UNJUK KERJA NOISE RISE BASED CALL ADMISSION CONTROL (NB CAC)

Presentasi Tugas Akhir

UNJUK KERJA NOISE RISE BASED CALL  ADMISSION CONTROL (NB‐CAC)

PADA SISTEM WCDMA PADA SISTEM WCDMA

Oleh:

Devi Oktaviana (2206100632)

Pembimbing:

Ir. Achmad Ansori, DEA

(2206100632) Co. Pembimbing:

Ir. Suwadi, M.T

Pendahuluan

• WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access)

– Teknologi generasi ketiga (3G) untuk GSM.

™ K l 3G d i b l

™ Keunggulan 3G dengan generasi sebelumnya :

1.Dukungan terhadap pengembangan teknologi sangat baik.

2.W‐CDMA dapat mengakses beberapa layanan yang berbeda

d b

pada saat yang bersamaan. 

3.Dapat diaplikasikan pada lingkungan interferensi yang tinggi. 

4.Menyediakan kapasitas yang lebih besar daripada sistem FDMA, TDMA, maupun Narrowband CDMA. 

5.Kerahasiaan yang tinggi. 

6.Penggunaan spektrum radio yang efisiengg p y g 7.Akses layanan yang cepat.

– Soft capacitySoft capacity

Kapasitas dari WCDMA tidak memiliki batasan

P ENDAHULUAN

¾ Karakteristik WCDMA

Memiliki kecepatan chip tinggi (3.84 Mcps) dan data

t i 2 Mb k d t k i k h

rate mencapai 2 Mbps, menggunakan deteksi koheren pada uplink dan downlink berdasarkan penggunaan sinyal pilot, power control yang cepat beradaptasi.

sinyal pilot, power control yang cepat beradaptasi.

¾ Power Kontrol WCDMA

9 Power Kontrol meliputi uplink power kontrol dan 9 Power Kontrol meliputi uplink power kontrol dan downlink power kontrol. Power kontrol downlink digunakan untuk memperbesar kapasitas sistem, sedangkan pada uplink digunakan untuk mengontrol hubungan dan batas threshold penerimaan mobile station

station.

9 Power Kontrol yang digunakan pada proses uplink sempurna

sempurna.

P ENDAHULUAN

¾ Cell Breathing pada WCDMA

– Penyusutan sel pada proses breathing terjadi karena adanya peningkatan trafik yang menyebabkan peningkatan permintaan jumlah kanal yang lebih trafik yang menyebabkan peningkatan permintaan jumlah kanal yang lebih besar dari kapasitas maksimum sel.

– Penyebab dari peningkatan jumlah permintaan kanal, antara lain:

99 Pertumbuhan jumlah user 9 Mobilitas user

Latar belakang Tugas Akhir Latar belakang Tugas Akhir

• Usaha untuk mengatasi interferensi pada  Usa a u tu e gatas te e e s pada kanal komunikasi wcdma dengan 

mekanisme Call admission control mekanisme Call admission control

• Call Admission control yang digunakan  berdasarkan nilai threshold yang 

ditentukan.

• Noise Rise based call admission control  (NB CAC)

(NB‐CAC).

Rumusan MASALAH

Permasalahan yang akan dicari jawabnya adalah:

• Bagaimana mengatasi interferensi dengan Bagaimana mengatasi interferensi dengan  menggunakan call admission control?

B i ki j i i b d ll

• Bagaimana kinerja noise rise based call  admission control (NB‐CAC)?

• Bagaimana kinerja noise rise based call 

admission control dibandingkan dengan load

admission control dibandingkan dengan load 

based call admission control (LB‐CAC)?

BATASAN MASALAH Dalam pengerjaan tugas akhir

Dalam pengerjaan tugas akhir, 

permasalahan di atas dibatasi dengan asumsi sebagai berikut

asumsi sebagai berikut :

• Mobilitas dari user tidak dimodelkan,  user diasumsikan terdistribusi uniform

• Setiap mobile station mempunyai kontrol

• Setiap mobile station mempunyai kontrol daya yang sempurna pada proses uplink.

• Hanya digunakan untuk perhitungan 1 sel

saja. j

TUJUAN TUJUAN 

P liti dil k k d T Akhi i i

Penelitian yang dilakukan pada Tugas Akhir ini bertujuan sebagai berikut :

• Mengatasi Interferensi pada kanal komunikasi

• Mengatasi Interferensi pada kanal komunikasi WCDMA dan meningkatkan kualitas layanan dengan metode CAC menggunakan algoritma dengan metode CAC menggunakan algoritma Noise Based Call Admission Control (NB‐CAC).

• Mengevaluasi besarnya presentase probabilitas Mengevaluasi besarnya presentase probabilitas yang terjadi dengan banyaknya jumlah user.

• Menganalisa hasil yang diperoleh dari algoritma g y g p g

load based call admission control (LB‐CAC) dan

noise rise based call admission control (NB‐CAC).

Model sistem

• Model sistem WCDMA Model sistem WCDMA

User yang dalam keadaan bergerak tidak

dimodelkan Dalam simulasi ini hanya untuk dimodelkan. Dalam simulasi ini hanya untuk perhitungan 1 sel. Dalam sel tersebut

dibangkitkan sejumlah user Kemudian masing dibangkitkan sejumlah user. Kemudian masing‐

masing user tersebut dibangkitkan waktu awal panggilan dan waktu pendudukan Kemudian panggilan dan waktu pendudukan. Kemudian dicari nilai probabilitas blocking dan

b bilit d i

probabilitas dropping.

Model sistem

• Pembangkitan Trafik Pembangkitan Trafik

waktu kedatangan tiap user dibangkitkan secara distribusi poison, sedangkan waktu pendudukan tiap user dibangkitkan secara distribusi eksponensial

dimana :

s_n = waktu awal kedatangan s_n waktu awal kedatangan d_n = waktu akhir kedatangan h_n = waktu pendudukan

∆s = jeda waktu antar panggilan

∆s_n=  jeda waktu antar panggilan

n    = jumlah panggilan dalam satu user

Pembangkitan trafik (2) Pembangkitan trafik (2)

™ Menggunakan distribusi poisson

™ Menghitung awal kedatangan

Waktu Kedatangan Panggilan Waktu Awal Panggilan

Δ Δ

Δs₁ s_{1 =}Δs₁

Δs₂ s_{2 =} s₁+ Δs₂

Δs₃ s_{3 =} s₂+ Δs₃

Δs₄ s_{4 =} s₃+ Δs₄

Δs₅ s_{5 =} s₄+ Δs₅

Δs_n s_{n =} s_n-1+ Δs_n

™ Menghitung akhir kedatangan panggilan

Waktu Kedudukan Waktu Akhir Kedatangan

h₁ d_{1 =}h₁

h d d h

h₂ d_{2 =}d₁+ h₂

h₃ d_{3 =}d₂+ h₃

h₄ d_{4 =}d₃+ h₄

h₅ d_{5 =}d₄+ h₅

Pembangkitan trafik (3) Pembangkitan trafik (3)

• Parameter – parameter penentuan untuk perhitungan trafik  yang meliputi panggilan suara, panggilan Handover dan untuk  komunikasi data

komunikasi data

Average Number of Call per hour (µ)

Average Call Holding Time (λ) Voice Traffic (v)

Handover Traffic (h)

Data Traffic (d) Data Traffic (d)

Noise Rise Noise Rise

persamaan dari algoritma noise rise sebagai berikut :

(1)

Dimana L didapat dari persamaan berikut :p p

(2)

di

dimana :

W = chiprate WCDMA = 3,84 Mcps

SIR = Signal to Interference Ratio Æ voice = 7 dB Æ data = 5 dB Æ data = 5 dB R = Laju data Æ voice = 12,2 Kbps

Æ Data = 64 Kbps v = activity factor Æ voice = 0 67 v = activity factor Æ voice = 0,67

Noise Rise (2) Noise Rise (2)

• Perhitungan total load factor dalam uplink WCDMA dapat ditunjukkan

d b i b ik

dengan rumus sebagai berikut

• Dimana L_j adalah load factor per user, K adalah total user dan t adalah rasio 

(3)

j

interferensi antara cell sendiri dengan cell tetangga diasumsikan sebesar 0,65. Dari  persamaan (1),(2) dan (3) di atas maka persamaan dari Noise rise dapat

disederhanakan sebagai berikut.

Noise Rise (3) Noise Rise (3)

• Untuk perhitungan Noise rise dalam bentuk decibel (dB)  d l h b i b ik

adalah sebagai berikut.

• Karakteristik noise rise

₂₅ Noise Rise (dB)

15 20

dB)

Noise Rise (d 10

5

ALGORITMA ADMISSION CONTROL ALGORITMA ADMISSION CONTROL

• Panggilan baru dapat diterima jika memiliki kondisi yang  gg p j y g memenuhi syarat sebagai berikut.

• Dimana η

_{th hoth_ho} 

adalah reserved capacity untuk proses

handover

Probabilitas Blocking Probabilitas Blocking

i k id k di

• Service trunk tidak tersedia.

• Diasumsikan tidak ada delay yang diberikan. y y g

• User diberikan nada sibuk

• Dapat dikatakan bahwa ukuran dasar dari

• Dapat dikatakan bahwa ukuran dasar dari unjuk kerja trafik adalah probabilitas bahwa waktu menunggu layanan (service delay)

waktu menunggu layanan (service delay)  melebihi dari waktu yang dispesifikasikan, 

d k t l i di b t j b i

dengan kata lain disebut juga sebagai

Probabilitas Blocking.

Dropped Call Dropped Call 

di i bi b l

• Kondisi pembicaraan yang berlangsung terputus sebelum pembicaraan tersebut selesai.

• Terjadi oleh berbagai hal yaitu :

9 Rugi‐rugi Frekuensi Radio (RF Loss), lemahnya g g ( ) y sinyal yang diterima.

9 Co‐Channel Interferensi dan Adjacent Co Channel Interferensi dan Adjacent  Interferensi.

9 Kegagalan Handover sebagai akibat dari tidak 9 Kegagalan Handover sebagai akibat dari tidak

terdapatnya trafik kanal pada sel tetangga

Kongesti Trafik Kongesti Trafik

• Keadaan dimana semua kanal trafik dalam keadaan

h di b bk k d d k k l

penuh yang disebabkan karena pendudukan kanal secara serempak.

• Terhadap trafik yang ditawarkan pada saat kongesti Terhadap trafik yang ditawarkan pada saat kongesti dapat dibedakan kedalam tiap model, yaitu:

1. Sistem rugi g

2. Sistem tunggu

3. Sistem tahan/simpan

• Model operasi penanganan trafik terpenting adalah jumlah sumber panggilan dan distribusi waktu

pendudukan

pendudukan

Diagram alir g

Perbandingan probabilitas blocking dan dropping dengan rata‐

rata jumlah user

0.35 0.4

BP (voice) DP (voice) D-BP (trafik data)

Parameter Simulasi Nilai Rata-rata jumlah user 250-700 Rata-rata waktu pendudukan 120 detik

Threshold 2.5

Algoritma Admission Control Noise-Rise

0.25 0.3

Algoritma Admission Control Noise Rise Persentase Reserved Capacity 5%

0.15 0.2

Probability

Kenaikan besarnya probabilitas dropping (DP) memiliki hasil

yang lebih rendah dib di k d

0.1 0.15

dibandingkan dengan probabilitas blocking (BP)

250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

0 0.05

Perbandingan Probabilitas Blocking, Probabilitas Dropping dan  Probabilitas Blocking Data dengan variasi waktu pendudukan 

0.6 0.7 0.8 0.9 1

y (x100%)

BP 1 menit BP 2 menit BP 3 menit BP 4 menit BP 5 menit BP 6 menit BP 7 menit

Parameter Simulasi Nilai

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

Blocking Probability

Parameter Simulasi Nilai Rata-rata jumlah user 250-700 Rata-rata waktu pendudukan 60 - 420

detik

Threshold 2.5

Algoritma Admission Control Noise Rise

0.7 0.8 0.9 1

00%)

DP 1 menit DP 2 menit DP 3 menit DP 4 menit DP 5 menit DP6 menit

250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

0

Average Number of Users

Algoritma Admission Control Noise-Rise Persentase Reserved Capacity 5%

0 1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

Dropping probability (x10 DP 6 menit DP 7 menit

0.8 0.9 1

D-BP 1 menit D-BP 2 menit D-BP 3 menit D-BP 4 menit

250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

0 0.1

Average Number of Users

0.4 0.5 0.6 0.7

ng probability (x100%) D-BP 5 menit

D-BP 6 menit D-BP 7 menit

Perbandingan Probabilitas Blocking, Probabilitas Dropping dan Probabilitas  Blocking Data dengan variasi waktu pendudukan 

W kt P b bilit P b bilit P b bilit Waktu

Pendudukan

Probabilitas Blocking (voice)

Probabilitas Droppng (voice)

Probabilitas Blocking (data)

1 menit 0% 0% 0%

2 it 0% 0% 2 32%

2 menit 0% 0% 2,32%

3 menit 5,08% 0% 22,77%

4 menit 22,81% 0,49% 52,66%

5 menit 32,52% 5,42% 69,77%

6 it 58 42% 22 81% 78 19%

6 menit 58,42% 22,81% 78,19%

7 menit 74% 38,93% 82,66%

Semakin lama waktu pendudukan pada komunikasi suara (voice) dan komunikasi data maka besarnya probabilitas blocking komunikasi suara (voice) maupun komunikasi data semakin besar Demikian juga besarnya probabilitas dropping komunikasi data semakin besar. Demikian juga besarnya probabilitas dropping 

yang terjadi juga semakin besar. 

Perbandingan probabilitas blocking dan probabilitas  dropping dengan besarnya threshold

Parameter simulasi Nilai

R t t j l h 700

0.35 Rata-rata jumlah user 700

Rata-rata waktu pendudukan 120 detik

Threshold 2.2-3

Algoritma CAC Noise-rise

Nilai reversed capacity untuk 5%

0.3

BP DP D-BP

Nilai reversed capacity untuk handover

5%

0.2 0.25

y (x100%)

probabilitas blocking dan

0.15 0

king probability

probabilitas blocking dan probabilitas dropping  semakin besar dengan semakin bertambahnya

0 05

Block 0.1

y nilai threshold

0 0.05

Kesimpulan

• Hasil simulasi perbandingan antara probabilitas blocking dengan rata‐rata jumlah user terlihat bahwa nilai probabilitas blocking data  (D‐BP) lebih besar dari probabilitas blocking (BP) dan probabilitas (D BP) lebih besar dari probabilitas blocking (BP) dan probabilitas dropping (DP). Hal ini terlihat yaitu saat rata‐rata jumlah user 500  nilai D‐BP mencapai nilai 4% sedangkan nilai BP dan DP tetap

bernilai 0%. Hal tersebut karena trafik komunikasi data memiliki

b b l bih b dib di k d t fik k ik i

beban yang lebih besar dibandingkan dengan trafik komunikasi suara. Sehingga banyak sekali data yang diblok terutama saat terjadi jam sibuk.  

• Semakin lama waktu pendudukan pada komunikasi suara (voice)Semakin lama waktu pendudukan pada komunikasi suara (voice)  maupun komunikasi data maka besarnya probabilitas blocking dan probabilitas dropping semakin besar. Hal ini karena waktu

pendudukan merupakan salah satu parameter utama dari

penggunaan jalur trafik dan untuk melakukan pengukuran suatu trafik komunikasi harus diamati pola dari pendudukannya. 

Sehingga apabila semua kanal yang disediakan dalam keadaan penuh karena pendudukan kanal trafik secara serempak maka penuh karena pendudukan kanal trafik secara serempak maka tidak semua trafik yang ditawarkan dapat dilayani. Hal ini

mengakibatkan adanya kenaikan probabilitas blocking dan probabilitas dropping.

Kesimpulan (2)

• Dari hasil simulasi perbandingan probabilitas blocking dan 

probabilitas dropping dengan besarnya threshold terlihat bahwa

ki b il i th h ld di k k b bilit

semakin besar nilai threshold yang digunakan maka probabilitas blocking dan dropping yang terjadi semakin besar. Hal ini karena semakin besar threshold maka semakin banyak trafik yang dapat masuk pada sistem. Namun dengan adanya trafik yang tinggi masuk pada sistem. Namun dengan adanya trafik yang tinggi menyebabkan interferensi juga semakin besar. Sehingga untuk memperoleh level QoS yang bagus pada algoritma Noise Rise digunakan threshold yang rendah. Dengan tujuan untuk

b t i j l h il k d i t d t k

membatasi jumlah panggilan yang masuk pada sistem dan untuk meminimalisasi terjadinya interferensi.

• Dari hasil simulasi perbandingan antara Load Based CAC dan Noise Rise based CAC terlihat bahwa tidak terdapat perbedaan yang

Rise based CAC terlihat bahwa tidak terdapat perbedaan yang  spesifik hasil dari algoritma load based CAC dengan noise rise

based CAC. Hal tersebut menunjukkan bahwa kedua algoritma CAC  tersebut memiliki unjuk kerja yang sama. Perbedaannya hanya

terdapat pada threshold yang digunakan. Untuk load faktor menggunakan threshold = 2,5dB sedangkan untuk noise rise menggunakan threshold = 0.6dB.

Daftar Pustaka

• Rachod Patachaianand, Kumbesan Sandrasegaran, 

“Simulation of Call Admission Control in Multi‐Traffics  WCDMA System” Institute of Information and

WCDMA System , Institute of Information and 

Communication Technologies and Faculty of Engineering  University of Technology Sydney (UTS)

• H Holma and A Toskala “WCDMA for UMTS 3rd

• H. Holma, and A. Toskala,  WCDMA for UMTS, 3rd  Edition”,John Wiley & Sons, 2004.

• TKK Comnet, “S‐72.3260 Radio Resource Management  Method 3 op” vol 2008 L6

Method 3 op , vol 2008_L6

• Suwadi, Ir. MT, “Rekayasa Trafik Telekomunikasi”, Institut Tekhnologi Sepuluh Nopember, 2007

“ i l l ” di i h

• Gatot Santosa, “Sistem seluler WCDMA”,edisi pertama,Graha Ilmu,Yogyakarta,2006

• Priyan Mihira De Alwis, “Call Admission Control and Resource  Utilization in WCDMA Networks”, Department of Electrical  and Computer Engineering University of 

Canterbury,Chrischurch,New Zealand, February 2005

• Terima Kasih

• Terima Kasih