BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar belakang masalah Pada saat ini teknologi informasi mengalami perkembangan yang sangat pesat, hal ini juga berpengaruh terhadap perkembangan dunia telekomunikasi. Berbagai media komunikasi kini telah banyak beredar di masyarakat, salah satunya adalah telepon. Saat ini telepon telah menjadi media komunikasi favorit bagi hampir seluruh kalangan masyarakat, ditambah lagi hadirnya smartphone dengan berbagai fitur canggih membuat telepon semakin jadi pilihan utama sebagai media komunikasi. Sistem komunikasi pada jaringan telepon bisa diklasifikasikan menjadi dua, yaitu : FDMA (Frequency Division Multiple Access) dan TDMA (Time Division Multiple Access). FDMA adalah sistem komunikasi yang menghubungkan pengguna (yang selanjutnya disebut user) satu dengan yang lainnya dalam frekuensi yang berbeda tapi dalam waktu yang bersamaan. Sedangkan TDMA adalah sistem komunikasi yang menghubungkan users satu dengan yang lainnya dalam frekuensi yang sama tapi dalam waktu yang berbeda. Dengan kelebihan dan kekurangan yang dimiliki kedua sistem di atas, militer Amerika Serikat telah membuat sebuah terobosan baru yaitu membuat sebuah sistem komunikasi yang menghubungkan users satu dengan yang lainnya dalam frekuensi yang sama, dan waktu yang sama tetapi menggunakan sandi unik yang saling orthogonal. Beberapa tahun kemudian sistem tersebut dijadikan sebagai standar internasional oleh Asosiasi Industri Telepon Selular CTIA, yang selanjutnya lebih dikenal dengan CDMA (Code Division Multiple Access). CDMA merupakan akses jamak (multiple access) yang menggunakan prinsip komunikasi spektrum tersebar (spread spectrum). Isyarat bidang dasar yang akan dikirim disebar dengan menggunakan isyarat dengan lebar bidang yang be- 1
2 sar yang disebut sebagai isyarat penyebar (spreading signal). Metode ini dapat dianalogikan dengan cara berkomunikasi dalam satu ruangan yang besar. Setiap pasangan dapat berkomunikasi secara bersama-sama tetapi dengan bahasa yang berbeda, sehingga pembicaraan pasangan satu bisa dianggap seperti suara kipas bagi pengguna yang lain, karena tidak diketahui maknanya. Ketika banyak yang berkomunikasi maka ruangan menjadi bising. Kondisi ini membuat ruangan menjadi tidak kondusif lagi untuk berkomunikasi. Oleh karena itu, jumlah yang berkomunikasi harus dibatasi. Agar jumlah yang berkomunikasi bisa maksimal maka suara tiap pembicara tidak boleh terlalu keras. Terobosan yang dilakukan Amerika bukan tanpa celah, sistem CDMA juga masih mempunyai kelemahan seperti sistem komunikasi yang lain akan tetapi kelemahannya berbeda-beda disetiap sistemnya. Kelemahan pada sistem CDMA adalah terjadinya interferensi dari sel lain (yang tidak bisa dihindari) dan hanya bisa dikurangi dengan menggunakan power control. Sehingga mekanisme power control merupakan hal yang penting untuk menunjang kinerja CDMA. Power control digunakan untuk menentukan berapa daya yang diperlukan untuk ms (mobile station) yang jauh dan untuk menentukan berapa daya yang diperlukan untuk MS yang dekat. Salah satu algoritma power control yang dapat digunakan untuk menyelesaikan permasalahan di atas adalah algoritma power control terpusat (the centralized power control algorithm) yang berkaitan dengan aplikasi dari teori permainan. 1.2. Perumusan masalah Berdasarkan latar belakang masalah yang telah dijelaskan di atas, maka yang menjadi perumusan masalah dalam skripsi ini adalah 1. Pemodelan power control dalam jaringan CDMA ke bentuk permainan tanpa kerjasama dengan M pemain. 2. Pendefinisian bentuk strategi permainan tanpa kerjasama. 3. Pendeskripsian strategi dan fungsi utilitas di dalam matriks payoff di dalam permainan tanpa kerjasama.
3 4. Pengembangan fungsi utilitas sehingga diperoleh strategi optimal bagi setiap pemain. 5. Pengenalan algoritma pembaruan paralel (APP) sebagai algoritma untuk mencari pendekatan solusi Nash Equilibrium. 6. Simulasi secara numerik dalam mencari nilai power level equilibrium dan nilai power level APP. 1.3. Batasan masalah Pada penulisan skripsi ini, penulis membatasi masalah pada penerapan teori permainan tanpa kerjasama terhadap permasalahan power control yang terjadi dalam sistem CDMA. Pembatasan masalah ini untuk memudahkan penulis dalam menyampaikan isi skripsi dan memudahkan pembaca dalam memahaminya. 1.4. Maksud dan Tujuan Penulisan skripsi ini dimaksudkan untuk memenuhi syarat kelulusan Program Strata-1 (S1) Program Studi Matematika Universitas Gadjah Mada, sedangkan tujuan penulisan skripsi ini adalah untuk menganalisis strategi yang paling optimal untuk diaplikasikan dalam permasalahan power control pada sistem CDMA, khususnya meminimalkan gangguan (interference) yang terjadi didalam sebuah sel sehingga setiap mobile station memperoleh kekuatan sinyal yang maksimal. 1.5. Metode penelitian Metode yang dilakukan dalam penelitian ini adalah studi literatur dengan mengacu pada beberapa pustaka dan karya tulis yang berkaitan dengan permainan tanpa kerjasama power control dalam jaringan CDMA. Penelitian dalam skripsi ini diawali dengan mempelajari terlebih dahulu konsep-konsep dasar teori permainan khususnya permainan tanpa kerjasama dan mempelajari prinsip dasar dalam sistem CDMA mengenai permasalahan power control. Selanjutnya dicari solusi dari permainan tanpa kerjasama power control dalam jaringan CDMA, kemudian dibuk-
4 tikan eksistensi dan ketunggalan solusi tersebut. Langkah berikutnya diperkenalkan tentang suatu algoritma untuk mencari pendekatan nilai power level, yaitu algoritma pembaruan paralel. Penelitian ini ditutup dengan diberikan simulasi secara numerik dari permainan tanpa kerjasama power control dalam jaringan CDMA, solusi dari permainan tersebut kemudian dibandingkan dengan hasil yang diperoleh dengan menggunakan algoritma pembaruan paralel. 1.6. Tinjauan Pustaka Pada penyusunan skripsi ini penulis merujuk jurnal yang ditulis oleh Bacci dan Luise (2010), dan jurnal dari Tansu Alpcan, dkk (2002) sebagai acuan utama. Bacci dan Luise menjelaskan bahwa teknik teori permainan dapat diterapkan pada permasalahan sumber daya alokasi di dalam jaringan komunikasi nirkabel. Tansu Alpcan, dkk menjabarkan kerangka konseptual dari teori permainan tanpa kerjasama di dalam jaringan CDMA. Selanjutnya dibuktikan eksistensi dan ketunggalan solusi dari permainan tanpa kerjasama tersebut. Di dalam jurnal Tansu Alpcan, dkk dijelaskan algoritma pembaruan paralel sebagai suatu algoritma untuk mencari pendekatan nilai power level. Referensi yang digunakan dalam menyusun skripsi ini adalah buku yang ditulis oleh Ferguson (2008), buku dari Zhu Han, dkk (2012) serta dukungan beberapa referensi tambahan lainnya sebagai pembanding konsep dan tambahan informasi. Ferguson dalam bukunya menjelaskan sebuah permainan berjumlah tak nol (nonzero-sum games) dan konsep teori permainan tanpa kerjasama beserta solusinya. Ferguson juga menjelaskan mengenai suatu permainan jika dibentuk ke dalam matriks payoof dan diberikan representasi dari matriks payoff tersebut. Zhu Han menjabarkan penerapan teori permainan dalam sebuah jaringan nirkabel dan jaringan komunikasi. Di dalam bukunya, Zhu Han menjelaskan tentang dasar-dasar permainan tanpa kerjasama, kemudian dijelaskan bentuk strategi dari permainan tanpa kerjasama. Selanjutnya dibahas mengenai uplink power control dalam jaringan CDMA.
5 1.7. Sistematika Penulisan Pada penulisan skripsi ini, penulis menggunakan sistematika sebagai berikut. BAB I PENDAHULUAN Pada bab ini dibahas mengenai latar belakang masalah, perumusan masalah, batasan masalah, maksud dan tujuan penulisan skripsi, tinjauan pustaka, metodologi penelitian, dan sistematika penulisan skripsi. BAB II DASAR TEORI Pada bab ini dibahas mengenai beberapa materi yang digunakan sebagai dasar dalam pembahasan skripsi. BAB III TEORI PERMAINAN UNTUK TELEKOMUNIKASI NIRKABEL Pada bab ini dibahas mengenai penerapan teori permainan pada power control CD- MA, pembuktian keberadaan dan ketunggalan Nash Equilibrium, dan skema pembaruan dan stabilitas untuk mobile station (ponsel). BAB IV PENUTUP Pada bab ini dibahas mengenai kesimpulan yang dapat diambil dari materi-materi yang telah dibahas sebelumnya, dan diberikan saran-saran yang membangun bila kedepannya ada yang ingin membuat skripsi dengan tema serupa.