Alokasi Sumber Daya Lintas Lapisan pada Sistem OFDMA untuk Trafik Heterogen

Alokasi Sumber Daya Lintas Lapisan pada Sistem OFDMA

untuk Trafik Heterogen

Tiarlyna Patra Sarie Sihombing 2208100141

Pembimbing : Prof. Dr. Ir. Gamantyo H., M.Eng., Ph.D Ir. Endroyono, DEA

AGENDA

1. Pendahuluan

2. Kajian Pustaka dan Dasar Teori 3. Metode penelitian

4. Hasil dan Pembahasan 5. Kesimpulan dan Saran 6. Daftar Pustaka

PENDAHULUAN

LATAR BELAKANG

Kapasitas

terbatas + Redaman hujan

Alokasi

Sumber Daya Lintas Lapisan

PERMASALAHAN

Bagaimana pemodelan sistem OFDMA multiuser

Bagaimana membuat formulasi pada alokasi

sumber daya yang menggabungkan dua tipe trafik yaitu Streaming dan Elastic

Bagaimana implementasi algoritma dari alokasi sumber daya

Bagaimana dampak dari Streaming trafik pada total rate dari user trafik Elastic

BATASAN MASALAH

• Sistem OFDMA satu sel dengan transmisi downlink menggunakan frekuensi 30 GHz, untuk panjang lintasan 1 – 4 km.

• Metode alokasi kanal yang digunakan yaitu dynamic subcarrier allocation.

• Data curah hujan yang digunakan adalah data hasil pengukuran di lingkungan ITS dengan rentang waktu Januari - Mei 2010.

• Untuk memprediksi redaman hujan sepanjang lintasan memakai metode statistik Synthetic Storm Technique (SST).

• Channel state information (CSI) diasumsikan sempurna.

• Trafik yang digunakan adalah trafik jenis video dan FTP yang telah dibangkitkan dalam penelitian sebelumnya.

• Parameter yang dipakai yaitu total bandwidth pada sistem sebesar 512 kHz yang dibagi untuk 64 subcarrier dengan total daya sebesar 50 W.

• Buffer pada sistem memiliki kapasitas yang tak terbatas.

KAJIAN PUSTAKA dan

DASAR TEORI

MODEL OFDMA DOWNLINK

METODE PENELITIAN

DIAGRAM ALIR PENELITIAN

Mulai

Model OFDMA Pengumpulan data

curah hujan Model Trafik

Menghitung redaman hujan dengan metode SST

Mendapatkan SNR_csdan SNR_rain

Mendapatkan availability capacity

Evaluasi Rate Sistem Alokasi Sumber Daya

Kesimpulan

Selesai

LANGKAH PEMODELAN SEL

• Single cell 8 x 8 km

User Jarak (Km)

1 3.6903

2 3.6746

3 1.6368

User 1 User 2

User 3

LANGKAH PEMODELAN REDAMAN HUJAN

• Kecepatan angin pada lintasan untuk lintasan timur sebagai link reference

• Panjang segmen tiap lintasan

• Redaman Hujan tiap lintasan

v_r1 = kecepatan angin pada lintasan 1 v = kecepatan angin

θ = sudut kedatangan angin

T = waktu sampling

A_m = redaman hujan untuk m =1,2,...n ΔL = panjang segmen pada saat j

R = intensitas hujan (mm/h) a,b = koefisien ITU-R P.838-3.

v_r1 = v

cos(_{90- θ)}

∆L = V_r . T

A_m= aR_m-j^b

m-1 j=0

. ∆L_j

Langkah Perhitungan SNR_rain dan Available Capacity

• SNR_rain

SNR_rain = SNR_CS + A_k

• Available Capacity

C_k,n = BW log₂ (1 + SNR_{rain k,n})

SNR_rain = SNR saat hujan SNR_CS = SNR saat clear sky A_k =Redaman hujan

SNR_rain = SNR saat hujan

BW = bandwidth per subcarrier

LANGKAH PEMODELAN ALOKASI SUMBER DAYA

• Optimasi dengan mengalokasikan subcarrier:

• Dengan batasan:

ϵ {0,1} adalah faktor alokasi subcarrier adalah data rate user trafik Elastic.

DIAGRAM ALIR ALOKASI SUMBER DAYA

Y Y

N I ≤ c

Alokasi subcarrier

End

IntensitasTrafik (I)

available capacity (c) - Tk₁,Tk₂,Tk₃,Wk₂,Wk₃ Start

N

N

Y

Wk₁= Wk₁+ 0.125 Wk₁= 0

Wk₂> Tk₂

Wk₃> Tk₃ Wk₂= Wk₂+ 0.125

N

N

Wk₂= Wk₂+ 0.125 Y

N

Wk₁≤ Tk₁

HASIL dan

PEMBAHASAN

POSISI USER

• Posisi 3 user

User X (km) Y(km) 1 3.2698 4.8227 2 4.7592 5.6897 3 2.0977 1.7740

• Posisi 7 user

POSISI USER

User X (km) Y(km) 1 0.3804 5.8484 2 2.7903 1.1021 3 3.6107 6.6938 4 1.9272 1.1088 5 5.7204 4.7057 6 6.8495 2.9293 7 2.2521 6.4541

REDAMAN HUJAN

• Redaman hujan 3 user

REDAMAN HUJAN

• Redaman hujan 3 user

• Redaman hujan 7 user

REDAMAN HUJAN

• Redaman hujan 7 user

REDAMAN HUJAN

SNR

_rain

• SNR_rain 3 user

• SNRrain 7 user

User Iterasi 1 Iterasi 2 Iterasi 3 Iterasi 4 Iterasi 5 Iterasi 6 1 70.1600 69.9671 69.1728 67.7800 66.7137 65.3001 2 63.3245 63.2383 62.8830 62.2601 61.7833 61.1511 3 58.4812 58.3593 57.8569 56.9760 56.3016 55.4076

User Iterasi 1 Iterasi 2 Iterasi 3 Iterasi 4 Iterasi 5 Iterasi 6 1 52.6346 52.5484 52.1930 51.5699 51.0930 50.4606 2 56.8535 56.6848 55.9848 54.7590 53.8206 52.5765 3 60.7329 60.5985 60.0446 59.0732 58.3297 57.3439 4 58.4772 58.3483 57.8174 56.8864 56.1737 55.2288 5 60.6514 60.4763 59.7551 58.4903 57.5221 56.2385 6 56.3704 56.1953 55.4741 54.2094 53.2412 51.9576 7 56.4596 56.2845 55.5633 54.2985 53.3303 52.0467

AVAILABLE CAPACITY

• Available capacity 3 user

User Iterasi 1 Iterasi 2 Iterasi 3 Iterasi 4 Iterasi 5 Iterasi 6 1 186.453 185.941 183.830 180.129 177.295 173.538 2 168.288 168.058 167.114 165.459 164.192 162.512 3 155.416 155.092 153.757 151.416 149.624 147.248

AVAILABLE CAPACITY

• Available capacity 7 user

User Iterasi 1 Iterasi 2 Iterasi 3 Iterasi 4 Iterasi 5 Iterasi 6 1 139.879 139.650 138.705 137.049 135.782 134.101 2 151.091 150.640 148.782 145.524 143.031 139.724 3 161.400 161.043 159.571 156.990 155.014 152.394 4 155.406 155.063 153.652 151.180 149.284 146.773 5 161.184 160.718 158.801 155.441 152.868 149.456 6 149.807 149.341 147.425 144.064 141.491 138.080 7 150.044 149.578 147.662 144.301 141.728 138.317

ALOKASI SUMBER DAYA

• Alokasi sumber daya 3 user

a. 1 User Trafik Video dan 2 User Trafik FTP

User Trafik Σ Subcarrier Total Rate (Kbps)

1 Video 62 1.46E+03

2 FTP 1 1 13.4608

3 FTP 2 1 1.4720

b. 2 User Trafik Video dan 1 User Trafik FTP

User Trafik Σ Subcarrier

Total (Kbps)Rate

1 Video

1 38 908.7089

2 Video

2 25 592.1282

3 FTP 1 13.4608

ALOKASI SUMBER DAYA

• Alokasi sumber daya 7 user

a. 1 User Trafik Video dan 6 User Trafik Data

User Trafik Σ Subcarrier Total Rate (Kbps)

1 Video 58 1.63E+03

2 FTP 1 1 13.4608

3 FTP 2 1 1.4720

4 FTP 3 1 13.4608

5 FTP 4 1 12.0464

6 FTP 5 1 12.6640

7 FTP 6 1 12.8992

ALOKASI SUMBER DAYA

b. 2 User Trafik Video dan 5 User Trafik Data

User Trafik Σ Subcarrier Total Rate (Kbps)

1 Video 1 34 788.4416

2 Video 2 25 592.1282

3 FTP 1 1 13.4608

4 FTP 2 1 1.4720

5 FTP 3 1 13.4608

6 FTP 4 1 12.0464

7 FTP 5 1 12.6640

ALOKASI SUMBER DAYA

TOTAL RATE USER TRAFIK FTP

• Seiring pertambahan jumlah user dengan trafik Streaming maka total rate user dengan trafik FTP akan ber- kurang.

• Terjadi trade off antara jumlah user Streaming dan jumlah user Elastic.

KESIMPULAN

• Nilai redaman hujan pada sistem didapatkan berkisar antara 0 dB hingga 375 dB sehingga dampak dari curah hujan yang tinggi akan menyebabkan redaman hujan yang besar pula.

• Nilai available capacity yang didapat yaitu nilai terendah 44.378 kbps dan tertinggi 186.453 kbps dimana nilai ini berubah ubah pada setiap lintasan yang disebabkan oleh pergerakan hujan dan posisi user terhadap BTS di dalam sel.

KESIMPULAN

• Total throughput terbesar dengan menggunakan alokasi ini adalah 1.699 Mbps dan total terendahnya 1.434 Mbps, sehingga, dengan melakukan alokasi sumber daya lintas lapisan ini pada sistem, kapasitas dapat digunakan dengan optimal.

• Dengan menambah jumlah user dengan trafik Streaming maka total rate pada user Elastic akan menurun sehingga terjadi hubungan tradeoff antara user yang menggunakan trafik Streaming dengan user yang menggunakan trafik Elastic.

REFERENSI

1. Nader Mokari, Mohammed R. Javan, dan Keivan Navaie (2010), “Cross- Layer Resource Allocation in OFDMA Systems for Heterogeneous Traffic With Imperfect CSI,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 59, no.

2 hal. 1011-1017.

2. M. Tao, Y.-C. Liang, dan F. Zhang (2008), “Resource Allocation for Delay Differentiated Traffic in Multiuser OFDM Systems,” IEEE Trans. Wireless Commun., vol. 7, no. 6, hal. 2190–2201.

3. Wonjong Rhee dan John M. Chioffi (2010). “Increase in Capacity of Multi-user OFDM System Using Dynamic Subcarrier Allocation,” Proc. IEEE Veh.

Technol. Conf, vol. 2, hal. 1085–1089.

4. D. S. W. Hui, V. K. N. Lau, dan W. H. Lam (2007), “Cross-Layer Design for OFDMA Wireless Systems with Heterogeneous Delay Requirements,” IEEE Trans. Wireless Commun., vol. 6, no. 8, hal. 2872–2880.

5. Sanam Sadr, Alagan Anpalagan dan Kaamran Raahemifar (2009), “Radio Resource Allocation Algorithms for the Downlink of Multiuser OFDM Communication Systems,” IEEE communications surveys & tutorials, vol. 11, no. 3, hal. 92-106.

REFERENSI

6. Seybold. John S (2005), “Introduction To RF Propagation,” New Jersey: John Wiley and Sons,Inc.

7. Mahmudah, H. (2008). Prediksi Redaman Hujan Menggunakan Synthetic Storm Technique (SST). Tesis. ITS.

8. Chu. Chih Y., dan Chen. K. S. (2005), “Effect of Rain Fading on Efficiency of Ka-Band LMDS System in The Taiwan Area,” IEEE Trans. On Vehicular Technology, Vol. 54.

9. Cristina Cornaniciu, Narayan B. Mandayarn, H. Vincent Poor (2005), “Wireless Networks: Multiuser Detection in Cross-Layer Design,” Springer.

10. Corvino Virgina, dan Tralli Velio (2009), “Cross Layer Radio Resource Allocation for Multicarrier Air Interference in Multicell Multiuser Environment”, IEEE Trans. Inform.Theory, vol. 58 no 4.

11. ITU R P.838a-3 (2005). Specific Attenuation Model for Rain for Use in Prediction Methods.

12. Endroyono, dan Hendrantoro, G (2009) “Cross-layer Optimization Performance Evaluation of OFDM Broadband Network on Millimeter Wave Channels”, WOCN, OpenConf Conference Management Sistem..

REFERENSI

13. Prasad, R (2004), ”OFDM for wireless Communication System”, Artech House,Inc, Boston, London.

14. Laurentius Aditya dan Gamantyo (2010), “Peningkatan Kinerja Sistem LMDS dengan Metode Adaptive Coded Modulation Menggunakan Relay Decode and Forward di Bawah Pengaruh Redaman Hujan Tropis” Tugas Akhir, Jurusan Teknik Elektro, ITS, Surabaya.

15. Farid Baskoro. Gamantyo. Endroyono (2010), Evaluasi Kinerja Adaptive Resource Allocation (ARA) di Kanal Redaman Hujan Dibandingkan Dengan Simple Resource Allocation (SRA) dan Random Resource Allocation (RRA). Thesis, Jurusan Teknik Elektro, ITS, Surabaya.

TERIMA KASIH

LMDS

• LOCAL Jarak tempuh sinyalnya terbatas kira-kira 1 s.d. 4 km

• MULTIPOINT point to multipoint pada downlink dan uplink

• DISTRIBUTION mendistribusikan semua jenis layanan

• SERVICE jenis layanan tergantung pada operator sistem