BAB II DASAR TEORI 2.1 Sistem Komunikasi Seluler Sistem komunikasi seluler merupakan salah satu jenis komunikasi bergerak, yaitu suatu komunikasi antara dua buah terminal dengan salah satu atau kedua terminal berpindah tempat. Dengan adanya perpindahan tempat ini, sistem komunikasi bergerak tidak menggunakan kabel sebagai medium transmisi[1]. Sistem komunikasi seluler dapat melayani banyak pengguna pada cakupan area geografis yang cukup luas dalam frekuensi yang terbatas. Sistem ini juga menawarkan kualitas yang cukup tinggi dan tidak kalah jika dibandingkan dengan telepon tetap (PSTN). Untuk menambah kapasitas, daerah jangkauannya dibatasi dengan adanya pembagian area menjadi sel-sel. Dengan adanya sel-sel ini, kanal radio dapat dipergunakan kembali oleh base station pada jarak yang berjauhan. Ketika pengguna jasa seluer berpindah dari satu sel ke sel lain, panggilan dijaga agar tidak terinterupsi dengan menggunakan salah satu teknik switching, yaitu handoff. Berikut ini adalah gambaran umum sistem komunikasi seluler dapat dilihat pada Gambar 2.1[1].
Gambar 2.1 Arsitektur Komunikasi Seluler Dari gambar, dapat dilihat bahwa sistem komunikasi seluler terdiri dari komponen berikut : 1. PSTN, tersusun atas local networks, exchange area networks, dan long-haul network. PSTN menginterkoneksikan antara telepon dengan peralatan komunikasi lain. 2. Mobile Switching Center (MSC) atau Mobile Telephone Switching Office (MTSO). Dalam sistem komunikasi seluler, MSC berfungsi untuk menghubungkan antara telepon seluler dengan PSTN. Dalam sistem seluler analog, MSC berfungsi untuk mengatur agar sistem tetap beroperasi. Suatu MSC dapat menangani 100.000 pelanggan seluler dan 5.000 panggilan dalam waktu yang bersamaan. 3. Base Station, sering disebut juga sebagai Base Transceiver Station (BTS) pada sistem GSM, cell site (site). Pada base station, terdapat beberapa pemancar (seringkali disebut sebagai transmitter atau TX) dan penerima (receiver atau RX). TX dan RX akan megangani komunikasi full duplex secara serempak. Biasanya, TX dan RX dikombinasikan menjadi transceiver (TRX) yang diletakkan di dalam suatu Radio Base Station (RBS). Base station biasanya
juga mempunyai menara untuk membantu proses pemancaran atau penerimaan sinyal pada antena. 4. Mobile Station (MS). MS merupakan suatu perangkat yang digunakan oleh pelanggan jasa komunikasi seluler untuk memperoleh layanan. Beberapa komponen yang ada pada MS adalah transceiver, antena, rangkaian pengontrol, dan sebagainya. Selain itu, MS juga dilengkapi dengan kartu Subscriber Identity Module (SIM) yang berisi nomor identitas pelanggan. 5. Visitor Location Register (VLR), penyimpan data-data temporer yang masuk dari MSC lain dan sifatnya resident. 6. Home Location Register (HLR), penyimpan data-data tetap dari pelanggan dalam MSC itu sendiri. Komunikasi selular juga dibedakan antara sistem komunikasi konvensional dan sistem komunikasi modern. Sistem konvensional memiliki karakteristik sebagai berikut : 1. Daerah jangkauan luas 2. Daya yang digunakan besar 3. Kapasitas sistem masih rendah 4. Modulasi analog berupa frequency modulation (FM) sehingga memerlukan bandwidth yang besar 5. Belum menggunakan handoff 6. Belum terhubung ke jaringan public service telephone network (PSTN) 7. Untuk suara
Komunikasi seluler modern memiliki karakteristik sebagai berikut : 1. Alokasi bandwith kecil 2. Efisiensi pemakaian frekuensi tinggi, karena penggunaan frequency refuse. 3. Modulasi digital 4. Daerah pelayanan dibagi atas daerah - daerah kecil yang disebut sel, sering disebut sebagai sistem seluler. 5. Kapasitas besar 6. Daya yang dipergunakan kecil 7. Memiliki handoff 8. Efisiensi kanal tinggi karena menggunakan mode akses jamak (multiply access) seperti frequency division multiple access (FDMA), time divisin multiple access (TDMA), dan code division multiple access (CDMA). 2.2 Konsep Seluler Konsep seluler hingga saat ini dapat dikatakan sebagai penyelesaian yang terbaik untuk mengatasi masalah terbatasnya spektrum frekuensi dan kapasitas pelanggan. Pada konsep ini ditawarkan kapasitas yang sangat tinggi dalam alokasi spektrum yang terbatas tanpa perubahan teknologi yang amat besar. Konsep dasarnya adalah mengganti pengirim tunggal berdaya tinggi dengan beberapa pengirim berdaya lebih rendah yang masing-masing melayani daerah cakupan yang lebih kecil. Daerah pelayanan yang lebih kecil ini disebut sel. Pada tiap-tiap sel ini dialokasikan sejumlah kecil kanal dari keseluruhan kanal yang ada, sehingga keseluruhan kanal yang dimiliki sistem tersebut terbagi-bagi dalam selsel yang ada.
Dalam banyak literatur tentang seluler, digambarkan bentuk dari coverage area sebuah sell adalah berbentuk hexagon, walau dalam kenyataan bentuk tersebut tidak bisa diterima. Dengan pertimbangan, bentuk hexagon adalah bentuk yang gampang untuk membuat layout coverage area sebuah sell dan bentuknya paling mendekati bentuk ideal dari sebuah coverage antena (lingkaran). Pola penggambaran dari kanal dapat dilihat pada Gambar 2.2[2]. (a) (b) (d) Gambar 2.2 Pola Sel (a) Sel Ideal, (b) Sel Real, (c) Sel Model Sebagai pengguna ponsel yang bergerak dari sel ke sel, percakapan dilakukan dengan teknik hand off antara sel-sel untuk mempertahankan layanan komunikasi agar berjalan lancar (tidak terputus). Saluran frekuensi yang digunakan dalam satu sel dapat digunakan kembali di sel lain yang letaknya agak jauh. Sel dapat ditambahkan untuk mengakomodasi pertumbuhan pelanggan, menciptakan sel-sel baru di daerah yang belum terlayani atau overlay sel di daerah yang telah terlayani. Satu sel akan dilayani oleh site. Dalam satu site bisa memiliki lebih dari satu sel. Setiap site biasanya terdiri atas sebuah menara (tower) antena dan shelter. Ada juga yang hanya menjadi pengulang (repeater) untuk minilink saja. Penempatan site biasanya dilakukan di atas tanah, namun untuk daerah yang padat site ditempatkan di atas gedung - gedung yang tinggi.
Dalam selular pola-pola untuk penyusunan kanal frekuensi dalam satu cluster, yaitu dengan aturan bahwa satu cluster tidak boleh menggunakan kanal frekuensi yang sama. 2.2.1 Frekuensi Reuse Frekuensi Reuse adalah penggunaan ulang sebuah frekuensi yang sama pada daerah yang berbeda tetapi diluar dari jangkauan interferensinya. Sehingga frekensi yang sama dapat digunakan kembali pada daerah yang berbeda tetapi dengan syarat daerah yang menggunakan frekuensi yang sama saling berjauhan sehingga tidak menimbulkan interferensi. Interferensi antar stasiun basis dapat diminimalkan jika stasiun basis yang berdekatan menggunakan grup kanal yang berbeda. Dengan memisahkan stasiun-stasiun basis dan grup-grup kanal dengan cara yang sistematis, kanal-kanal didistribusikan dan digunakan berulang kali[3]. Frekuensi reuse dilakukan untuk meningkatkan efisiensi alokasi frekuensi dan meningkatkan kapasitas sistem. Adapun latar belakang frekuensi re-use antara lain : 1. Keterbatasan alokasi frekuensi 2. Keterbatasan area cakupan cell (coverage area). 3. Menaikkan jumlah kanal. 4. Membentuk cluster yang berisi beberapa cell. 5. Co-channel interference Dalam penggunaan kembali kanal frekuensi diusahakan agar daya pemancar masing-masing BS tidak terlalu besar, hal ini untuk menghindari adanya interferensi akibat pemakaian kanal yang sama atau Co-Channel
Intreference. Jarak minimum frekuensi reuse yang diperbolehkan, ditentukan oleh beberapa faktor, yaitu jumlah sel yang melakukan frekuensi reuse, bentuk geografi suatu wilayah, tinggi antena dan besarnya daya pemancar masing-masing base station. Jarak pengulangan frekuensi ditentukan dengan menggunakan persamaan dibawah ini[4]: (D/R) 2 = 3K (2.1) Dimana : D = Jarak pengulangan (reuse distance) R = Jari-jari terjauh sel hexagonal (jarak terjauh dari pusat sel ke ujung sel) K = cluster Untuk melihat lebih jelas konsep dari frekukensi reuse dapat dilihat pada Gambar 2.3. Gambar 2.3. Konsep Frekuensi Reuse Pelayanan seluler dicakup oleh beberapa kelompok sel yang disebut cluster. Satu cluster terdiri dari beberapa sel (K sel). K bisa berharga 3, 4,7, 9, 12. Cara menentukan sel-sel co-channel dengan menggunakan rumus[4]: K = i 2 +j 2 +ij (2.2) Dimana : i = arah pergerakan awal j = arah awal diputar 60 o Pola frekuensi reuse pada sistem selular diperlihatkan pada Gambar 2.4[4]. Pengaturan pola tersebut harus sebaik mungkin, hal ini untuk
menghindari interferensi akibat adanya penggunaan kanal yang berdekatan (Interference Adjacent Channel) dan Co-Channel Intereference. sel referensi i,j = 0,1,2,3,... i=1 j=2 60 0 z 120 0 j i Gambar 2.4 Aturan Pemakaian i dan j pada Alokasi Prekuensi 2.2.2 Handoff Pengertian handoff adalah suatu peristiwa perpindahan kanal/channel dari MS (mobile station) tanpa terjadi pemutusan hubungan dan tanpa campur tangan pemakai. Handoff umumnya terjadi karena pergerakan MS sehingga keluar dari jangkauan sel awal sehingga masuk ke sel baru. Pada komunikasi bergerak, setiap user memiliki tingkat mobilitas yang tinggi. Ada kemungkinan user bergerak dari satu sel menuju sel lain yang memakai pasangan frekuensi yang berbeda ketika sedang terjadi percakapan. Untuk menjamin bahwa pembicaraan akan terus tersambung diperlukan fasilitas handoff yaitu proses otomatis pergantian frekuensi ketika mobile station bergerak ke dalam daerah atau sel yang mempunyai kanal dengan frekuensi berbeda dengan sel sebelumnya, sehingga pembicaraan dijamin akan terus tersambung tanpa perlu melakukan pemanggilan kembali atau inisialisasi ulang. Ketika MS mulai melakukan panggilan di dalam sel 1 yang berfrekuensi F1 kemudian bergerak memasuki sel 2 C2, maka harus terdapat proses otomatis
yang melakukan pemindahan frekuensi yang dipakai dari F1 ke F2 tanpa campur tangan pemakai agar panggilan dapat terus tersambung, begitu seterusnya jika mobile station bergerak ke sel yang berbeda. 2.3 Interferensi Interferensi adalah gangguan yang terjadi disebabkan adanya sinyal lain yang frekuensinya sama dan daya sinyal pengganggu tersebut cukup besar. Ukuran yang digunakan untuk menilai kualitas sinyal terhadap gangguan interferensi dinyatakan dengan C/I (db) = Carrier to Noise Ratio. Unjuk kerja komunikasi seluler sangat dibatasi oleh kehadiran interferensi. Sumber-sumber yang dapat menyebabkan interferensi adalah: a. MS lain dalam satu sel b. Panggilan dalam proses dari sel sebelah c. BS lain yang beroperasi pada frekuensi yang sama d. Peralatan lain Interferensi pada kanal suara dapat menyebabkan cross-talk (cakap silang), sedang pada control dapat menyebabkan call-blocking. Ada dua macam interferensi yaitu interferensi antar kanal atau co-channel interference (CCI) dan interferensi kanal atau adjacent channel interference. 2.3.1 Interferensi Kanal Yang Sama (Co-Channel Interference) Interferensi ko-kanal atau Co Channel Iintreference (CCI) disebabkan oleh sel yang menggunakan frekuensi yang sama, dimana sel ini disebut sebagai sel co-channel. CCI ini tidak dapat dihilangkan dengan memperbesar daya
pembawa di pemancar. Hal dikarenakan, bila daya dinaikkan maka akan menaikkan daya interferensi yang berasal dari sel co-channel. Untuk menghilangkan pengaruh interferensi, maka jarak sel co-channel harus dipisahkan sedemikian sehingga secara fisik tidak terpengaruh oleh propagasi gelombang. Parameter co-channel reuse, Q didefinisikan sebagai perbandingan D/R, yang dinyatakan sebagai[5]: Q = D R (2.3) Dimana : D = adalah jarak antar sel yang menggunakan jarak yang sama R = fungsi jari jari sel Semakin besar Q, maka semakin besar jarak sel co-channel yang akan mengurangi pengaruh interferensi. Nilai Q yang besar juga akan meningkatkan kualitas transmisi disebabkan dengan mengecilnya level co-channel interferensi. Nilai Q yang kecil menyebabkan kapasitas sistem meningkat karena ukuran cluster menjadi kecil. 2.3.2 Interferensi Kanal Yang Berdekatan (Adjacent Channel Interference) Interferensi kanal bersebelahan atau Adjacent Channel Interference disebabkan oleh interferensi sinyal yang berasal dari sel sebelah. Penyebab adjacent channel interference adalah dikarenakan tidak sempurnanya frekuensi operasi dari filter pada receiver. Penggunaan filter ini mengakibatkan frekuensi yang berdekatan dapat lolos dari filter. Interferensi ini akan menjadi masalah yang serius bila kanal yang bersebelahanan dari pengguna tersebut mentransmisikan informasi pada frekuensi yang sangat dekat dengan frekuensi pengguna.
Fenomena ini disebut sebagai efek near-far dimana daya dari transmitter yang terdekat mengganggu kerja dari receiver ketika menerima sinyal dari transmitter yang jauh. Efek dari adjacent channel interference dapat diperkecil dengan proses filterisasi yang baik dan pembagian kanal (channel assignment) yang baik. Channel assignment dilakukan dengan memberikan jarak frekuensi pemisah yang cukup besar antara satu kanal dengan kanal yang lainnya. Untuk mengatasi hal ini maka digunakan filter yang tajam untuk meredam sinyal dengan frekuensi seperti yang digunakan pada kanal sebelahnya. Cara lain yang sering digunakan adalah dengan mengatur penempatan kanal frekuensi pada masing-masing sel, dengan menempatkan kanal frekuensi yang bersebelahan pada sel yang berbeda. 2.4 Penugasan Kanal (Channel Assigment Problem) Channel assignment merupakan pengalokasian kanal frekuensi ke setiap sel berdasarkan atas beban trafik yang diketahui. Pengalokasian kanal frekuensi ini bergantung pada kemampuan reuse pada kelompok sel dan trafik yang ada. Secara umum strategi penempatan kanal adalah untuk peningkatan kapasitas kanal dari setiap sel dan meminimalkan interferensi sesuai dengan yang diinginkan. Strategi penempatan kanal yang telah dikembangkan untuk memenuhi tujuan diatas, dapat dikelompokkan menjadi fixed atau dinamic. Pemilihan strategi penempatan kanal dapat mempengaruhi kinerja dari sistem, terutama pengaturan panggilan saat sebuah pengguna berpindah dari satu sel ke sel yang lain. Channel assignment dapat dibagi menjadi Fixed Channel Allocation (FCA) dan Dynamic Channel Allocation (DCA).
2.4.1 Fixed Channel Allocation ( FCA ) Merupakan teknik pengalokasisn kanal secara tetap, pada setiap sel dialokasikan kanal secara tetap. Karena setiap sel dialokasikan secara tetap maka dalam sistem ini diperlukan management kanal yang tetap. Bila seluruh kanal terduduki maka sel akan diblok dan kadang digunakan strategi peminjaman kanal dari sel tetangga [2]. Syarat-syarat fixed channel allocation yaitu: 1. Setiap sel memiliki kelompok kanal yang tetap 2. Bila seluruh kanal terduduki, maka sel akan block. 3. Kadang digunakan strategi peminjaman kanal dari sel tetangga. Kelebihan FCA dibandingkan dengan DCA adalah relatif lebih cepat untuk menangani panggilan yang terjadi dalam sel, lebih murah untuk instalasi dan investasi awal karena tidak dibutuhkan komputer switching yang super cepat untuk pengambilan keputusan saat adanya alokasi kanal baru. Kelemahan dari FCA adalah: 1. Butuh perencanaan alokasi kanal yang sangat matang saat instalasi 2. Butuh pengecekan berkala untuk melihat optimasi pembagian kanal dalam satu cluster atau dalam satu sistem keseluruhan. 3. Operator harus sering memeriksa perkembangan pelanggan dalam tiap area, perkembangan pelanggan harus diikuti tersedianya kanal di area tersebut, sehingga harus memetakan ulang pola kanal frekuensi. Operator harus mencek keadaan di lapangan apakah ada perkembangan beban trafik atau ada daerah yang banyak pelanggannya tapi tidak terlayani ataupun jelek performasinya.
2.4.2 Dynamic Channel Allocation ( DCA ) Dynamic Channel Allocation (DCA) merupakan salah satu strategi untuk mengatasi penambahan beban trafik dalam sistem seluler. Konsep dasar dari strategi DCA adalah bila beban trafik tidak merata dalam tiap sel maka pemberian kanal frekuensi pada tiap sel akan sering tidak terpakai dalam sel yang kurang padat, dan terjadi bloking pada sel dengan beban trafik padat. Teknik DCA dapat mengalokasi kanal frekuensi bila hanya beban trafik meningkat dan melepaskan kanal frekuensi bila beban trafik menurun. Beberapa teknik DCA tersebut adalah sebagai berikut [2]: 1. First Avaible (FA) 2. Nearest Neighbour (NN) 3. Hybrid Assigment Strategi 4. Borrowing with Channel Ordering Strategi (BCO) 5. Borrowing with Directional Channel Locking Strategi DCA inilah yang diangkat dalam Tugas Akhir ini, dimana trafik pada setiap sel berubah-ubah dalam kurun waktu tertentu. 2.4.3 Perumusan Channel Assignment Problem Channel Assignmnet Problem (CAP) muncul dalam jaringan telepon seluler yakni rentang frekuensi diskrit dengan spektrum frekuensi radio tersedia yang disebut sebagai kanal, diperlukan untuk dialokasikan ke daerah lain guna meminimumkan bentangan frekuensi total, tergantung pada permintaan (demand) dan pembatas bebas interferensi (interference-free constraint).
Batasan electromagnetic compatibility (EMC) ditentukan melalui jarak minimum dimana dua kanal harus dipisahkan agar rasio S/I diterima kuat dapat dijamin dalam wilayah yang salurannya telah ditugaskan, dapat ditunjukkan melalui matrik N x N yang disebut matriks compatibility C. Ada tiga jenis batasan kanal dalam penugasan kanal, yaitu [3] : 1. Cochannel Constraint (CCC) cij dengan nilai = 0 atau 1 Dimana frekuensi yang sama tidak dapat dialokasikan pada satu kanal dengan pasangan frekuensi lain secara bersamaan. 2. Adjacent Channel Constraint (ACC) - cij dengan nilai 2 Dimana frekuensi yang berdekatan tidak dapat dialokasikan untuk sel radio yang berdekatan secara bersamaan. 3. Cosite Constraint (CSC) - cii dengan nilai = α Dimana setiap pasangan frekuensi yang ditetapkan dalam sel yang sama harus memiliki jarak frekuensi minimum α. Nilai α merupakan nilai positif mulai dari 0 ditugaskan ke sel i. Nilainya tergantung pada standar komunikasi yang digunakan. Pada umumnya nilai α dimulai dengan 5 untuk menyatakan jarak antar kanal dalam satu sel. Dari ketiga hal tersebut dapat dihitung jumlah kanal minimun yang dapat disediakan untuk penugasan kanal, dengan rumus [3]: Kanal minimum yang dibutuhkan = (cii (di - 1) + 1) (2.4) Dimana : cii di = nilai maksimum CSC pada matrik C = nilai maksimum Demand (kanal tertinggi)
Problem (CAP). Ilustrasi pada Gambar 2.5 menunjukan strategi Channel Assignment Matrik Bentuk Layout Sel Gambar 2.5 Matrik dan Bentuk Layout Sel Dari ilustrasi di atas dapat diperoleh jumlah kanal/frekuensi minimum yang dibutuhkan dengan melihat matrik demand dimana c ii = 5, d i = 3. Maka dapat dihitung jumlah kanal minimum, 5 (3-1) + 1 = 11 kanal. Gambar 2.6 menunjukkan cara penentuan letak kanal pada tiap-tiap sel. Gambar 2.6 Strategi Fequency Exhaustive Assignment Untuk menugaskan kanal pada Gambar 2.6 langkah pertama adalah terlebih dahulu perlu dilihat pola layout sel bersamaan dengan memperhatikan kendala Electromagnetic Compabily (EMC) yaitu CCC, ACC, dan CSC. Tugaskan/tempatkan demand D terbesar yang ada. Pada ilustrasi Gambar 2.6
demand D terbesar adalah 3 yaitu pada sel ke 4 dengan jarak antara cosite (CCC) adalah 5 yaitu menempati kanal (f 1, f 6, dan f 11 ). Kemudian tempatkan demand D berikutnya yaitu 1 pada sel ke 3 yang menempati kanal (f 4 ). Selanjutnya pada demand yang sama yaitu 1 untuk sel 2 dan demand 1 untuk sel 1 yang menempati kanal (f 3 ) untuk sel 2 dan kanal (f 6 ) untuk sel 1[2]. 2.5 Algoritma Neural Network Jaringan saraf tiruan atau neural network muncul setelah pengenalan neuron disederhanakan oleh McCulloch dan Pitts pada 1943. Sebuah sel neuron (sel saraf) tertentu mengumpulkan sinyal berupa rangsangan dari neuron lain melalui dendrit. Sinyal yang datang dan diterima oleh dendrit akan dijumlahkan (summation) dan dikirim melalui axon ke dendrit akhir yang bersentuhan dengan dendrit dari neuron yang lain. Sinyal ini akan diterima oleh neuron lain jika memenuhi nilai threshold tertentu[7]. Komponen dari neuron dapat dilihat pada Gambar 2.7. Gambar 2.7 Komponen Neuron Jaringan saraf tiruan, seperti manusia, belajar dari suatu contoh karena mempunyai karakteristik yang adaptif, yaitu dapat belajar dari data-data sebelumnya dan mengenal pola data yang selalu berubah. Selain itu, jaringan saraf tiruan merupakan sistem yang tak terprogram, artinya semua keluaran atau
kesimpulan yang ditarik oleh jaringan didasarkan pada pengalamannya selama mengikuti proses pembelajaran/pelatihan. Jaringan saraf tiruan ditentukan oleh tiga hal : 1. Pola hubungan antar neuron (disebut arsitektur jaringan). 2. Metode untuk menentukan bobot penghubung (disebut metode training/learning). 3. Fungsi aktivasi, yaitu fungsi yang digunakan untuk menentukan keluaran suatu neuron. 2.5.1. Model Neuron Satu sel saraf terdiri dari tiga bagian, yaitu: fungsi penjumlah (summing function), fungsi aktivasi (activation function), dan keluaran (output). Model neuron dapat dilihat Gambar 2.8[8]. Gambar 2.8 Model Neuron Jika dilihat, neuron buatan diatas mirip dengan sel neuron biologis. Informasi (input) akan dikirim ke neuron dengan bobot tertentu. Input ini akan diproses oleh suatu fungsi yang akan menjumlahkan nilai-nilai bobot yang ada. Hasil penjumlahan kemudian akan dibandingkan dengan suatu nilai ambang (threshold) tertentu melalui fungsi aktivasi setiap neuron. Apabila input tersebut
melewati suatu nilai ambang tertentu, maka neuron tersebut akan diaktifkan, jika tidak, maka neuron tidak akan diaktifkan. Apabila neuron tersebut diaktifkan, maka neuron tersebut akan mengirimkan output melalui bobot-bobot keluarannya ke semua neuron yang berhubungan dengannya. Sehingga dapat disimpulkan bahwa neuron terdiri dari 3 elemen pembentuk, yaitu: 1. Himpunan unit-unit yang dihubungkan dengan jalur koneksi. Jalur-jalur tersebut memiliki bobot yang berbeda-beda. Bobot yang bernilai positif akan memperkuat sinyal dan yang bernilai negatif akan memperlemah sinyal yang dibawa. Jumlah, struktur, dan pola hubungan antar unit-unit tersebut akan menentukan arsitektur jaringan. 2. Suatu unit penjumlah yang akan menjumlahkan input-input sinyal yang sudah dikalikan dengan bobotnya. 3. Fungsi aktivasi yang akan menentukan apakah sinyal dari input neuron akan diteruskan ke neuron lain atau tidak. 2.5.2. Konsep Dasar Jaringan Saraf Tiruan Setiap pola-pola informasi input dan output yang diberikan kedalam jaringan saraf tiruan diproses dalam neuron. Neuron-neuron tersebut terkumpul di dalam lapisan lapisan yang disebut neuron layers. Lapisan-lapisan penyusun jaringan saraf tiruan tersebut dapat dibagi menjadi 3, yaitu[8]: 1. Lapisan input Unit-unit di dalam lapisan input disebut unit-unit input. Unit-unit input tersebut menerima pola masukannya data dari luar yang menggambarkan suatu permasalahan.
2. Lapisan tersembunyi Unit-unit di dalam lapisan tersembunyi disebut unit-unit tersembunyi. Dimana keluarannya tidak dapat secara langsung diamati. 3. Lapisan output Unit-unit di dalam lapisan output disebut unit-unit output. Output dari lapisan ini merupakan solusi jaringan saraf tiruan terhadap suatu permasalahan. 2.5.3. Arsitektur Jaringan Jaringan Saraf Tiruan Jaringan saraf tiruan memiliki beberapa arsitektur jaringan yang sering digunakan dalam berbagai aplikasi. Arsitektur jaringan saraf tiruan tersebut, antara lain[8]: a. Jaringan layar tunggal (single layer network) Jaringan dengan lapisan tunggal terdiri dari 1 layer input dan 1 layer output. Setiap neuron/unit yang terdapat di dalam lapisan/layer input selalu terhubung dengan setiap neuron yang terdapat pada layer output. Jaringan ini hanya menerima input kemudian secara langsung akan mengolahnya menjadi output tanpa harus melalui lapisan tersembunyi. Contoh algoritma jaringan saraf tiruan yang menggunakan metode ini yaitu: ADALINE, Hopfield, Perceptron. Arsitekstur jaringan layar tunggal dapat dilihat pada Gambar 2.9.
Gambar 2.9 Arsitektur lapisan tunggal b. Jaringan layar jamak (multi layer network) Jaringan dengan lapisan jamak memiliki ciri khas tertentu yaitu memiliki 3 jenis layer yakni layer input, layer output, dan juga layer tersembunyi. Jaringan dengan banyak lapisan ini dapat menyelesaikan permasalahan yang lebih kompleks dibandingkan jaringan dengan lapisan tunggal. Namun, proses pelatihan sering membutuhkan waktu yang cenderung lama. Contoh algoritma jaringan saraf tiruan yang menggunakan metode ini yaitu: MADALINE, backpropagation, Neocognitron. Arsitekstur dari jaringan layar jamak dapat dilihat pada Gambar 2.10. Gambar 2.10 Arsitektur lapisan jamak
c. Jaringan dengan lapisan kompetitif (competitive layer network) Pada jaringan ini sekumpulan neuron bersaing untuk mendapatkan hak menjadi aktif. Contoh algoritma yang menggunakan metode ini adalah LVQ. Arsitekstur dari jaringan lapisan kompetitif dapat dilihat pada Gambar 2.11. Gambar 2.11 Arsitektur lapisan kompetitif 2.5.4. Kelebihan dan Kelemahan Neural Network Neural network mempunyai kemampuan yang luar biasa untuk mendapatkan informasi dari data yang rumit atau tidak tepat. Berikut adalah kelebihan kelebihan yang diberikan dari neural network[7]: 1. Belajar Adaptive : Kemampuan untuk mempelajari bagaimana melakukan pekerjaan berdasarkan data yang diberikan untuk pelatihan atau pengalaman awal. 2. Self-Organisation : Sebuah neural network dapat membuat organisasi sendiri atau representasi dari informasi yang diterimanya selama waktu belajar. 3. Real Time Operation : Perhitungan neural netrwork dapat dilakukan secara paralel sehingga perangkat keras dirancang dan diproduksi secara khusus dapat mengambil keuntungan dari kemampuan ini.
Selain mempunyai kelebihan kelebihan tersebut, neural network juga mempunyai kelemamhan kelemahan sebagai berikut[7]: 1. Tidak efektif jika digunakan untuk melakukan operasi operasi numerik dengan presisi tinggi. 2. Tidak efisien jika digunakan untuk melakukan operasi algoritma aritmatik, operasi logika dan simbolis. 3. Untuk beroperasi neural network butuh pelatihan sehingga bila jumlah datanya besar, waktu yang digunakan untuk proses pelatihan sangat lama. 2.5.5 Algoritma Neural Network pada Channel Assignment Setiap elemen pengolahan (neuron) sepenuhnya saling berhubungan dalam jaringan neural network. Neuron i digambarkan oleh state, yang dilambangkan dengan Vi. Setiap neuron memiliki dua kemungkinan. Nilai dari setiap state ditentukan oleh total masukan dari neuron lain diikuti oleh operasi thresholding. Input dari neuron i berasal dari dua sumber : output dari neuron lain dengan skala oleh bobot koneksi dan eksternal yang sesuai masukan. Total input ke neuron # i dinotasikan dengan Ui [6]. Ui = Wij Vj + Ii j (2.5) Dimana Wij adalah berat koneksi dari neuron j ke neuron i dan Ii adalah input eksternal. Update setiap neuron state sendiri sesuai dengan aturan thresholding dengan ambang THD seperti ditunjukkan oleh [6]. 1, jika Ui < THD Vi = 0, lainnya (2.6) Aturan thresholding dapat diterapkan asynchronously (secara seri) atau serentak (secara paralel). Dalam modus asynchronous, aturan ini diterapkan
secara berurutan untuk setiap neuron, dan keadaan setiap neuron diperbarui secara individual. Dalam modus sinkron, operasi thresholding secara bersamaan diterapkan pada setiap neuron, dan state dari semua neuron diperbarui pada saat yang sama. Operasi memperbarui dihentikan ketika state tidak berubah atau energi telah mencapai nilai minimum. Menurut Kim et al. ( 1997), Energi fungsi E didefinisikan sebagai [6]. E = 1 Wij Vi Vj Vi Ii 2 i j i (2.7) Fungsi energi ini diminimalkan dengan prosedur update jaringan neural network. Penerapan berturut prosedur update akan memaksa jaringan untuk berkumpul sedemikian rupa sehingga energi jaringan menjadi lebih kecil selama prosedur update. Ketika jaringan mencapai keadaan stabil maka energi dalam keadaan minimum. Wij dan Ii harus ditetapkan dengan tepat untuk aplikasi sehingga E merupakan fungsi yang diminimalkan untuk memecahkan masalah optimasi kombinatorial. Untuk penugasan kanal jaringan neural network diimplementasikan, dimana energi di update sampai sama dengan nol atau nomor iterasi maksimum yang telah ditetapkan telah tercapai. Untuk itu pada pengalokasian kanal, nilai energi diartikan dengan panggilan yang ditolak. Permintaan panggilan atau call demand yang masuk harus sesuai dengan jumlah panggilan yang sudah teralokasi pada kanal. Panggilan yang sudah teralokasi ini harus memenuhi kendala matriks C atau panggilan tidak ditolak atau tidak terjadi blocking. Apabila jumlah permintaan panggilan atau call demand tidak sama dengan jumlah panggilan yang sudah teralokasi maka terdapat panggilan yang ditolak, sehingga nilai energinya tidak sama dengan nol. Untuk itu
nilai bobot pada sel yang terblocking harus diubah untuk dapat mencapai nilai energi sama dengan nol.