第二章 頻道管理‐定義頻道狀態
2.4 定義頻道狀態轉換動作間的關係
1. 自身 cell 對該頻道的主動配置動作，必須伴隨著周圍同頻干擾範圍內的 cell 對該頻道的被動限制動作。
2. 自身 cell 對該頻道的主動釋放動作，必須伴隨著周圍同頻干擾範圍內的 cell 對該頻道的被動還原動作。
2.5 對 3 cell cluster 系統進行頻道狀態擴充
由於 3 cell cluster 系統中頻道重複使用距離為 2 cell unit 的特性，使得每一個 狀態‐1 的周圍最多有三個狀態 1 的存在，所以我們重新定義狀態‐1 的意義以及 新增兩個額外的頻道狀態 ‐2、‐3 :
狀態 ‐1 : 表示其狀態周圍有一個狀態 1 的存在。
狀態 ‐2 : 表示其狀態周圍有兩個狀態 1 的存在。
狀態 ‐3 : 表示其狀態周圍有三個狀態 1 的存在。
1. 整理所有的頻道狀態如下( for 3 cell cluster) : (1) 狀態 1 : 表示該頻道處於正在通訊中的狀態 (2) 狀態 0 : 表示該頻道處於正在閒置的狀態
(3) 狀態 ‐1 : 表示不可使用狀態，其狀態周圍有一個狀態 1 的存在。
(4) 狀態 ‐2 : 表示不可使用狀態，其狀態周圍有兩個狀態 1 的存在。
(5) 狀態 ‐3 : 表示不可使用狀態，其狀態周圍有三個狀態 1 的存在。
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2. 定義頻道狀態轉換動作 :
(1) 主動配置 : 將頻道狀態由 0 轉變為 1 的動作。
(2) 被動限制 : 將頻道狀態由 0 轉變為 ‐1 的動作或將頻道狀態由‐1 轉變為
‐2 或將頻道狀態由‐2 轉變為‐3 的動作。
(3) 主動釋放 : 將頻道狀態由 1 轉變為 0 的動作
(4) 被動還原 : 將頻道狀態由 ‐1 轉變為 0 或將頻道狀態由‐2 轉變為‐1 或將 頻道狀態由‐3 轉變為‐2 的動作。
3. 頻道狀態轉換動作間的關係
(1) 自身 cell 對該頻道的主動配置動作，必須伴隨著周圍同頻干擾範圍內的 cell 對該頻道的被動限制動作。
(2) 自身 cell 對該頻道的主動釋放動作，必須伴隨著周圍同頻干擾範圍內的 cell 對該頻道的被動還原動作。
在一個 49 cell 的網路系統中，假設全網路可用頻寬為 70 個頻道，則此系統 會擁有 70 張的單一頻道狀態配置圖，而每一張的狀態配置圖是使用上述的五種 頻道狀態建構而成，且狀態與狀態間的關係與狀態轉換動作間的對應關係都必須 符合以上的定義。
70 張的單一頻道狀態配置圖可以用一個 49X70 的矩陣加以儲存，我們稱此矩 陣為頻道狀態矩陣，若網路系統屬於中央控制式，則行動交換中心會依據頻道狀 態矩陣中的資料，進行頻道狀態優劣選擇的判定工作。
本論文所定義的頻道狀態矩陣與其他文章最大的不同之處在於我們的狀態 矩陣不但記錄下了頻道的使用情形，還記錄了頻道的限制情形(負狀態的設定)。
在接下來的分析中，為了簡化頻道配置問題，我們會針對 3 cell cluster 系統 做頻道選擇與分散式系統架構的討論。
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第三章 頻道選擇-動態頻道選擇優劣判定分析
3.1 動態頻道選擇判定說明
上章節中定義了頻道狀態矩陣，頻道狀態矩陣是由多張單一頻道狀態配置圖 建構而成，藉由多張單一頻道狀態配置圖的比較，我們即可判定出動態頻道的優 劣。
1. 可用頻道數量觀點
配置頻道的動作，我們定義為主動配置，是將欲配置進入的頻道的狀態由 0 轉變為 1 的動作。而主動配置動作必須伴隨著其周圍 cell 狀態的被動限制動作，
被動限制動作會使得該 cell 的頻道狀態由 0 轉變為‐1(頻道限制)。釋放頻道的動 作，我們定義為主動釋放，是將欲釋放的頻道的狀態由 1 轉變為 0 的動作。而主 動釋放動作必須伴隨著其周圍 cell 狀態的被動還原動作，被動還原動作會使得該 cell 的頻道狀態由‐1 轉變為 0(限制解除)。系統每配置一個頻道進入一個 cell，會 造成其周圍多個 cell 對該頻道的使用限制，而系統每釋放一個頻道，會造成其周 圍多個 cell 對該頻道使用限制上的解除。
在動態配置的過程中，每個 cell 會頻繁的執行主動配置、被動限制、主動釋 放和被動還原的動作。而動態頻道選擇的目的就是為了要選擇出一個頻道使得該 頻道執行主動配置的動作會造成周圍最少的頻道限制數量；執行主動釋放動作會 造成周圍最多頻道限制的解除，則該頻道即為當下最佳的配置頻道或釋放頻道。
我們將頻道狀態 0 的頻道稱為閒置頻道或可用頻道，而將以可用頻道數目做為動 態頻道選擇依據的觀點稱為可用頻道數量觀點。定義可用頻道數量觀點的最佳選 擇頻道如下:
(1) 最佳的配置頻道 :
i) 最優先考量 : 當下該頻道主動配置的動作會造成最少頻道限制的數 量，即造成最少狀態 0 的減少量或最少可用頻道減少量。
ii) 第二考量 : 選擇該 cell 中距離頻道使用質心最近的頻道。頻道使用質 心定義為該 cell 中所有使用中頻道編號總和之平均值。這提供了一種隨 機選擇頻道的方式。
(2) 最佳的釋放頻道 :
i) 最優先考量 : 當下該頻道主動釋放的動作會造成最多頻道限制解除的 數量，即造成最多狀態 0 的增加量或最多可用頻道增加量。
ii) 第二考量 : 選擇該 cell 中距離頻道使用質心最遠的頻道。
2. 狀態 0 周圍狀態總和觀點
在傳統上，頻道配置的選擇，會依照 packing 與 resonance 的情形做選擇，目 的是使得狀態 1 在單一頻道配置圖中有最密集的排列。為了實現最密集狀態 1 堆積圖形的頻道選擇方法，我們對每一個可配置頻道(狀態 0)周圍 cell 的狀態(狀 態 0 同頻干擾範圍內 cell 的狀態)值進行加總，稱為狀態 0 周圍狀態總和。狀態 0 周圍狀態總和越小表示在該區域範圍的狀態 1 的配置越密集。我們將以狀態 1 配置密集程度做為動態頻道選擇依據的觀點稱為狀態 0 周圍狀態總和觀點。定義 狀態 0 周圍狀態總和觀點的最佳選擇頻道如下:
(1) 最佳的配置頻道 :
i) 最優先考量 :當下該頻道狀態 0 的周圍狀態總和最小者。
ii) 第二考量 : 選擇該 cell 中距離頻道使用質心最近的頻道。
(2) 最佳的釋放頻道 :
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i) 最優先考量 :當下該頻道狀態 1 的周圍狀態總和最大者。
ii) 第二考量 : 選擇該 cell 中距離頻道使用質心最遠的頻道。
3. 狀態 1 數量觀點
藉由計算頻道狀態 0 外圍第二層 cell 中狀態 1 的個數來判定動態頻道優劣，
我們將此方法稱為狀態 1 數量觀點。定義狀態 1 數量觀點的最佳選擇頻道如下:
(1) 最佳的配置頻道 :
i) 最優先考量 : 當下該頻道狀態 0 的外圍第二層狀態 1 數量最多者。
ii) 第二考量 : 選擇該 cell 中距離頻道使用質心最近的頻道。
(2) 最佳的釋放頻道 :
i) 最優先考量 : 當下該頻道狀態 1 的外圍第二層狀態 1 數量最少者。
ii) 第二考量 : 選擇該 cell 中距離頻道使用質心最遠的頻道。
4. 綜合上述頻道配置觀點，定義最佳選擇頻道 (1) 最佳的配置頻道 :
i) 最優先考量 : 選擇最少可用頻道減少量。
ii) 第二考量 : 選擇狀態 0 周圍狀態總和最小者。
iii) 第三考量 : 選擇該 cell 中距離頻道使用質心最近的頻道。
(2) 最佳的釋放頻道 :
i) 最優先考量 : 選擇最多可用頻道增加量。
ii) 第二考量 : 選擇狀態 1 周圍狀態總和最大者。
iii) 第三考量 : 選擇該 cell 中距離頻道使用質心最遠的頻道。
綜合觀點下所選出的頻道，會造成配置後最少可用頻道數量的減少，且在所 有造成最少可用頻道減少量的頻道中，我們會選擇一個狀態 0 周圍狀態總和最小 者為最佳配置頻道，以考量狀態 1 最密堆積的情狀。
3.2 動態頻道選擇範例
假設全網路由 49 個 cell 所組成，cell 編號如圖 2.1 所示。全網路頻道分為 10 個頻道。圖 3.1 為頻道 1 到頻道 10 的初始狀態配置圖。計算初始階段每個 cell 可用頻道的數量(狀態 0 的頻道數量)，圖 3.2 為初始可用頻道數量分布圖，圖中 Cell 中標示數字表示該 cell 內的可用頻道數量，例如圖 3.2 中 Cell 1 中標示為 9 表示 cell 1 內有 9 個頻道可供配置。
圖 3.2 可用頻道數量分布圖
在這個例子中，我們會進行 4 次的頻道選擇與配置，過程中會分析頻道選擇 優劣、計算可用頻道變化情形並對頻道狀態配置圖進行更新。
1. Call arrive in cell 28
Cell 28 中可配置頻道(狀態 0)為 1 4 5 6 8 10，由表 5.1 可看出，頻道 5 有最少 可用頻道減少量、最小的狀態 0 周圍狀態總和最靠近頻道使用質心，故選擇頻道 5 進行配置。配置後每個 cell 可用頻道的數量變化如圖 3.3 所示。頻道狀態配置
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圖更新為圖 3.4。
表 3.1 call arrive in cell 28 頻道選擇考量
可配置頻道編號 最優先考量
可用頻道減少量
第二考量 狀態 0 周圍狀態總和
第三考量 質心位置
頻道 1 4 0 0
頻道 4 4 0 0
頻道 5 2 ‐2 0
頻道 6 4 0 0
頻道 8 2 ‐2 0
頻道 10 4 0 0
圖 3.3 可用頻道數量分布圖
2. Call arrive in cell 18
Cell 18 中可配置頻道(狀態 0)為 3 5 9 10，由表 5.2 可看出，頻道 10 有最少可 用頻道減少量，故選擇頻道 10 進行配置。配置後每個 cell 可用頻道的數量變化 如圖 3.5 所示。頻道狀態配置圖更新為圖 3.6。
表 3.2 call arrive in cell 18 頻道選擇考量
可配置頻道編號 最優先考量
可用頻道減少量
第二考量 狀態 0 周圍狀態總和
第三考量 質心位置
頻道 3 3 ‐3 0
頻道 5 5 ‐1 0
頻道 9 6 0 0
頻道 10 2 ‐4 0
圖 3.5 可用頻道數量分布圖
3. Call arrive in cell 24
Cell 24 中可配置頻道(狀態 0)為 5 7 9 10，由表 5.3 可看出，頻道 10 有最少可 用頻道減少量，故選擇頻道 10 進行配置。配置後每個 cell 可用頻道的數量變化 如圖 3.7 所示。頻道狀態配置圖更新為圖 3.8。
表 3.3 call arrive in cell 24 頻道選擇考量
可配置頻道編號 最優先考量
可用頻道減少量
第二考量 狀態 0 周圍狀態總和
第三考量 質心位置
頻道 5 4 ‐2 0
頻道 7 3 ‐4 0
頻道 9 4 ‐2 0
頻道 10 0 ‐8 0
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圖 3.7 可用頻道數量分布圖
4. Call arrive in cell 39
Cell 39 中可配置頻道(狀態 0)為 1 3 4 5 7 9 10，由表 5.4 可看出，頻道 10 有最 少可用頻道減少量，故選擇頻道 10 進行配置。配置後每個 cell 可用頻道的數量 變化如圖 3.9 所示。頻道狀態配置圖更新為圖 3.10。
表 3.4 call arrive in cell 24 頻道選擇考量
可配置頻道編號 最優先考量
可用頻道減少量
第二考量 狀態 0 周圍狀態總和
第三考量 質心位置
頻道 1 3 ‐3 0
頻道 3 4 ‐2 0
頻道 4 2 ‐4 0
頻道 5 4 ‐2 0
頻道 7 2 ‐4 0
頻道 9 4 ‐2 0
頻道 10 2 ‐6 0
圖 3.9 可用頻道數量分布圖
5. 結論
由這四個簡單的配置範例中可觀察出可用頻道數量在配置前後的變化情
由這四個簡單的配置範例中可觀察出可用頻道數量在配置前後的變化情