1.1. 研究背景
由於電腦科技的蓬勃發展與網際網路的日益普及，進而帶動了近年 來 無線網路 技術的 興起，更 使得人 們對於 無線寬頻 存取（ broadband wireless access，BWA）的需求及服務品質（Quality of Services, QoS）要 求大為增加。然而，目前的無線網路技術略分為四大類 ，如圖 1-1，依 涵蓋範圍由小至大分別是，應用藍芽（Bluetooth）等技術的無線個人區 域網路（wireless Personal Area Network, PAN）、WiFi 技術的無線區域網 路（wireless Local Area Network, LAN）、WiMAX 技術的無線都會區域網 路 （wireless Metropolitan Area Network, MAN）以及涵蓋範圍最大的 GSM 與 3G 技術的無線廣域網路 （wireless Wide Area Network, WAN）。
圖 1-1 無線網路技術分類及其涵蓋範圍
在台灣近幾年受到相當程度的注目的 IEEE 802.16[1-2]，在商業上又 稱為 WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access）擁有許 多與其他無線都會區域網路不同的特性，例如：於 PHY 層（Physical Layer）
上採用了 Orthogonal Frequency Division Multiple Access （OFDMA）數位 調變技術；可擴充任意使用的頻譜寬度從 1.25MHz 起至 28MHz；下行
（downlink, DL）及上行（uplink, UL）子訊框（subframe）皆可使用分時 多工（time division duplex，TDD）或分頻多工（frequency division duplex，
FDD）傳輸模式；能夠採用 Multiple Input Multiple Output（MIMO）這類 的先進天線技術；每一個 SS 可以擁有個別的調變與編碼機制（Modulation and Coding Scheme, MCS）；不管是資料、語音或影像傳輸都有各自的 QoS 類別。
WAN
wireless Wide Area Network GSM/3G（CDMA/WCDMA）
MAN
wireless Metropolitan Area Network WiMAX
LAN
wireless Local Area Network WiFi
PAN
wireless Personal Area Network Bluetooth
然而，在 WiMAX 技術受到各界注目的同時，WiMAX 產業之供應 商及設備商也將目光轉移到網路語音（voice over IP, VoIP）業務。這股提 供行動用戶予以寬頻無線存取的商機，吸引了電信產業廠商的鉅額投資 在建構及部屬 WiMAX 網路系統上。由於 WiMAX 網路具有快速部屬特 性，因此導入 VoIP 將會成為另一個殺手級的應用。
1.2. 研究動機
IEEE 802.16 提出了五種不同的 QoS 類別來支援多媒體、網路語音電 話與資料傳輸等服務。並且定義了兩種運行模式：Point-to-Multipoint（PMP）
與 Mesh。PMP 模式適合典型的定點存取情境，也就是一個基地台（Base Station, BS）集中服務在其訊號涵蓋範圍內所有用戶端（Subscriber Station, SS），而每一個 SS 所傳輸的資料都必頇透過 BS 的協調才能到達目的地 的 SS 端。這樣 BS 可以輕鬆的監控及確保在它訊號範圍內的通訊品質。
在 IEEE 802.16e[2]中，更說明了 PMP 模式也得以支援行動 WiMAX；在 Mesh 模式底下，除了能透過 BS 來傳送資料外，SS 也可以在其傳送範圍 裡自行與其他 SS 建立連線。
然而，在 IEEE 802.16 協議中，有兩項重要的議題並沒有明確制定：
1. 封包排程機制（Packet Scheduling Mechanism），即 BS 收到 SS 所提出 的頻寬請求後，如何將有限的網路頻寬分配給不同的 SS 並且確保其 QoS。
2. 允入控制機制（Call Admission Control），當有 SS 欲加入網路或者建立
連線而提出請求時，BS 可以依據當時網路服務的能力而決定是否允許其 所提出之請求。
1.3. 研究目的
如何有效率的資源分配和提供 QoS 一直是無線網路技術最主要的議 題。尤其是 VoIP 這種對封包延遲時間與遺失率敏感的交通類型，更是近 年來受到關注的焦點。即使 IEEE 802.16 標準中定義了相關的排程服務及 不同的 QoS 機制，但是在交通排程的細節部分卻刻意留給設備廠商或網 路系統設計者自行開發制定適合其網路特性的排程演算機制。
然而，欲改善網路語音的表現效能需要注意兩項重點：1. 改善通道 環境（Channel Condition）品質：由於無線通訊的媒介或網路使用者行動 的特性，往往會造成通道環境惡劣的結果。即使 BS 端分配給用戶端
（Subscriber Station, SS）適合的網路頻寬，但有可能也會因為無線通訊 通道環境的衰退（fading）、干擾（interference）或雜訊（noise）的影響，
而沒辦法進行傳送。關於這方面，因為通道環境屬於無可避免及無法控 制 之 因 素 ， 所 以 本 文 討 論 目 標 將 假 設 是 在 無 感 知 通 道 （ channel unawareness）的環境下，以利於研究的進行。2. 有效率的配置有限的網 路頻寬資源：不管在有線還是無線網路通訊中，由於眾多的用戶端數量，
並且每一個用戶端皆可存在一條以上的連線，而網路頻寬卻是固定的。
其是無線網路技術的一大挑戰。在 WiMAX 模組架構中排程器（scheduler）
是負責處理這個項業務的主要元件 。然而，影響排程器表現效能主要的 因素就是其所擁有的排程演算法（Scheduling Algorithm）。由於 IEEE 802.16[1-2]並沒有規範出標準的 BS 與 SS 排程演算法。因此本論文提出 了一個以估算佇列長度為基礎的 BS 端下行鏈結排程方法。並且在 PMP 模式下，針對 VoIP 交通與傳統的演算法: DRR（Deficit Round-Robin）、
WRR（Weighted Round-Robin）進行模擬與比較。
1.4. 論文架構
本論文共分為五大章，第一章介紹本論文之研究背景、動機、目的 及論文架構；第二章為相關文獻探討；第三章為介紹本文所提出的排程 機制；第四章為模擬環境與實驗分析；最後一章則是結論以及未來方向。