相較於有線通訊，無線通訊系統在效能上最大的限制便在於可傳輸的資料量 較小，這是主要由於無線頻譜資源非常的有限，單位頻寬的成本遠高於有線通訊 系統。為了在有限的頻譜資源中傳輸更多的資料量，除了採用更新的無線接取 (Radio Access)技術之外，最重要的便是使系統能非常有效的管理珍貴的無線資源 (Radio Resource)，以發揮最大的效益。在 3G 之後行動通訊系統中將會提供高頻 寬需求的數據影音服務，這對於系統有限的資源會是一個非常大的負擔。因此系 統必須透過一些有效的無線資源管理演算法使得系統以期將有限的資源做最佳 的運用，同時仍確保每一個使用者的連線品質。對於系統業者而言，藉由採用適 當的無線資源管理演算法，將可在增加系統容量與維持服務品質間取得平衡點，
且透過適當的參數調整，更可增進整個系統的效能。
本章將針對允入控制､封包排程､功率指定､子通道重新分配､功率控制與 換手技術這六種在此行動通訊系統所採用之無線資源管理演算法來介紹與說明。
並且以其中的功率指定配合不同的子通道重新分配的方法，作為範例，可以藉由 模擬看出對系統各項參數的影響，也是本模擬平台的最大特色，可以動態調整各 項無線資源管理演算法，並觀察演算法之間互動的情況。
7-1 允入控制(Call Admission Control)演算法[42]
在系統模擬時，我們對於新使用者的處理流程如圖7.1.1 所示，其中在使用 者提出進入系統要求時所需採用的允入控制演算法則應該根據系統的環境考慮 來設計。首先使用者產生之後，即所謂的開機之後，先根據使用者的所在地，和 當時收到的訊號強度，去選擇適當的基地台，跟此基地台註冊聯絡後，經過允入 控制，決定此使用者是否可以進入此系統，不行的話則拒絕使用者的通話請求 (Blocking)，可以的話則開始通話或傳輸數據。
Decision for MS Request
MS BS
Reject
Tim e
MS Inform ation Initialization
Cell Search
Register to
Radio Network New Call CAC
Blocking New Call
Accept Location
M obility Shadowing
Transm it Data Transm ission Term inated
Power On
圖 7.1.1 新使用者產生之處理程序
在此提出一個簡單的允入控制的演算法，因 OFDMA 系統類似傳統第二代 的系統，有個明確的子通道或時槽為依據，有空的子通道或時槽可以讓使用者傳 送資料，即可進入系統，並且加入下一時刻的封包排程，反之則被阻塞(block)，
由圖7-1-2 可得。
Last Channel Re-Assigment
New Call Arrival
Calculate Have Block Number
Any Blocks Available?
New Call BLOCKING
Join Next Channel
Re-Assigment
NO YES
圖 7.1.2 允入控制演算法
7-2 封包排程(Packet Scheduling)演算法[38]~[41]
為了確保系統資源不發生過載（Overload）並維持穩定是無線資源管理領域 中重要的議題，其中允入控制（Admission Control）會依據系統目前負載的狀況 決定使用者使用系統的權力，可以達到部分控制系統資源的功能，但在使用者進 入系統後，系統負載可能因為某些資料流量型態（如封包交換模式）之特性，或 使用者傳輸行為（如改變資料傳輸速率）等隨時間不斷變化，因此定期偵測系統 負載並進行控制，以避免過載與系統資源利用效率低落，在無線資源管理中我們 稱為負載控制（Load Control）。在這個範疇內，我們針對以封包交換模式之流量 型 態 的 資 料 傳 輸 進 行 其 負 載 的 控 制 ， 此 機 制 我 們 稱 為 封 包 排 程 （Packet Scheduling）
封包排程的重要性，一則達到負載控制的目的，在系統規劃的資源上限下，
妥善將提供給即時性服務使用者的系統資源安排給封包資料使用，以避免過載與
提高系統效率（Efficiency）
貳則，回顧本論文第六章關於數據資料流量特性的部份，如圖7.2.1 所示，
可知支援封包交換技術的數據資料產生時會以封包為單位，當該封包的資料傳送 完畢便等待下一個封包的資料被產生時才需再度傳送，而在沒有資料傳送的時 候，該使用者在數據通道（Data Channel）中便不發送訊號，因此此使用者不需 佔據子通道，此時可以給其他使用者使用子通道，否則若不需傳送資料的使用者 還佔據子通道會造成資源的浪費，且會使阻塞率大大的提高。
圖 7.2.1 支援封包交換技術的數據資料流量模型示意圖
三則在於維持使用者的服務品質（Quality of Service, QoS），當系統對於使 用者的服務品質有不同等級時，會透過資料傳送優先權（Priority）的不同來保障 高服務品質需求的使用者先選擇適合自己的子通道(下一節將做詳細說明)，亦會 評估系統負載的狀況選擇對使用者而言最好的傳輸狀態以滿足對服務品質的要 求。綜合以上所述，我們可歸納封包排程的功能在於：
決定封包資料使用者可利用的系統資源
依據每位使用者對於服務品質的要求決定其傳送的優先權
依據每位使用者的通道條件決定傳輸通道是否被其使用與決定其適當的傳 輸模式（適當的資料傳輸速率）
偵測系統負載與封包安排的狀況
由封包排程的功能我們瞭解必須週期性的觀察系統負載與使用者最新的狀 況，重新安排使用者的傳輸狀態，在此是每10ms 做一次封包排程的動作，且根 據優先權來決定選擇子通道的順序，換句話說，優先權高的使用者，較有機會先 選擇通道狀況較佳的子通道，因使用者最高速度為30km/hr，因此換算出此速度 下的同調時間(coherence time)為 18ms，因此我們可以假設，每次封包排程候選 到的子通道的多路徑衰落，在到下一次封包排程時刻前是不會變動的。
設定使用者的優先權是排程程序中重要的一環，即可依不同服務種類與不同
使用者對於服務品質的要求或使用者付出的成本（Cost），安排傳輸先後順序，
在依序調整每位使用者可利用的系統資源與傳輸狀況。以延遲（Delay）指標而 言，語音服務有即時性服務特性，所以對於傳輸延誤秒差有較小的容忍度因此相 對於非即性服務而言其有較高的傳輸優先權，而相同的服務層級的使用者如互動 式服務（網際瀏覽），必須盡量使其封包平均延遲在某個範圍之內，所以需依使 用者目前的狀況來決定其優先權以縮短延遲現象，考慮的狀況其一為使用者目前 已造成的延遲時間，該值越大者，應使其先行傳送，以降低延遲，該值超過設定 範圍者，應有更高的優先權，其二為使用者欲傳送的資料量，資料量越大者應給 較多的系統資源，可使傳輸時間縮短而降低延遲。有關使用者成本的問題，系統 供應者應依據使用者付出的成本與申請服務的等級給予適當的使用權利。目前我 們主要探討服務層級、延遲時間與傳輸資料量來決定使用者的傳輸優先權。對服 務層級而言為對話層級->串流層級->互動層級->基礎層級，一個層級安排完再安 排下一個層級；而屬於同一層級的使用者則以延遲時間與傳輸資料量為參數定義 優先權的方程式，如下：
2
(1 ) 0 ( )
k k k
k
k k k
L DT DT DBT
L DT DT DBT
φ = ⎨ ⎧ ⋅ + ≤ <
⋅ ≥
⎩
φ : 為使用者k k的優先權比重 L ： 為使用者欲傳送的資料量大小 i
DT ： 為使用者k k目前所受的延遲時間 DBT ： 為系統軟式服務品質的參考上限值
方程式所得之值代表使用者的優先順序，越高則有較高的優先權，使用者根 據此優先順序，依序選擇子通道，若數據服務者在閱讀時間時，則不必選擇子通 道，而可以空出來給其他使用者使用，因此可以達到更高的子通道使用效率。