OPTIMALISASI KAPASITAS DAN PERFORMANSI DENGAN PENGATURAN CALL ADMISSION CONTROL PADA SISTEM DS CDMA MENGGUNAKAN ALGORITMA
GENETIKA
Kohar Wahyu Artana¹, A. Ali Muayyadi², Uke Kurniawan Usman³
¹Teknik Telekomunikasi, Fakultas Teknik Elektro, Universitas Telkom
Abstrak
Karena kapasitas pada DS CDMA dibatasi oleh interferensi, maka pendekatan daya diperlukan untuk merealisasikan kapasitas sel. Untuk mengoptimalkan kapasitas dan performansi digunakan CAC (Call Admission Control) yang secara langsung mengatur jumlah pemakai. Oleh karenanya CAC harus bisa menjamin performansi sistem diantaranya GOS (Grade of Service) yaitu
probabilitas blocking.
Dengan optimalisasi kapasitas sel pada sistem tersebut diharapkan kebutuhan pelanggan akan layanan komunikasi dapat terpenuhi. Sehingga diharapkan melalui proses optimaliasi kapasitas tersebut akan didapatkan suatu sistem yang handal dan efisien. Permasalahan dalam optimalisasi kapasitas merupakan masalah yang kompleks. Dikarenakan optimalisasi kapasitas tersebut dapat menjamin performansi sistem yang baik. Oleh karena itu, muncul metoda penyelesaian untuk memberikan solusi untuk masalah tersebut. Salah satunya adalah dengan menggunakan algoritma genetika.
Pada tugas akhir ini, kapasitas reverse link DS-CDMA ditentukan dengan menggunakan algoritma genetika dengan jumlah populasi sebanyak 500 dan 100 kali looping untuk mendapatkan fitness yang lebih baik. Logika fuzzy digunakan untuk membuat keputusan boleh atau tidaknya suatu user untuk melakukan sebuah panggilan baru. Dua buah himpunan fuzzy, yaitu total interferensi (I) dan total load factor (L) digunakan untuk menentukan fuzzy decision (z) berdasarkan nilai dari kedua himpunan tersebut. Jika z ≥ 0 maka user akan melakukan panggilan baru, sebaliknya jika z < 0 maka user tersebut akan ditolak oleh sistem. Sistem mampu mempertahankan kualitas terhadap kapasitasnya. Dengan kapasitas yang optimal sebesar 3128 user, sistem mampu
mempertahankan probabilitas blocking sebesar 1,5025 % dengan kapasitas akhir sebesar 3081 user. Sistem mampu melakukan admission control dengan baik untuk mempertahankan performansi yang baik.
Kata Kunci : DS CDMA, CAC, GOS, algoritma genetika, kapasitas, logika fuzzy, total interferensi, load factor
Abstract
Since DS CDMA (Direct Sequence Code Multiple Access) capacity in interference limited, power approach method is required to determine cell capacity. The optimum utilization and
performance can be achieved using CAC (Call Admission Control) that control number of user directly. CAC should be guarantee GoS (Grade of Service) i.e. blocking probability.
With optimum capacity utilization will be expected by the system requirement of user of communication service can be completed. So that be expected through process of the optimum capacity utilization will be got by an efficient and reliable system. Problem of optimum capacity utilization is a complex problem. Because of the optimum capacity utilization earn to guarantee good performance system. Therefore, emerge method of solving problem to give solution. One of them is by using genetic algorithm.
In this Final Project, capacities of reverse link DS-CDMA determined by using genetic algorithm with population amount as much 500 and 100 times looping to get better fitness. Fuzzy logic used to make decision may or not an user to make a new call. Two gathering fuzzy, that is total of interference (I) and load factor (L) used to determine fuzzy decision (z) by value from the second of gathering. If z > 0 hence user will make a new call, on the contrary if z < 0 hence the user will be refused by system. System will be able to defend the quality of capacities. With optimal capacities equal to 3128 user, system able to defend blocking probability of 1,5025 % with final capacities equal to 3081 user. System will be able to do admission control better to defending good performance.
Keywords : DS CDMA, CAC, GOS, genetic algorithm, capacities, fuzzy logic, total of interference, load factor
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dari beberapa jenis CDMA, DS-CDMA (Direct Sequence Code Division
Multiple Access) merupakan salah satu calon kuat untuk komunikasi personal di masa
yang akan datang, karena teknik ini menawarkan inherent multipath diversity dan tahan terhadap variasi kondisi kanal. Keunggulan yang ada pada teknologi ini, bila dibandingkan dengan FDMA-TDMA, diantaranya adalah anti jamming (tahan terhadap interferensi), tidak memerlukan perencanaan frekuensi (sebagai konsekuensi kapasitas pada sistem ini dibatasi oleh interferensi, bukan oleh sistem), secara mudah dapat mengimplementasikan berbagai jenis teknik diversity (time, frekuensi space, path dan
antenna diversity) [11].
Namun sebagai suatu sistem, DS-CDMA memiliki keterbatasan terutama yang berhubungan dengan kapasitas. Kapasitas pada sistem CDMA dibatasi terutama oleh 2 faktor pembatas yaitu interferensi dari pengguna lain dan noise akibat propagasi radio yang senantiasa bervariasi dari waktu ke waktu. Setiap penambahan pemakai pada sistem, akan berakibat langsung pada penambahan inteferensi dan sekaligus menurunkan SIR (Signal to Interference Ratio). Untuk mendapatkan kualitas suara yang
baik (Pe<10-3), umumnya pada CDMA memiliki setting ambang batas minimum SIR.
Sehingga begitu SIR sistem sudah mencapai ambang batas minimum, penambahan call baru seharusnya diblok untuk mempertahankan kualitas suara. Karena SIR erat kaitannya dengan Eb/No, yaitu perbandingan energi per bit terhadap total background
noise, maka untuk mendapatkan kapasitas yang lebih besar pada sistem DS-CDMA
dapat dilakukan dengan memperkecil ukuran sel atau dengan menambah BS (Base
Station) pada luasan area yang sama.
Selain itu pada CDMA dikenal adanya teknik untuk meningkatkan kapasitas. Beberapa teknik peningkatan kapasitas tersebut dapat disebutkan sebagai berikut ini. Teknik yang pertama dilakukan dengan implementasi power control yang digunakan untuk mengatasi masalah near far problem yang timbul akibat penggunaan kanal secara bersama. Pada teknik ini, untuk suatu MS (Mobile Station) yang berada pada jarak yang lebih jauh dari BS dibandingkan MS lain, daya yang diterima dari masing-masing MS tersebut diterima pada level yang sama pada BS (perfect power control). Sehingga cara
ini dapat meningkatkan SIR dan memungkinkan BS untuk mendeteksi sinyal MS yang berada pada lokasi yang lebih jauh karena tidak diblok oleh sinyal MS yang letaknya lebih dekat. Teknik kedua dilakukan untuk mengurangi jumlah penginterferensian yaitu melakukan spatial isolation dengan sektorisasi. Dan ketiga adalah memanfaatkan senggang waktu bicara dan tidak bicara saat seseorang sedang berkomunikasi atau yang dikenal dengan voice activity detection. Teknik ini dilakukan dengan mode operasi DTX (Discontinuous Transmission Mode), dimana transmitter akan dimatikan selama periode diam saat komunikasi berlangsung [11]. Secara umum, ketiga teknik tersebut pada prinsipnya berupaya untuk menekan/memperkecil interferensi sehingga SIR dapat maksimal.
CAC (Call Admission Control) memegang peranan penting pada sistem CDMA, karena CAC secara langsung mengontrol jumlah pemakai dan rasio pemakaian resource sistem. CAC harus dibuat sedemikian hingga mampu memaksimalkan jumlah pemakai sekaligus menjamin GOS (Grade of Service) / probabilitas blocking panggilan baru.
1.2. Tujuan dan Kegunaan Penelitian
1.2.1 Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah:
Menganalisa bagaimana pengaruh admission control pada DS-CDMA terhadap kapasitasnya dengan tetap mempertahankan kualitas layanan (kualitas sinyal (SIR), level interferensi, probabilitas blocking).
1.2.2 Kegunaan
Kegunaan dari penelitian tugas akhir ini adalah untuk mengetahui pengaruh metode CAC pada sistem jaringan mobile DS-CDMA terhadap kualitas dan mengetahui besarnya jumlah kapasitas maksimal user aktif yang dapat ditangani oleh sistem DS-CDMA sehingga dapat diterapkan untuk meningkatkan cara / metode kontrol jaringan menjadi lebih efisien dan optimal.
1.3. Rumusan Masalah
Hal-hal yang akan dibahas dalam Tugas Akhir ini adalah:
1. Membahas bagaimanakah optimalisasi kapasitas reverse dengan
2. Menganalisa pengaruh dari peningkatan interferensi terhadap performansi DS-CDMA.
3. Bagaimana menerapkan algoritma fuzzy logic pada admission control dengan parameter yang tepat untuk mendapatkan hasil kapasitas dan kualitas yang optimal pada DS-CDMA.
1.4. Batasan Masalah
Untuk lebih fokus pada inti permasalahan dan untuk keperluan penyederhanaan terhadap komputasi yang dilakukan, maka pada perancangan ini dilakukan dengan asumsi-asumsi sebagai berikut:
a). Pada sistem seluler DS CDMA ketidak-sempurnaan power control yang digunakan memiliki pengaruh yang cukup besar terhadap kapasitas sistem. Pada tugas akhir ini ketidak-sempurnaan power control tidak sempurnaan secara detail dan power control diasmsikan sempurna.
b). Jenis pelayanan yang didukung adalah tunggal (voice) sehingga sistem menggunakan kecepatan informasi yang sama.
c). Penentuan kapasitas trafik yang dipakai dengan asumsi menggunakan tabel Erlang B.
d). Penentuan kapasitas hanya dilakukan pada reverse link dengan menggunakan algoritma genetika dan mengevaluasinya terhadap performansi sistem (probabilitas blocking).
e). Algoritma genetika yang dipergunakan adalah dengan model binary
encoding.
f). Sistem yang dianalisa adalah multisel (7 sel).
g). Perancangan simulasi dirancang dengan menggunakan MATLAB 7.1.
Pada tugas akhir ini perancangan kapasitas dan performansi sistem merupakan fungsi dari variabel yang optimal untuk mendapatkan performansi sistem yang diinginkan.
1.5. Metode Penelitian
Langkah – langkah yang digunakan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini adalah : Studi literatur
Langkah ini dilaksanakan dalam bentuk :
a. Mempelajari algoritma genetika beserta karakteristiknya. b. Mempelajari konsep kapasitas reverse link pada DS-CDMA.
c. Mempelajari konsep algoritma fuzzy logic beserta fungsi
keanggotaannya.
d. Mempelajari konsep admission control dan pengaruhnya terhadap kapasitas dan kualitas sistem.
Pemodelan blok-blok diagram
Memodelkan persamaan-persamaan matematis ke dalam bentuk blok-blok diagram untuk memudahkan penentuan titik pengujian.
Pengujian dan analisis Langkah ini terdiri dari:
a. Menguji dan menganalisis teknik admission control ini, khususnya tentang bagaimana performansi pada DS-CDMA berdasarkan performansi sistem dan pengaruh metode admission control ini pada kualitas dan kapasitasnya.
b. Menganalisis optimalisasi kapasitas reverse link pada DS-CDMA dengan algoritma genetika dengan fungsi dari variable yang optimal.
Penyusunan laporan tugas akhir dan kesimpulan akhir.
1.6. Sistematika penulisan
Sistematika penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
BAB I : Pendahuluan
Bab ini berisi latar belakang masalah, tujuan, perumusan masalah, batasan masalah, metode penulisan dan sistematika penulisan.
BAB II : Dasar teori
Pada bab ini akan diuraikan dasar teori yang digunakan dalam perancangan simulasi optimisasi kapasitas dengan algoritma genetika baik secara umum maupun secara khusus yang menunjang perancangan simulasi ini.
Membahas tentang pemodelan sistem yang akan disimulasikan, menjelaskan tentang algoritma CAC apa yang akan dipakai, dan skenario simulasi sistem.
BAB IV : Hasil Pengujian Simulasi dan Analisis
Bagian ini berisi hasil pengujian dari simulasi yang dibuat dan menganalisa performansi sistem. Hasil Analisa merupakan dasar bagi pembentukan kesimpulan Tugas Akhir ini.
BAB V : Kesimpulan dan Saran
Bab ini berisi kesimpulan dari hasil pengujian simulasi dan analisis serta saran untuk pengembangan simulasi ini di masa depan.
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
1. Besarnya nilai SIR (Signal to Interference Ratio) akan sangat berpengaruh pada kapasitas sistem. Semakin besar nilai SIR maka kualitas sinyalnya semakin bagus yang berarti total interferensi dan kapasitas sistem semakin kecil. Ratarata nilai SIR tiap sel sebesar 27,231 dB, interferensi total tiap sel sebesar -81,865 dBm, dan kapasitas tiap sel sebanyak 452 user.
2. Semakin besar nilai Eb/No dan voice activity maka semakin kecil kapasitas sistem yang dihasilkan. Hasil simulasi memberikan kapasitas rata-rata sebanyak 3248 user, voice activity sebesar 0,36621, dan Eb/No sebesar 5 dB.
3. Suatu algoritma genetika dapat menghasilkan kapasitas reverse maksimum yang dapat memutuskan sendiri untuk mencari nilai fitness yang terbaik, dengan rata rata kapasitas yang dihasilkan sebanyak 3248 user.
4. Suatu algoritma admission control berbasiskan fuzzy logic akan membuat suatu
keputusan diterimanya panggilan user baru yang masuk dengan
mempertahankan kualitas sistem. Hasil simulasi memberikan rata-rata panggilan yang diperbolehkan sebesar 3200 user dan panggilan yang diblok sebesar 48
user.
5. Probabilitas blocking untuk sistem algoritma fuzzy CAC ini adalah sebesar 1,5025% = 0,015025. Besarnya nilai probabilitas blocking ini diakibatkan karena sistem lebih mempertahankan kualitas sistem daripada memaksimalkan kapasitas sistem.
5.2 Saran
Parameter input fuzzy decision dalam algoritma CAC berbasis fuzzy ini masih saling terkait, untuk penelitian selanjutnya dilakukan penggunaan metode sistem algoritma intelligent admission control yang mempunyai parameter input yang
independent sehingga sistem dapat mempredikisi bagaimana harusnya panggilan
selanjutnya dan bagaimana sistem yang baik berikutnya, sehingga sistem dapat memaksimalkan kapasitas dengan tetap mempertahankan kualitas.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Yang, Samuel C. 1998. CDMA RF System Engineering . Artech House,
Boston,London,
[2] Akl, Robert, 1998. CDMA Capacity Allocation and Planning. Washington
University, Missouri, USA.
[3] Kasengulu, Kizito T, About The Capacity Of A DS CDMA Cellular System.
Berrocan Inc, Montreal
[4] C. Comanicin et al, . Call Admission Control In Wireless Multimedia Network.
IEEE SIGNAL PROCESSING MAGAZINE 2004, pp. 1053-5888
[5] Insoo KOO et al., Analysis of Erlang Capacity for the Multimedia DS-CDMA
System. IEICE Trans. Fundamental, No.5, May 1999, Vol.E82-A
[6] Haykin, Simon. 2001. Communication System. 4th Edition. USA: John Wiley &
Sons Inc.
[7] T. S. Rappaport. 2002. Wireless Communications: Principle and Practice. New
Jersey: Prentice Hall.
[8] Kusumdewi, Sri. 2003. Artificial Intelligent (Teknik dan Aplikasinya). Jogjakarta
:Graha Ilmu
[9] Suyanto. 2005. Algoritma Genetika dalam Matlab. Bandung : Penerbit Andi.
[10] Adam Rosenberg et al., 2003. CDMA Capacity and Quality Optimization.
McGraw-Hill.
[11] Adi Wahjono, Soerachmad. 2000. Optimalisasi Kapasitas DS-CDMA. Tesis
Magister. Intsitut Teknologi Bandung.
[12] Kiseon Kim et al., 2005. CDMA System Capacity Engineering. Artech House,
Boston,London.
[13] Hammuda, Husni. 1997. Cellular Mobile Radio System. USA: John Wiley &
Sons Inc.
[14] Sakawa, Masatoshi. 2002. Genetic Algorithm and Fuzzy Multiobjective
Optimization. Kluwer Academic Publisher. Boston,London.
[15] Haupt, Sue Ellen. 2004. Practical Genetic Algorithm 2nd Edition. USA: John
Wiley & Sons Inc.
[16] Tina Yu et al., 2005. Genetic Programming Theory and Practice II. Springer
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
