦或只關注整體系統資料傳輸量而忽略 RT 服務之時間延 遲要求，將不符合現實網路使用之狀況，固演算法應考慮各服務類型之差異，以 充分利用有限之資源，得到最佳化系統使用效益。

本論文提出於混合網路中結合時間延遲與比例型公平之資源分配演算法其 使用於 LTE-A 下行鏈路系統中，於維持 RT 服務之 QoS 此條件之下，提升 NRT

服務之資源使用率，執行的過程主要分為兩個階段，第一步維持 RT 服務之服 務品質，其次考慮提升 NRT 服務之系統傳輸率透過比例型公平(Proportional Fairness, PF)演算法。