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系統識別號 U0002-2306201213521300
中文論文名稱 LTE網路上行傳輸中以公平性為基礎之封包排程器
英文論文名稱 Fairness Uplink Packet Scheduling Strategies in LTE Networks
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 資訊工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Computer Science and Information Engineering
學年度 100
學期 2
出版年 101
研究生中文姓名 劉沛晴
研究生英文姓名 Pei-Ching Liu
學號 699410055
學位類別 碩士
語文別 中文
第二語文別 英文
口試日期 2012-05-30
論文頁數 54頁
口試委員 指導教授-葛煥昭
委員-林仁智
委員-葛煥昭
委員-武士戎
中文關鍵字 LTE  上行鏈路  公平性  排程  CQI 
英文關鍵字 LTE  Uplink  Fairness  Scheduling  CQI 
學科別分類 學科別應用科學資訊工程
中文摘要 由於行動通信服務的需求越來越多,提升頻寬以及信道服務品質便成為重要考量。加上網路空間以及資訊同步成為新的趨勢,所以在論文中採用 LTE架構設計了排程器,以改善上行鏈路傳輸的排程以提高整體系統效能。最理想的狀況即為排程中的每一個連線都能夠順利接收、傳送封包,在這樣具有公平性的分配之下,同時能夠避免中低優先權的連線出現延遲(Latency)或者飢餓(Starvation)。但是當即將發生延遲或者飢餓的時候,將會利用調整優先權的方式,讓中低優先權的連線能夠有更多機會得到服務。在資源分配的部份分為五種頻寬需求方式,將個別針對延遲以及飢餓狀況進行探討。論文中所提出的 FUPS演算法也將和較常使用的Maximum Rate(Max-Rate)、Round Robin(RR)以及 Proportional Fair(PF)三種演算法做比較。在整體效能以及設定的五種不同頻寬需求之下分別做討論。以達到最高效能為前提,並且具備公平性之下分配資源。
英文摘要 The scheduler was designed for uplink systems of LTE networks in this thesis. It makes different services correspond to different data streams to provide different QoS (Quality of Service) to various applications. For the broadest scope of coverage and to reduce the cost of terminal and power consumption, priority assignments and resource allocations were taken into consideration when the scheduler was designed. Limiting the users with lower priority settings in the scheduling algorithm is efficacious for regulating the order of resource allocations made to the users. The goal is to achieve the highest system performance by enhancing transmission efficacy and satisfying the fairness of resource allocation at the same time. Finally, the scheduler avoids connection latency and starvation related to lower priority resource allocation.
論文目次 目  錄
第一章 緒論 1
1-1 導論 1
1-2 研究動機與目標 1
1-3 研究方法簡介 2
1-4 章節介紹 3
第二章 相關技術與研究 4
2-1 LTE技術介紹 4
2-1-1 LTE架構 4
2-1-2 實體層 6
2-1-3 媒體存取控制層 7
2-1-4 LTE上行排程 9
2-2 相關研究 10
2-2-1 優先權 10
2-2-2 信道品質質量 10
2-2-3 在上行 UTRAN LTE的電量控制 12
2-2-4 單載波分頻多工 13
2-2-5 載波聚合 13
2-2-6 相關演算法 15
第三章 FUPS排程器 17
3-1 系統架構 17
3-2 優先權的分派 19
3-2-1 可容許的最大延遲 20
3-2-2 飢餓程度計數器 20
3-2-3 排程 22
3-3 資源分配 25
3-3-1 (A) 頻寬小於 RT類型服務總需求的最小下限值總和 26
3-3-2 (B) 頻寬大於 RT類型服務總需求的最小下限值總和 27
3-3-3 (C) 頻寬大於 RT類型服務總需求的最小下限值加 NRT類型服務總需求的最小下限值總和 29
3-3-4 (D) 頻寬大於 RT類型服務總需求的最大下限值加 NRT類型服務總需求的最小下限值總和 31
3-3-5 (E) 頻寬大於 RT類型服務總需求的最大下限值加 NRT類型服務總需求的最大下限值總和 32
第四章 模擬 33
4-1 模擬環境及參數設定 33
4-1-1 模擬環境設定 33
4-1-2 模擬參數設定 33
4-1-3 演算法 34
4-2 模擬結果的分析與比較 36
4-2-1 整體效能比較 36
4-2-2 延遲比較 38
4-2-3 Starvation比較 42
第五章 結論 46
參考文獻 47
附錄-英文論文 48


表目錄 List of Tables
表1:Example of CQI reporting for two different UE categories 11
表2:環境參數 33
表3:演算法(A) 34
表4:演算法(B) 34
表5:演算法(C) 34
表6:演算法(D) 35
表7:演算法(E) 35


圖目錄 List of Figures
圖1:LTE的網路架構 5
圖2:LTE第二層的上行鏈路架構 7
圖3:用戶端MAC層功能架構 8
圖4:5段20MHz載波聚合成100MHz 13
圖5:三種載波聚合方式 14
圖6:Frame structure used with TDD 17
圖7:FUPS整體架構圖 18
圖8:RT_Q流程圖 22
圖9:NRT_Q流程圖 23
圖10:Emergent Queue示意圖 24
圖11:FUPS資源分配架構圖 25
圖12:(A) 頻寬小於 RT類型服務總需求的最小下限值總和 26
圖13:(B) 頻寬大於 RT類型服務總需求的最小下限值總和 28
圖14:(C) 頻寬大於 RT類型服務總需求的最小下限值加 NRT類型服務總需求的最小下限值總和 30
圖15:(D) 頻寬大於 RT類型服務總需求的最大下限值加 NRT類型服務總需求的最小下限值總和 31
圖16:(E) 頻寬大於 RT類型服務總需求的最大下限值加 NRT類型服務總需求的最大下限值總和等 32
圖17:RT類型服務之下的連線在模擬時間內的平均效能 37
圖18:RT類型連線在(A)的 Latency個數 38
圖19:RT類型服務連線在(B)、(C)、(D)的 Latency個數 40
圖20:RT類型服務連線在(E)的 Latency個數 41
圖21:NRT類型服務連線在(A)的 Starvation個數 42
圖22:NRT類型服務連線在(B)、(C)、(D)的 Starvation個數 44
圖23:NRT 型的連線在(E)的 Starvation個數 45
參考文獻 [1] Network Working Group, S. C. (n.d.). Request for Comments 4960. Retrieved from The Internet Engineering Task Force (IETF): http://www.ietf.org.
[2] S. Sesia, I. Toufik, and M. Baker (eds). (2009). LTE – The UMTS Long Term Evolution: From Theory to Practice. Wiley.
[3] Syed Hamid Ali Shah, Mudasar Iqbal, and Tassadaq Hussain. (2009, August ). COMPARISON BETWEEN WiMAX AND3GPP LTE.
[4] Yaxin CAC and Victor O. K. Li. (2001, Jan). Scheduling Algorithms in Broad-Band Wireless Networks. IEEE Proceedings of The IEEE, pp. pp. 76–87.
[5] M. Mourad, L. Brunel, A. Okazaki, and U. Salim. (2007, April). Channel Quality Indicator Estimation for OFDMA Systems in the Downlink. IEEE 65th Vehicular Technology Conference, pp. pp. 1771-1775.
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[7] Jalali, R. P. (2000, May). Data Throughput of CDMAHDR: a High Efficiency-High Data Rate Personal Communication Wireless System[C]. Proceeding of IEEE Vehicular Technology Conference (VTC Sprint 2000), pp. pp. 1854- 1858.
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