ANALISA IMPLEMENTASI GREEN
COMMUNICATIONS PADA JARINGAN LTE UNTUK MENINGKATKAN EFISIENSI
ENERGI JARINGAN
Oleh : Selva Melvarida Simanjuntak
Dosen Pembimbing : Devy Kuswidiastuti, ST.,M.Sc.
Bidang Studi Telekomunikasi Multimedia,
Jurusan Teknik Elektro – FTI – ITS
Topik Pembahasan
• Pendahuluan
• Teori Penunjang
• Perancangan Sistem
• Hasil dan Analisa
• Kesimpulan
Latar Belakang
• Adanya perkembangan teknologi telekomunikasi yang semakin menggunakan banyak energi.
• Dilakukan berbagai penelitian dan optimasi dalam rangka penghematan energi dan penghematan bandwidth.
• Suatu studi yang menunjukkan penggunaan energi pada Base Station mencapai 50% untuk penggunaan AC,
listrik, circuit procesing, dan faktor lainnya.
• Dengan memadamkan Base Station yang memiliki
utilitas rendah dapat menghemat energi.
Permasalahan
• Peningkatan efisiensi energi pada jaringan LTE (Long Term Evolution ) dengan penerapan skema green
communication .
Batasan Masalah
• Skema green communication diterapkan untuk memadamkan eNodeB yang memiliki nilai utilitas rendah.
• Bandwidth LTE yang digunakan adalah 10 MHz yang terbagi menjadi 50 resource-block, setiap user akan mendapat 1 resource block.
• Jumlah sel yang digunakan dalam skenario jaringan LTE
ini adalah 25 sel dengan asumsi eNodeB berada tepat di
tengah-tengah sel yang berbentuk heksagonal.
Tujuan
• Menganalisa seberapa besar efisiensi energi
yang dicapai dengan menerapkan skema -green
communication pada jaringan LTE.
LTE (Long Term Evolution)
• LTE dikembangkan oleh 3GPP dengan tujuan
mengembangkan sistem komunikasi nirkabel untuk mengatasi kebutuhan telekomunikasi seperti
peningkatan kecepatan data, dsb.
• Memiliki keunggulan dalam kecepatan data yang
mencapai 100 Mbps untuk downlink dan 50 Mbps untuk uplink, bisa mendukung aplikasi seperti voice, data,
IPTV, live streaming, video conference, dsb.
• Memiliki coverage area yang lebih besar, fleksibel dalam
penggunaan bandwidth, dan dapat terhubung dengan
teknologi yang sudah ada sebelumnya.
Standar LTE
• Optimal radius sel sejauh 5 km sampai 30 km masih memiliki kinerja yang baik.
• Alokasi spektrum dengan ukuran yang berbeda, 1,4 MHz, 3 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz, 20 MHz.
• Memiliki ukuran resource block yang berbeda
berdasarkan bandwidth yang digunakan.
Efisiensi Energi
• Mengurangi konsumsi energi suatu eNodeB.
• Memadamkan eNodeB pada kondisi trafik yang rendah.
• Menggunakan skema multi antena.
• Mengurangi jumlah site eNodeB.
Perancangan Sistem
• Contoh penggunaan algoritma atau metode green
communication.
Parameter Simulasi
• Menggunakan 25 sel dimana eNodeB terletak di tengah sel.
• Radius sel adalah 0.5 km.
• Jumlah subcarrier yang digunakan adalah 50 untuk setiap sel.
• Menggunakan bandwidth sebesar 10 MHz.
• Menggunakan daya transmisi enodeB sebesar 10 Watt dibagi dengan jumlah subcarrier yang dipakai.
• Konstanta pathloss sebesar 128.1 dB.
• Pathloss exponent sebesar 3,76.
• Setiap user menggunakan daya transmisi sebesar 0,125 Watt.
• Memiliki outage probability threshold sebesar 0,05.
• Memakai standar deviasi sebesar 8 dB.
• Noise power spectral density sebesar 10 -21 W/Hz.
Struktur Sel
• User dibangkitkan pada masing – masing sel
heksagonal, dimana sel heksagonal ini terdiri dari 25 sel yang memiliki eNodeB pada masing – masing sel dan terletak di tengah sel.
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
Diagram Alir
Mulai
Set user:
Jarak,pathloss, shadowing,uplink dan downlink fading
Set Base Station:
Jumlah BS, Koordinat,Channel,
power
Hitung Channel Model
Hitung Interferensi pada uplink dan downlink
Hitung SINR uplink dan SINR downlink
Hitung data rate pada uplink dan downlink
Hitung utility calculation
Set BS j=1 sebagai BS yang memiliki utilitas terkecil
Temukan BS yang masih menyala selain BS j yang dapat melayani user dan user dapat dipindahkan
Hitung interferense user yang baru setelah
dipindahkan, Utot = Unew
If Unew ≥ Utot
Switch BS off
Keep BS on
End Ya
Tidak
A
A
Metode Simulasi
• Channel model dapat dihitung dengan persamaan:
• H kl,i,j,dB = (-κ – υ log 10 d kl,j ) – ξ kl,i,j + 10 log 10 F kl,i,j
• Interferensi dihitung dengan persamaan:
• SINR :
• Data rate :
Metode Simulasi
• Keterangan Channel gain :
• Faktor pertama adalah propagation loss, κ sebagai konstanta pathloss , jarak user ke masing – masing enodeB, dan pathloss
exponent , υ. Faktor kedua adalah log-normal shadowing, ξ, dengan zero-mean dan standard deviasi σ ξ dimana faktor F adalah Rayleigh fading.
Interferensi:
• I i, kl merupakan interference pada subcarrier i yang diukur pada
penerima yaitu user kl.
Data Rate:
• B (dl) merupakan total bandwidth downlink
Utility Calculation
• Utility calculation merupakan parameter – parameter yang dijadikan sebagai acuan dalam menghitung kinerja dari user ke eNodeB.
Dimana:
• Ul = utility tiap sel
• Nserved = jumlah dari user yang dilayani
• Nout = jumlah user yang tidak mendapat layanan
• Pout_th = outage rate yang dapat ditoleransi di dalam jaringan
• Cl = operating cost dari eNodeB
Analisis Algoritma Green Communication untuk skenario trafik simetrik
• Jumlah eNodeB dengan menggunakan data rate 384 kbps pada uplink dan downlink
Jumlah user eNodeB yang
menyala eNodeB yang
dipadamkan Jumlah user
yang outage Jumlah user yang dilayani
10 4 21 0 10
20 7 18 0 20
30 11 14 0 30
40 15 10 0 40
50 18 7 0 50
60 19 6 0 60
70 20 5 0 70
80 22 3 0 80
90 23 2 1 89
100 23 2 2 98
150 25 0 3 147
200 25 0 6 194
500 25 0 34 466
1000 25 0 175 825
Analisis Algoritma Green Communication untuk skenario trafik simetrik
• Grafik perbandingan eNodeB yang nyala dengan menggunakan data rate 384 kbps pada downlink dan 384 kbps pada uplink
0 5 10 15 20 25
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 150 200 500 1000
Jumlah Node B yang menyala
Jumlah User
Node B sebelum implement Node B setelah implement
Analisis Algoritma Green Communication untuk skenario trafik simetrik
• Jumlah eNodeB dengan menggunakan data rate 64 kbps pada uplink dan downlink
Jumlah
user eNodeB yang
menyala eNodeB yang
dipadamkan Jumlah user
yang outage Jumlah user yang dilayani
10 3 22 0 10
20 7 18 0 20
30 11 14 0 30
40 13 12 0 40
50 17 8 0 50
60 19 6 0 60
70 20 5 0 70
80 22 3 0 80
90 24 1 0 90
100 23 2 0 100
150 25 0 0 150
200 25 0 0 200
500 25 0 1 499
1000 25 0 12 988
Analisis Algoritma Green Communication untuk skenario trafik simetrik
• Grafik eNodeB yang nyala dengan menggunakan data rate 64 kbps pada uplink dan downlink
0 5 10 15 20 25
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 150 200 500 1000
Jumlah Node B yang menyala
Jumlah User
Node B sebelum implement Node B setelah implement
Analisis Algoritma Green Communication untuk skenario trafik asimetrik
• Jumlah eNodeB dengan menggunakan data rate 1 Mbps pada downlink dan 384 kbps pada uplink
Jumlah
user Node B
yang menyala Node B yang
dimatikan Jumlah user
yang outage Jumlah user yang dilayani
10 4 21 0 10
20 8 17 1 19
30 12 13 1 29
40 14 11 1 39
50 18 7 1 49
60 19 6 2 58
70 19 6 3 67
80 22 3 5 75
90 24 1 5 85
100 24 1 7 93
150 24 1 12 138
200 25 0 30 170
500 25 0 153 347
1000 25 0 502 498
Analisis Algoritma Green Communication untuk skenario trafik asimetrik
• Grafik eNodeB yang nyala dengan menggunakan data rate 1 Mbps pada downlink dan 384 kbps pada uplink
0 5 10 15 20 25
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 150 200 500 1000
Jumlah Node B yang menyala
Jumlah User
Node B sebelum implement Node B setelah implement
Analisis Algoritma Green Communication untuk skenario trafik asimetrik dan simetrik
• Grafik eNodeB dengan perbandingan data rate dari 64 kbps, 384 kbps, dan 1 Mbps
0 5 10 15 20 25
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 150 200 500 1000
Jumlah Node B yang menyala
Jumlah User 64 kbps 384 kbps 1 Mbps
Analisa Pengujian Terhadap User yang Outage
• Rata-rata user yang outage, dan Grafik persentase user yang outage
Jumlah User Jumlah User yang
Outage Persentase User yang Outage
10 0 0
20 0 0
30 0 0
40 0 0
50 0 0
60 0 0
70 0 0
80 0 0
90 1 1,11
100 2 2
150 3 2
200 6 3
300 16 5,33
400 22 5,5
500 33 6,6
600 52 8,66
700 74 10,57
800 110 13,75
900 128 14,22
1000 170 17
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 150 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Persentase useruser yang outage
Jumlah User
% N_out
Analisa Efisiensi Jaringan Ditinjau dari Segi Parameter Cost eNodeB
• Biaya operating eNodeB sebelum implementasi atau Cost A=
25*1800 Watt*Rp.915/kWh = Rp. 41.175.
Maka total biaya yang diperlukan per-jam adalah Rp. 41.175.
• Biaya operating eNodeB sesudah implementasi atau Cost B = 4*1800 Watt*Rp.915/kWh = Rp 6.588.
Maka total biaya yang diperlukan per-jam adalah Rp. 6.588.
• Untuk persentase biaya yang dapat dihemat yaitu:
% efisiensi cost parameter =
(biaya sebelum – biaya sesudah)/biaya sebelum x 100%
• Salah satu contoh untuk 4 eNodeB yang aktif,
% efisiensi cost parameter =
(Rp. 41.175– Rp. 6.588)/Rp. 41.175 x 100%
= 84 %.
Efisiensi operating cost eNodeB
• Tabel Efisiensi operating cost eNodeB
Jumlah
User Jumlah
eNodeB yang aktif Cost A Cost B Persentase biaya
yang dapat dihemat (%)
10 4 Rp41.175 Rp6.588 84
20 7 Rp41.175 Rp11.529 72
30 11 Rp41.175 Rp18.117 56
40 15 Rp41.175 Rp24.705 40
50 18 Rp41.175 Rp29.646 28
60 19 Rp41.175 Rp31.293 24
70 20 Rp41.175 Rp32.940 20
80 22 Rp41.175 Rp36.234 12
90 23 Rp41.175 Rp37.881 8
100 23 Rp41.175 Rp37.881 8
150 25 Rp41.175 Rp41.175 0
200 25 Rp41.175 Rp41.175 0
500 25 Rp41.175 Rp41.175 0
1000 25 Rp41.175 Rp41.175 0
