ANALISIS ALGORITMA LOCALLY OPTIMAL HARD HANDOFF TERHADAP KECEPATAN DAN KORELASI JARAK

Transkripsi

1 ANALISIS ALGORITMA LOCALLY OPTIMAL HARD HANDOFF TERHADAP KECEPATAN DAN KORELASI JARAK Lucky T Sianjuntak, Maksu Pine Departeen Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Suatera Utara, Medan e-ail : LuckyTrasya@gail.co ABSTRAK Sebuah siste kounikasi seluler eberikan keudahan terhadap pengguna untuk dapat elakukan kounikasi eskipun dala keadaan bergerak, salah satunya eungkinkan obile station untuk berpindah dari satu base station ke base station yang lain selaa kounikasi berlangsung, ekanise perpindahan ini dinaakan handoff. Adapun paraeter yang epengaruhi handoff adalah kecepatan pergerakan obile station dan korelasi jarak pada lingkungan sekitar base station atau disebut sebagai paraeter kontrol. Algorita locally optial handoff adalah algorita yang diadaptasikan dengan kecepatan dan korelasi jarak. Paper ini enganalisis perbandingan algorita locally optial handoff dengan etode threshold dengan histeresis adaptif. Nilai korelasi jarak adalah 10, 20, dan 30 dan titik operasi kecepatan adalah 2 /s sapai 50 /s. Julah handoff dan sinyal degradasi bernilai rendah ketika nilai korelasi jarak 30 pada kecepatan 0 /s sapai 5 /s. Untuk perbandingan algorita locally optial handoff dengan etode (do = 10 ), julah handoff berbanding terbalik untuk kedua etode, sedangkan nilai sinyal degradasi saa. Kata kunci: Algorita locally optial handoff, etode, kecepatan, korelasi jarak. 1. PENDAHULUAN Handoff erupakan proses pengalihan kanal traffic secara otoatis pada obile station (MS) yang sedang digunakan untuk berkounikasi tanpa terjadinya peutusan hubungan. Hal ini enjelaskan bahwa handoff pada dasarnya adalah sebuah call koneksi yang bergerak dari satu sel ke sel lainnya. Secara uun handoff dapat didefinisikan sebagai prosedur, diana ada perubahan layanan pada MS dari satu base station ke base station lainnya. Keputusan untuk sebuah handoff dibuat oleh Base transceiver station (BSC), yaitu dengan engevaluasi secara peranen pengukuran yang diabil oleh BTS dan MS. Pada siste seluler generasi pertaa seperti Advanced obile phone syste (AMPS), handoff relatif sederhana. Siste seluler generasi kedua seperti Global syste for obile counications (GSM) dan Personal access counications syste (PCAS) lebih baik dari generasi pertaa dala banyak hal, terutaa algorita handoff yang digunakan. Proses handoff ebutuhkan suber daya jaringan untuk rute panggilan dari BTS yang sedang engendalikan MS ke BTS kandidat yang akan engendalikan MS. Dala hal ini, julah handoff diharapkan inial untuk enghindari beban switching yang besar dan juga enibulkan kegagalan koneksi karena delay handoff yang laa. Perancangan skea handoff yang buruk cenderung berakibat pada trafik sibuk yang berakibat pada penurunan kualitas pelayanan buruk (Quality of service rendah). Handoff erupakan eleen penting dala siste kounikasi seluler. Sel-sel BTS enggunakan pebagian pita frekuensi, sehingga diperlukan fasilitas koordinasi antara Mobile station (MS), Base Transceiver Station (BTS) yang sedang aktif elayani MS dan BTS kandidat yang potensial elayani MS untuk enjaga kekontinuan layanan ketika terjadi perpindahan kanal[1]. 2. MODEL SISTEM Jaringan seluler diasusikan terdiri dari tiga BTS yaitu BS-1, BS-2 dan BS-3. Sinyal terkuat yang diteria oleh MS adalah lintasan lurus yaitu dari BS-1 enuju ke titik T (titik -25- DTE FT USU

2 tujuan) dengan sudut sejauh D eter. ketiga BS eiliki daya transisi yang saa, seperti diperlihatkan pada Gabar 1. shadow fading, yang diodelkan (desibel) sebagai zero-ean proses stasioner acak Gaussian. Model ini disebut sebagai odel fading lognoral autoregressive pertaa (AR- 1). Fungsi Z i diberikan pada Persaaan 2[4]: E[ ( ) ( + )] = exp δ (2) Diana: d o : korelasi jarak : variansi dari proses shadow fading. 3. MODEL SIMULASI Gabar 1. Model Lintasan Diasusikan bahwa MS sedang bergerak engikuti garis di sebuah lintasan dari sel 1, bergerak enjauh dari BS-1 dan endatangi area sekitar BS-2 dan BS-3. Dengan d i dinotasikan sebagai jarak MS ke BS-i, i = 1,2,3 yang diukur secara diskrit. Kuat sinyal yang diteria MS dari asing-asing base station dinotasikan dengan X i,k, i= 1,2,3. Diasusikan bahwa MS engukur kuat sinyal dari setiap base station dan engiri nilai saple ke base station yang bekerja. Sebaliknya, dari analisis, diasusikan bahwa keputusan handoff hanya didasarkan pada pengukuran. Kuat sinyal eiliki tiga koponen propagasi yaitu pathloss, fluktuasi skala besar atau shadow fading, dan fluktuasi skala kecil atau ultipath. Sinyal yang diteria dilewatkan elalui low pass filter untuk ratarata dari fluktuasi skala kecil[2,3]. Diasusikan bahwa kuat sinyal diukur dala desibel relatif terhadap beberapa referensi level daya. Kuat sinyal X i diteria dari base station BS-i di jarak d i (setelah low pass filter), diperoleh dengan persaaan berikut[1,4]: = log + Z ( )db, = 1,2 (1) Paraeter dan adalah keterangan untuk pathloss, tergantung pada daya yang ditransisikan pada base station, dan adalah eksponen pathloss. Z i adalah koponen Level kuat sinyal yang diteria oleh MS disapel secara diskrit setiap t k = kt h, diana t h adalah periode waktu sapling. Jarak setiap titik sapel adalah d s = v.t s, dengan engasusikan kecepatan MS v (eter/sekon) adalah konstan. Untuk eperhalus atau einialkan pengaruh sinyal yang berfluktuasi, aka level sinyal yang diteria MS diolah dengan proses ratarata etode eksponensial[5,6,7]. Sehingga persaaan level sinyal setelah dirata-ratakan terdapat pada Persaaan 3[7]:,, =,, + 1,, (3) Diana, d rata-rata : panjang rata-rata window,, : rata-rata sinyal diteria oleh MS dari BS i sebagai fungsi jarak d, pada sapel sinyal yang ke-k,, : rata-rata sinyal diteria oleh MS dari BS i sebagai fungsi jarak d, pada sapel yang ke-k 3.1 Algorita Locally Optial Handoff Solusi locally optial handoff didasarkan pada lintasan future, diana konsekuensi keputusan handoff di waktu k dan k+1. Keputusan locally optial terhadap fungsi di waktu k ditulis dengan persaaan berikut[8]: P < DTE FT USU

3 P < (4) Untuk odel fading lognoral diasusikan distribusi kondisional erupakan distribusi Gaussian, diodelkan dengan persaaan berikut[8]: E Var = ( ) = log ( ) + (1 ) ( ) ( ) (1 ) ( ) (5) Berdasarkan gabungan dari persaaan (4) dan (5) diperoleh persaaan uu untuk keputusan locally optial[8]: Q σ, Diana, = standard deviasi a = koefisien korelasi c = cost + c Q σ (6) 3.2 Metode Threshold dengan Histeresis Adaptif Pada etode threshold dengan Histeresis Adaptif, kejadian handoff diawali ketika kuat sinyal dari BS aktif yang sedang elayani MS berada dibawah nilai threshold tertentu. Seentara kuat sinyal BS kandidat lebih tinggi dari sinyal dengan: < ( > + ). Histeresis adaptif berubah- ubah berdasarkan fungsi jarak. Persaaan untuk histeresis adaptif ditulis pada persaaan berikut[9]: = ax 20 1, 0 (7) Diana, : Histeresis adaptif d : jarak R : radius sel 3.3 Paraeter Handoff Paraeter handoff yang dibahas adalah julah handoff, sinyal/link degradasi, kecepatan dan korelasi jarak Julah Handoff Variabel julah handoff (Uk) eiliki 2 nilai yaitu 0 dan 1. = 1 jika stateent keadaan julah handoff terpenuhi, sebaliknya jika = 0 enyatakan bahwa stateent keadaan handoff tidak terpenuhi. Banyaknya kejadian handoff ( (l)) pada lintasan l yang terdiri dari N titik sapel sinyal, akan dinyatakan dengan persaaan berikut[5]: ( ) = (8) Nilai rata-rata handoff sejulah s lintasan l, ditulis dengan persaaan berikut: Rata rata handoff = Link Degradasi ( ) (9) Kejadian link degradasi( ) erupakan kejadian ketika level sinyal berada dibawah level sinyal iniu( ). Laju ekspektasi kejadian sinyal degradasi dala suatu lintasan yang terdiri dari sapel sinyal,, dinyatakan dengan Persaaan berikut[5]: ( ) =, < (11) Diana,, < = + [,, ] [,, ],, = log, + ( log, +, ) ( log, ),, = (1 ) Jadi, sinyal degradasi rata-rata dari sejulah s lintasan l diruuskan dengan persaaan berikut[5]: = ( ) (12) 4. HASIL SIMULASI Proses siulasi diulai dengan enentukan paraeter dan ebangkitkan bilangan acak. Menghitung kuat sinyal teria dan erata-ratakan kuat sinyal dengan etode windowing. Nilai rata-rata kuat sinyal keudian digunakan untuk kebijakan proses handoff DTE FT USU

4 4.1 Algorita Locally Optial Handoff Algorita locally optial handoff dievaluasi berdasarkan paraeter kinerja handoff, yaitu: banyaknya handoff yang terjadi (julah handoff) dan link degradasi. Data hasil siulasi algorita locally optial handoff denga variasi kecepatan terhadap julah handoff dengan S = 50 ditunjukkan pada Tabel 1. Tabel 1. Variasi Kecepatan terhadap Julah Handoff dengan pengulangan data sebanyak 50 kali (S=50) Kecepatan Julah Handoff (/s) ,200 18,100 16, ,200 23,200 23, ,600 4,600 4, ,450 1,450 1, ,100 1,100 1, ,00 1,00 1,00 Berdasarkan Tabel 1 diperoleh bahwa julah handoff akan eningkat jika kecepatannya kecil dan nilai korelasi jarak kecil, karena kejadian handoff seakin sering terjadi. Julah handoff akan enurun jika nilai kecepatan seakin besar dan nilai korelasi jarak seakin besar juga. Nilai handoff yang seakin kecil enyatakan bahwa kecepatan seakin besar. Grafik variasi kecepatan terhadap julah handoff dengan pengulangan data sebanyak 50 kali (S = 50) diperlihatkan pada Gabar 2. Julah handoff rata-rata do = 10 do = 20 do = 30 0 variasi kecepatan Gabar 2. Grafik variasi kecepatan terhadap julah handoff dengan S=50 Data hasil siulasi variasi kecepatan terhadap sinyal degradasi dengan S = 50 ditunjukkan pada Tabel 2. Tabel 2. Variasi kecepatan terhadap sinyal degradasi dengan pengulangan data sebanyak 50 kali (S=50) Kecepatan Sinyal Degradasi (/s) ,075 0,058 0, ,128 0,128 0, ,149 0,149 0, ,161 0,161 0, ,166 0,166 0, ,170 0,170 0,170 Berdasarkan Tabel 2 diperoleh bahwa seakin besar nilai kecepatan aka seakin eningkatkan nilai sinyal degradasi. Sinyal degradasi yang seakin eningkat diakibatkan oleh nilai korelasi jarak yang seakin rendah (korelasi jarak seakin enurun). Kejadian korelasi jarak seakin rendah terjadi pada kecepatan yang enurun, seakin besar nilai kecepatan aka korelasi jarak seakin eningkat. Grafik variasi kecepatan terhadap sinyal degradasi dengan S=50 ditujukkan pada Gabar 3. Sinyal Degradasi do = 10 do = 20 do = variasi kecepatan Gabar 3. Grafik variasi kecepatan terhadap sinyal degradasi dengan S= Perbandingan Algorita Locally Optial Handoff dengan Metode Threshold dengan Histeresis Adaptif pada Korelasi Jarak 10 Perbandingan antara algorita locally optial handoff dengan etode threshold -28- DTE FT USU

5 dengan histeresis adaptif dengan variasi korelasi jarak 10. Data hasil siulasi variasi kecepatan terhadap julah handoff dengan S=50 untuk algorita locally optial handoff dan ditunjukkan pada Tabel 3 dan Tabel 4. Tabel 3. Variasi kecepatan terhadap julah handoff dengan pengulangan data sebanyak 50 kali (S=50) untuk algorita locally optial handoff Kecepatan Julah handoff (/s) ,90 18,70 14, ,40 22,40 22, ,960 4,960 4, ,540 1,540 1, ,100 1,100 1, ,900 0,9000 0,9000 Tabel 4. Variasi kecepatan terhadap julah handoff dengan pengulangan data sebanyak 50 kali (S=50) untuk etode threshold dengan histeresis adaptif Kecepata Julah handoff n (/s) ,90 12,14 9, ,60 32,66 32, ,80 37,80 37, ,00 40,00 40, ,48 42,48 42, ,72 43,72 43,72 Diperlihatkan hubungan antara julah handoff dengan locally optial handoff dan pada kecepatan 0 /s 50 /s (S=50). Pada kisaran kecepatan 0 5 /s algorita locally optial eningkat seiring besarnya julah handoff, seentara pada kecepatan 5-30 /s nilai dari algorita locally optial berangsur enurun, julah handoff seakin kecil. Pada kisaran kecepatan /s nilai algorita locally optial hapir konstan seiring seakin kecilnya julah handoff. Pada etode threshold dengan histeresis adaptif, pada kecepatan 0 5 /s nilai histeresis adaptif rendah, julah handoff kecil. Pada kecepatan /s terjadi kenaikan histeresis adaptif, julah handoff seakin besar seiring bertabahnya kecepatan. Dapat dibandingkan bahwa nilai dari algorita locally optial berbanding terbalik dengan histeresis adaptif, algorita locally optial engalai kenaikan saat kecepatan 0 10 /s sedangkan histeresi adaptif terjadi penurunan di kecepatan yang saa. Pada kecepatan /s algorita locally optial seakin rendah dan nilai hapir konstan seiring julah handoff seakin kecil dan kecepatan yang seakin besar, sedangkan histeresis adaptif terjadi kenaikan, julah handoff eningkat seiring seakin besarnya nilai kecepatan. Pada Tabel 3 dan Tabel 4 diperlihatkan hasil data perbandingan algorita locally optial dengan histeresis adaptif dengan korelasi jarak 10 terhadap julah handoff seperti diperlihatkan pada Gabar 4. Julah handoff rata-rata perbandingan algorita LO vs Hist.Adaptif, do = 10 Locally Optial Histeresis Adaptif 0 variasi kecepatan (/s) Gabar 4. Variasi kecepatan terhadap julah handoff dengan S=50 Data hasil siulasi variasi kecepatan terhadap sinyal degradasi dengan S=50 untuk algorita locally optial handoff dan ditunjukkan pada Tabel 5 dan Tabel DTE FT USU

6 Tabel 5. Variasi kecepatan terhadap sinyal degradasi dengan pengulangan data sebanyak 50 kali (S=50) untuk etode algorita locally optial Kecepatan Sinyal Degradasi (/s) ,0690 0,0540 0, ,1296 0,1296 0, ,1506 0,1506 0, ,1604 0,1604 0, ,1668 0,1668 0, ,1704 0,1704 0,1704 Tabel 6. Variasi kecepatan terhadap sinyal degradasi dengan pengulangan data sebanyak 50 kali (S=50) untuk etode Kecepatan Sinyal Degradasi (/s) do = ,0690 0,0540 0, ,1296 0,1296 0, ,1506 0,1506 0, ,1604 0,1604 0, ,1668 0,1668 0, ,1704 0,1704 0,1704 Untuk perbandingan algorita locally optial dengan histeresis adaptif nilai sinyal degradasi konstan dan saa pada kisaran kecepatan 0 50 /s. Nilai sinyal degradasi engalai kenaikan seiring eningkatnya histeresis adaptif. Fenoena pada Tabel 5 dan Tabel 6 diperlihatkan bahwa nilai dari algorita locally optial dengan histeresis adaptif adalah saa. Seakin besar nilai sinyal degradasi aka nilai algorita locally optial dan histeresis adaptif seakin eningkat, nilai kecepatan seakin besar. Banyaknya sinyal degradasi yang terjadi karena kenaikan nilai algorita locally optial dan histeresis adaptif (nilai handoff seakin besar) diperlihatkan pada Gabar 5. Sinyal Degradasi variasi kecepatan (/s) Gabar 5. Variasi kecepatan terhadap sinyal degradasi dengan S=50 5. KESIMPULAN perbandingan algorita LO vs Hist.Adaptif, do = 10 Locally Optial Histeresis Adaptif Pada Paper ini telah dilakukan siulasi algorita locally optial handoff dan perbandingannya dengan etode threshold dengan histeresis adaptif. Dari hasil siulasi diperoleh beberapa kesipulan yaitu: 1. Julah handoff sering terjadi ketika nilai korelasi jarak 10 (julah handoff eningkat), hal ini berkaitan dengan kecepatan yang labat (kecepatan bernilai 0 /s 5 /s). 2. Pengaturan kecepatan yang seakin eningkat (10 /s sapai 50 /s), enyebabkan handoff seakin jarang terjadi (julah handoff bernilai rendah), hal ini terjadi karena korelasi jarak bernilai 30 sehingga enyebabkan level sinyal enurun. 3. Seakin besar nilai kecepatan enyebabkan sinyal degradasi eningkat dan konstan pada nilai korelasi jarak yaitu 10, 20, Pada algorita locally optial handoff, nilai handoff seakin enurun yaitu dari 26,9400 pada kecepatan 2 /s hingga 0,900 pada kecepatan 50 /s dengan nilai korelasi jarak yang saa yaitu 10, seentara pada etode terjadi kenaikan julah handoff seiring bertabahnya kecepatan. 5. Pada algorita locally optial handoff, sinyal degradasi terjadi kenaikan dari 0,0690 sapai 0,1704 dengan kecepatan 2 /s hingga 50 /s, dan bernilai saa dengan etode threshold dengan histeresis adaptif DTE FT USU

7 DAFTAR PUSTAKA [1]. Rui Sirait, ST. MT Handover Pada Jaringan Kounikasi Bergerak Generasi Ketiga (3G) WCDMA. [2]. Stallings, W Kounikasi dan Jaringan Nirkabel (alih bahasa), Penerbit: Erlangga. [3]. Goldsith,A Wireless Counication,Penerbit: Cabridge University Press. [4]. Halgauge, M. N Perforance Evaluation and Enhanceent of Mobile and Sensor Networks, (Disertasi). Australia, University of Melbourne. [5]. Leonardo, Siregar Optialisasi Paraeter Tradeoff Handoff dengan Mengevaluasi Metode Handoff. [6]. Akar, M., Mitra,U. 2001, Variations on Optial and Suboptial Handoff Control for Wireless Counication Systes,IEEE J. Select. Areas Coun., vol. 19, hal [7]. Gudundson, M Analysis of Handover Algoriths, IEEE, hal [8]. Venugopal V. Veeravalli. A Locally Optial Handoff Algorith foe Cellular Counications, IEEE, vol 46, August [9]. Zhu,K.,danKwak,K Perforance Analysis of an Adaptive Handoff Algorith Based on Distance Inforation, Elsevier,Cop., Coun., 30 (2007) Counications: Principle and -31- DTE FT USU