第一章 緒論
1.1 研究動機與背景
基於用戶在高速環境下能獲得更快的傳輸性能與更高的資源使用 效率，國際電信聯盟(International Telecommunication Union, ITU)定 義之 IMT-Advanced(International Mobile Telecommunications Advanced) 的報告中對 4G 有明確定義與期望，也就是至少在低速的移動中支援 1Gbit/s 的傳輸速率，且在高速的移動中希望能支援 100Mbit/s 的傳輸速 率 。 然 而 近 年 來 由 於 多 媒 體 技 術 仰 賴 其 應 用 與 服 務 品 質 (quality of service, QoS)方面的要求下，對時下的 3G 系統造成不小的衝擊，未來的 應用如視訊會議(mobile conference)、網路電話(Voice over IP network, VoIP) 、線上遊戲(online game)、線上影片(video message)、視訊電話 (video telephony)、(High Definition Television，HDTV)、高品質影 片(high-quality video)、 高解析度電視串流影音(Streaming Video)等 對無線傳輸的需求將遠大於現今多媒體技術所能提供之速度。
為了提升行動通訊網路技術，第三代行動通訊夥伴計畫組織 (third generation partnership project, 3GPP)於 2009 年持續發展長期演進技
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術(Long-Term Evolution, LTE)以作為第四代行動通訊(4th Generation, 4G)的標準。目前 LTE 之版本在 Release 10 之後被稱為 LTE-A(Long-Term Evolution Advanced)。目前 LTE-A 在下行鏈路使用無線寬頻多工存取技 術(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA)，內部訊 號處理則捨棄舊有電信架構中的封包交換領域(Packet-Switched Domain, PS domain)及線路交換領域(Circuit-Switched Domain, CS domain)，進 而把網路整合全 IP 網路(all-IP Network)，使得語音和數據資料，完全 以封包(packet)作為基本傳送單位，此方法可提升網路使用率，針對多元 使用者之多媒體應用用戶也可保證其服務品質，系統架構也因此簡化。
因為即時(RT- real-time)用戶在延遲時間(delay)和封包遺失(loss) 上的嚴格限制，所以維持全 IP 網路中的即時服務(Real-time service, RT) 品質相對困難，而且網路受限於封包交換的特性，會造成長時間封包延遲 時間(Long Delay)、封包傳送時間顫動 (Jitter)以及封包遺失 (Packet Loss)等問題。
同時為了因應日新月異的手機技術，耗電量對於用戶來說可是非常重 要的題材。考慮耗電量，不僅僅能節能，更能達到減少能源消耗，可說是 綠 色 議 題 的 核 心 部 分 。 因 此 近 年 來 的 研 究 專 注 於 DRX 省 電 技 術
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(Discontinuous Reception, DRX)，以期達到降低耗電量的目的。
因此本研究除了考慮封包傳送時間延遲以及封包遺失等條件中，我們 還加入了省電題材，並根據即時服務流之實際狀況來確實地進行分析，也 是本論文所要探討的重點。
1.2 研究目的
因為無線網路技術不斷的在進步，在各種應用程式及資料傳輸的發 展上，影音多媒體發展的部分最為重要，需求量也最大，所以對於傳輸具 有高服務品質之多媒體資料的要求也日益著重，如網路電話(Voice over IP, VoIP)、串流影音(Streaming Video)或視訊會議(Video Conference) 等。利用這些多媒體技術可以廣泛運用在像是視訊點播、即時戰略、即時 線上轉播、遠程教學、遠程醫療等等。此類資料屬於即時服務應用，需維 持時間關係，對於服務品質的要求相對嚴謹，且具有嚴格的時效性需求；
但是又需要達到省電的功能，勢必是會在時間方面有所延遲。為了達到上 述要求，如何有效地分析即時服務的封包情形與分配有限的無線資源成為 大部分學術研究人員的思考重點。
本論文欲達成之目的如下：
1. 可服務 RT 用戶於含有 DRX 機制的 LTE 混合網路中。
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2. 分析 RT 用戶之封包到來與封包處理時間情形。
3. 建立數學模型，分析延遲時間與封包遺失機率。
4. 提供其他研究相關議題之研究者分析結果。
1.3 其他相關研究
文獻[1]為介紹整個省電架構，以此為基礎，發展出各種不同的省電 機制，並提出幾個簡短的省電方法，期望達到導引往後研究的目的；文獻 [2]中以LTE為基礎，提出省電分析的研究方法，但並沒有考慮到真正的省 電區段中起始的活動區間，因此在之後的研究中，我們提出加入了省電區 間之活動區間，以期達到更精確的分析；文獻[3]將省電和活動區間，以 各個狀態做區分，並導入不同的資料封包型態來進行數學分析，旨在用另 一個角度，來分析在LTE網路下省電機制的效果；文獻[4]主要為將MLWDF 排程器應用到省電議題中，再利用PF排程器的特性，大幅提高快到期的活 動計時器的使用者的權重，以滿足使用者對於即時服務的服務品質的需 求。
1.4 論文架構
本論文架構如下：第一章為緒論簡介，第二章我們說明3GPP LTE 中 的相關知識與介紹，並加入在LTE網路系統中DRX省電機制的架構與相關的
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說明，第三章則將解釋本論文所提出的針對在LTE網路中在含有省電機制 下因為睡眠而造成的封包累積還有期相對應的處理時間與造成延遲的數 學分析，接著在第四章將呈現出我們的分析與模擬的結果並做進一步的討 論，最後第五章則將為本研究所得出的結果做一個統整並提出一些後續研 究的展望與結論。
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