55 Unju Kerja Call Admission Conrol Berbasis SR pada Sisem Seluler CDMA Suwadi Mulimedia Telecommunicaion Research Group, Dep of Elecrical Engineering, TS Surabaya ndonesia 60111, email: suwadi@eeisacid Absra - CAC (Call Admission Conrol) adalah algorima aau meanisme yang digunaan unu mengaur panggilan dierima aau diola berdasaran eenuan yang elah dieapan Peneliian ini menggunaan algorima residual capaciy Residual capaciy diperoleh berdasaran penguuran reverse lin SR (Signal o nerference Raio) pada base saion Masalah sisem seluler CDMA adalah inerferensi, arena semua user menggunaan freuensi yang sama Dengan berambahnya perminaan rafi user, maa level inerferensi semain berambah besar, sehingga dengan eerbaasan ersebu ida semua panggilan dapa dilayani Peneliian ini dilauan dengan menganalisa unju erja CAC, analisa ersebu dilauan berdasaran hasil simulasi Dari hasil peneliian ini, bahwa dengan berambahnya SR hreshold, rafi per sel, dan oefisien oupling inerferensi menyebaban berambahnya probabilias blocing Probabilias ouage juga dianalisa pada peneliian ini Kaa Kunci : CAC, SR dan CDMA 1 PENDAHULUAN CDMA (Code Division Muliple Access) merupaan salah sau enologi seluler yang ida mengaloasian freuensi maupun wau dalam slo user, eapi memberian ha epada semua user unu menggunaan eduanya secara simulan Unu membedaan iap user, maa dengan menggunaan ode uni erenu Freuensi yang sama pada semua user aan menyebaban inerferensi anara user yang sau dengan user yang lain Dengan berambahnya perminaan rafi dalam sisem CDMA ersebu, maa level inerferensi semain berambah besar Peneliian ini berujuan unu menganalisa pengaruh SR hreshold, oefisien oupling inerferensi dan perminaan rafi erhadap probabilias blocing Analisa ersebu dilauan berdasaran hasil simulasi Permasalahan sisem seluler CDMA adalah inerferensi, arena semua user menggunaan freuensi yang sama Dengan berambahnya perminaan rafi user, maa level inerferensi semain berambah besar, sehingga dengan eerbaasan ersebu ida semua panggilan dapa dilayani Peneliian ini menganalisa unju erja Call Admission Conrol (CAC) yang berdasaran SR dan pengaruhnya pada apasias sisem Algorima CAC yang digunaan adalah residual capaciy, dengan memperhaian pengaruh oefisien oupling inerferensi sel eangga Meanisme pengauran rafi seluler ini diasumsian unu omuniasi voice (suara) 2 DASAR TEOR 21 Konsep Sisem Seluler CDMA Sisem seluler CDMA ida mengaloasian freuensi aaupun slo user, eapi memberian ha epada semua user unu menggunaan eduanya secara simulan Unu dapa melauan hal ini, sisem CDMA menggunaan suau eni yang dienal dengan nama spread specrum eni spread specrum ini dapa mengedaran sinyal informasi yang melalui bandwidh yang lebar (125 MHz) Seiap user diberian ode erenu melalui eni erenu sehingga hanya ode erenu yang dapa me-recover sinyal pada receiver Prinsip Teni Spread Specrum Spread specrum didefininsian sebagai suau meanisme dimana sinyal yang diransmisian menempai bandwidh yang lebar dari bandwidh sinyal informasi Bandwidh sinyal spread specrum yang lebar menjadiannya suli unu di-jamming, diinerferensi dan suli diidenifiasi Perbandingan Bss/Bs disebu processing gain: Bss PG (1) Bs Jia processing gain (PG) diubah e dalam db Bss PG 10log (2) Bs Bss Bandwidh sinyal ransmisi (seelah mengalami pelebaran) (Hz) Bs Bandwidh sinyal informasi (sebelum mengalami pelebaran) (Hz) Konrol Daya (Power Conrol) Konrol daya merupaan suau cara dimana daya pancar iap pemaai diaur sedemilian rupa sehingga daya yang dierima dari masing-masing JAVA Journal of Elecrical and Elecronics Engineering, Vol 1, No 2, Oc 2003, SSN 1412-8306
56 pemaai pada base saion sama anara sau user dengan user yang lain Didalam sel, jia daya pancar dari iap user diaur sedemiian (masing-masing user menransmisian daya yeng berbeda) sehingga daya yang dierima dari iap user sama yaiu P R, maa user yang jauh aan dapa dilayani oleh sisem ersebu 22 nerferensi Sisem Seluler CDMA Pada sisem seluler CDMA semua anal menggunaan freuensi yang sama Penggunaan freuensi yang sama ini aan menyebaban inerferensi anara user yang sau dengan user yang lain Home S sedangan selang wau panggilan yang beda waunya lama adalah sedii Hal ersebu dapa dibuian dengan enyaaan erjadinya jam-jam sibu pada jam-jam erenu dalam panggilan elepon Panggilan daang Δ Gambar 2 Pola Kedaangan Trafi + Δ Jadi seelah dieahui bahwa selama wau a ada panggilan yang daang maa berari perisiwa yang dadapi adalah hanya perisiwa-perisiwa daangnya panggilan yang punya wau inerval leb besar dari pola disribusi wau anar edaangan panggilan dapa digambaran sebagai beriu: f() Gambar 1 Sisem Seluler CDMA dan nerferensinya Misalan i 0 adalah jumlah user yang menginerferensi, bai yang berasal dari sel yang sama maupun dari sel eangganya Signal o inerferensi raio dapa dirumusan sebagai beriu: S S (3) i0 i i 0 Dimana: S Daya sinyal dari base saion i Daya inerferensi dari user lain bai yang berasal dari sel yang sama maupun dari sel eangganya 23 Konsep Dasar Trafi Trafi dapa didefinisian dengan pola daangnya panggilan, pola lamanya wau penduduan dan disiplin operasinya (beras sempurna, beras a sempurna, sisem unggu dan sisem rugi) Trafi juga dapa didefinisian sebagai eadaan yang menyaaan jumlah saluran aau peralaan yang didudui sebagai fungsi wau Model periraan rafi pada sisem seluler diperoleh dengan menggunaan erlang B, model yang didasaran pada suau model anpa anrian (nonqueuing)yang berari seluruh panggilan yang gagal dibebasan (loss call cleared) ini merupaan sisem loss dimana suau sel menggagalan panggilan yang masu pada saa rafi didudui Pola wau edaangan rafi aau panggilan dalam sisem omuniasi seluler mengiui disribusi esponensial negaif Arinya bahwa beda wau anar edaangan rafi aau panggilan yang sau dengan panggilan yang lain yang selang waunya dea adalah yang paling banya Pdf f ( ) λe λ Gambar 3 Disribusi esponensial 24 Call Admission Conrol (CAC) CAC adalah suau proses unu mengaur rafi aau algorima unu mengaur suau panggilan aan dierima aau diola berdasaran eenuan yang elah dieapan sebelumnya CAC digunaan unu menjamin user baru mempunyai qualiy of service (QoS) yang sama bagusnya dengan user yang sudah aif CAC dapa menola panggilan baru jia sumber yang ersedia dalam sisem seluler sudah penuh CAC harus dapa menjamin grade of service (GOS) seperi blocing rae dan qualiy of service (QoS) seperi loss probabiliy of communicaion qualiy CAC dapa dibagi dalam 2 jenis, yaiu yang berdasaran jumlah user (NCAC) dan yang berdasaran inerferensi (CAC) 3 METODE SMULAS 31 Asumsi yang Digunaan Asumsi yang digunaan dalam simulasi CAC anara lain: Daerah layanan dibagi menjadi 19 sel hesagonal dengan uuran yang sama Base saion menggunaan anenna omni Seiap mobile saion aan dilayani oleh base saion homecell-nya Seiap mobile saion mempunyai power conrol yang berdasaran base saion home cell-nya Voice aciviy deecion ida dimodelan Mobilias user ida dimodelan JAVA Journal of Elecrical and Elecronics Engineering, Vol 1, No 2, Oc 2003, SSN 1412-8306
57 32 Penenuan Posisi User Posisi user dalam sel aan sanga menenuan ualias omuniasi user ersebu Posisi disini berhubungan dengan jara anara user dengan seluruh base saion dan jara anara user dengan base saion home cell Pada simulasi ini menggunaan 19 sel segienam (hesagonal), hal ini arena benu sel hesagonal mempunyai luas wilayah caupan yang paling besar disbanding sel lainnya Arsieur sel CDMA pada simulasi diunjuan pada Gambar 4 8R 7R 6R 11/2 R 5R 4R 3R 5/2 R 2R R y 14 12 11 10 13 4 3 9 5 1 2 15 6 7 16 1/2 r r 3/2 r 2r 5/2 r 3r 7/2 r 4r 9/2 r Gambar 4 Arsieur Sel CDMA Penenuan posisi dilauan secara aca, masudnya user bisa berada diwilayah mana saja asalan mas dalam lingaran sel Unu menenuan oordina user pada masing-masing sel, digunaan persamaan sebagai beriu: 2r + r X rand( jumlah user/ sel) xx 3 3 (4) 2r r Y rand( jumlah user / sel) + yy 3 3 (5) X Koordina x user di sel e- Y Koordina y user di sel e- xx oordina x base saion sel e yy oordina y base saion sel e rand (jumlah_user) pembangian bilangan aca berdisribusi uniform (0-1) 2r / 3 lebar disribusi uniform xx r / 3 baas bawah oordina x ( ( ) ( ( r / 3 ) yy baas bawah oordina y r jara anar sel R 3 R jari-jari sel 17 18 19 8 x Dari 2 persamaan diaas dapa diung jara user dengan seluruh base saion (r i ) dan jara user dengan base saion home cell-nya (r ) dengan persamaan sebagai beriu: r r i ( X xx ) + ( Y yy ) 2 2 (6) ( X xx ) + ( Y yy ) 2 2 (7) r jara anara user dengan base saion home cell-nya xx oordina x base saion home cell yy oordina y base saion home cell Penenuan base saion home cell ini dipengaruhi oleh faor lognormal shadowing, sehingga penenuan base saion mana yang melayani dengan mengece redaman erecil, dengan rumusan sebagai beriu: Γ ε /10 α ( r) 10 r (8) Dimana ε adalah disribusi normal dengan mean nol dan sandar deviasi σ adalah 8 dan α adalah 4 33 Pembangian Trafi Laju edaangan panggilan dan wau penduduan iap user dibangian secara disribusi esponensial negaif Δ 1 a1 a2 a3 a4 1 y1 2 y2 3 y3 4 y4 Δ 2 Δ 3 Gambar 32 Disribusi Trafi Gambar diaas merupaan benu rafi unu sau user, dimana : n wau edaangan y n wau berahirnya edaangan a n wau penduduan Δ wau anar eadaangan panggilan Dengan mengeahui lamanya wau penduduan ini maa dapa dieahui pada saa suau user mulai melauan panggilan, maa pada saa yang sama user mana saja yang sedang aif melauan panggilan Kemudian user aif ersebu aan menginerferensi user yang mulai melauan panggilan ersebu Pengaruh nilai inerferensi ini emudian dapa diung dengan nilai SR 34 Menghiung SR Signal o nerference Raio (SR) diuur pada base saion sel, SR, adalah perbandingan daya sinyal mobile saion dengan penjumlahan daya dari Δ 4 JAVA Journal of Elecrical and Elecronics Engineering, Vol 1, No 2, Oc 2003, SSN 1412-8306
58 semua mobile saion yang menyebaban inerferensi, dan dirumusan sebagai beriu: S SR ( ) S P BLK ( ) P ( R 0) (12) P BLK ( ) r jumlah panggilan yang diola jumlah panggilan oal (13) 1 (9) n α r ( ε i ε ) /10 n + 1 10 h i 1 ri n jumlah user aif pada sel e- (sel yang diamai) r jara user sel eangga dgn base saion home cell-nya r jara user sel eanga dengan base saion sel i e- (sel yang diamai) α 4 35 Menghiung Residual Capaciy (R) Algorima yang dipergunaan adalah dengan penguuran SR pada sel loal (sel yang diamai) dan SR dari sel eangganya Algorima ersebu aan dirumusan sebagai beriu: Base saion pada seiap sel g, menguur reverse lin SR secara periodi dan juga menguur reverse lin SR pada sel eangganya Residual Capaciy (R ) pada sel g emudian diesimasi dan diupdae berdasaran persamaan beriu ini: ( j) ( j) min{ R j g( )} min{ R j g( )} > R 0 yang lainnya (10) 1 i jia j SR SR ( j) TH R 1 1 1 jia j g ( ) ( ) β SRTH SR j (11) Dimana: min{x} didefinisian sebagai nilai minimum x g() subse sel yang erdiri dari sel dan sel eangganya g () () subse sel yang erdiri dari hanya sel β eangga harga raa-raa inerferensi dari user sel eangga 36 Probabilias Blocing Probabilias blocing ini adalah perbandingan anara jumlah panggilan yang diola erhadap jumlah panggilan seluruhya Probabilias blocing dapa diung berdasaran nilai residual capaciy (R ), dan dirumusan sebagai beriu: 37 Probabilias Ouage Probabilias ouage adalah perbandingan anara jumlah panggilan yang didrop erhadap jumlah panggilan seluruhnya Probabilias ouage dapa diung berdasaran nilai Eb/No, dan dirumusan sebagai beriu: Eb P ou ( ) Pr < ER0 (14) No jumlah panggilan didrop P ou ( ) (15) jumlah panggilan oal Dimana: Eb SR PG No PG (processing gain) 390,625 (26 db) 4 HASL SMULAS DAN ANALSA DATA 41 Daa npuan Simulasi Sesuai dengan algorima yang dijelasan pada bagian 3, simulasi CAC ini menggunaan parameer-parameer inpu sebagai beriu: Jumlah user/sel : 10 Jari-jari sel : 15 m Wau pengamaan : 60 meni (1 jam) 0 Wau anar edaangan panggilan raa-raa : 5 meni (6 erlang/sel) 3 meni (4 erlang/sel Wau penduduan raa-raa : 4 meni (6 erlang/sel) 2 meni (4 erlang/sel) 42 Daa Hasil Simulasi Dari proses simulasi yang dilauan aan diperoleh beberapa jenis daa Tabel 1 Daa SR (Signal o nerference Raio) SR min SR max SRraaraa Dengan Lognormal 6 erlang/ 4 erlang/ sel (db) sel (db) -7108-6986 -2205-2044 -5053-4830 Tanpa Lognormal 6 erlang/ 4 erlang/ sel (db) sel (db) -2032-1840 3614 2614-1001 -781 43 Analisa Probabilias Blocing erhadap SR Threshold Daa-daa hasil simulasi aan diolah, sehingga aan diperoleh grafi perbandingan probabilias blocing dengan SR hreshold yang berubah-ubah Dari grafi ini juga membandingan JAVA Journal of Elecrical and Elecronics Engineering, Vol 1, No 2, Oc 2003, SSN 1412-8306
59 2 macam rafi per sel (6 erlang/sel dan 4 erlang/sel) Sehingga pada SR hreshold ersebu, unu enaian rafi dari 4 erlang/sel e 6 erlang/sel menyebaban enaian probabilias blocing seiar 1847% 44 Analisa Probabilias Blocing erhadap Koefisien Koupling nerferensi Dari grafi ini juga membandingan 2 macam rafi persel (6 erlang/sel dan 4 erlang/sel Gambar 5 Perbandingan Anara Probabilias Blocing Terhadap SR Threshold dengan Lognormal Gambar 7 Perbandingan Probabilias Blocing Terhadap Koefisien Koupling dengan Lognormal Gambar 6 Perbandingan anara Probabilias Blocing erhadap SR Threshold Tanpa Lognormal Dari Gambar 5 dan Gambar 6 erla bahwa dalam rafi yang sama dengan enaian SR hreshold maa probabilias blocing aan nai Hal ini diarenaan apabila syara SR hreshold dinaian maa semain banya user yang mengalami blocing (egagalan panggilan) Dari gambar juga erla pada SR hreshold yang sama enaian rafi per sel aan menyebaban enaian probabilias blocing Hal ini diarenaan jumlah rafi yang semain besar aan menyebaban jumlah user yang mengalami blocing juga aan semain besar Unu sisem yang dipengaruhi lognormal shadowing, dengan SR hreshold 454237 db menghasilan probabilias blocing 01983 unu rafi 6 erlang/sel dan 01838 unu rafi 4 erlang/sel Sehingga pada SR hreshold ersebu, unu enaian rafi dari 4 erlang/sel e 6 erlang/sel menyebaban enaian probabilias blocing seiar 731 % Unu sisem anpa lognormal shadowing, dengan SR hreshold 89831 db menghasilan probabilias blocing 02350 unu rafi 6 erlang/sel dan 01916 unu rafi 4 erlang/sel Gambar 8 Perbandingan anara Probabilias Blocing erhadap Koefisien Koupling nerferensi Tanpa Lognormal Pada oefisien oupling yang sama maa semain inggi rafi maa probabilias blocing juga aan semain inggi Hal ini erjadi arena semain banya user dari sel lain yang menginerferensi maa panggilan yang mengalami egagalan juga aan semain besar Unu sisen dengan lognormal shadowing, dengan oefisien oupling inerferensi 54915 menghasilan probabilias blocing 07205 unu rafi 6 erlang/sel dan 02948 unu rafi 4 erlang/sel Sehingga pada oefisisen oupling ersebu, unu enaian rafi dari 4 erlang/sel e 6 erlang/sel menyebaban enaian probabilias blocing seiar 5908 % Unu sisem anpa lognormal shadowing, dengan oefisien oupling inerferensi 00831 menghasilan probabilias blocing 06848 unu rafi 6 erlang/sel dan 01314 unu rafi 4 JAVA Journal of Elecrical and Elecronics Engineering, Vol 1, No 2, Oc 2003, SSN 1412-8306
60 erlang/sel Sehingga pada oefisisen oupling ersebu, unu enaian rafi dari 4 erlang/sel e 6 erlang/sel menyebaban enaian probabilias blocing seiar 808 % 45 Analisa Probabilias Blocing erhadap Trafi per Sel Gambar 11 Perbandingan Probabilias Ouage erhadap ERo dengan Lognormal Gambar 9 Perbandingan Probailias Blocing erhadap Trfai per Sel dengan Lognormal Gambar 12 Perbandingan Probabilias Ouage erhadap ERo anpa Lognormal 5 KESMPULAN Gambar 10 Perbandingan Probabilias Blocing erhadap Trafi per Sel anpa Lognormal Dari Gambar 9 dan Gambar 10 erla bahwa dengan meninganya perminaan rafi per sel maa probabilias blocing aan nai Hal ini diarenaan semain inggi rafi maa jumlah panggilan yang mengalami blocing aan semain inggi 46 Analisa Probabilias Ouage erhadap ERo Pada Gambar 11 dan Gambar 12 erla bahwa enaian ERo aan menyebaban enaian probabilias ouage, eapi enaiannya landai Apabila syara ERo dinaian maa semain banya panggilan yang mengalami drop 1 Probabilias blocing berambah besar dengan berambahnya SR hreshold, oefisien oupling inerferensi dan peminaan rafi per sel 2 Probabilias ouage berambah besar dengan berambahnya ERo, sehingga semain besar syara ERo yang dimina maa jumlah panggilan yang mengalami drop call aan semain besar 3 Dengan syara SR hreshold, oefisien oupling inerferensi, dan rafi per sel : sisem CDMA yang dipengaruhi oleh faor lognormal shadowing mempunyai probabilias blocing dan probabilias ouage yang leb besar dibandingan dengan sisem yang ida dipengaruhi oleh faor lognormal shadowing DAFTAR PUSTAKA [1] Krishna Kumar Gurumoorhy Capaciy Analysis of CDMA Sysems EECS 865 pp 1-6 [2] Theodore S Rappapor1996 Wireless Communicaion Principle and Pracice New Jersey : Prenice-Hall,nc JAVA Journal of Elecrical and Elecronics Engineering, Vol 1, No 2, Oc 2003, SSN 1412-8306
61 [3] William CY Lee May 1991 Overview of Cellular CDMA EEE J Selec Areas Commun vol 40, pp 291-302 [4] William CY Lee1995Mobile Cellular Telecommunicaion Singapore: McGraw- Hill, nc [5] William CY Lee 1993 Mobile Communicaion Design Fundamenals Canada: John Willey & Sons [6] Yoshiro shiawa and NarumiOcober 1997Capaciy Design and Performace of Call Admission Conrol in Cellular CDMA Sysems EEE J Selec Areas Commun, vol 15, pp 1627-1635 [7] Zhao Liu and Magda El Zari May 1994 SR Based Call Admission Conrol for DS- CDMA Cellular Sysems EEE J Selec Areas Commun, vol 12, pp 638-644 Suwadi dilahiran di Gresi anggal 18 Agusus 1968 Menyelesaian S1 pada Nopember 1992 di JTE TS dengan bidang Teni Sisem Teleomuniasi, pada Pebruari 1999 menamaan S2nya di Sisem nformasi, Eleroeni TB Penulis seja 1993 sebagai saf pengajar di Jurusan Teni Elero TS dan aif sebagai penelii dibidang Telecommunicaion Traffic Engineering, Digial Communicaion, Digial Signal Processing, Video Processing dan Mobile Communicaion JAVA Journal of Elecrical and Elecronics Engineering, Vol 1, No 2, Oc 2003, SSN 1412-8306