PENGOPTIMASIAN KANAL DINAMIK PADA KOMUNIKASI SELULER DENGAN ALGORITMA GENETIKA TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan dalam Menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Oleh : RIMHOT OMRI TUA SITUMEANG NIM : 110422027 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
ABSTRAK Sistem komunikasi seluler saat ini tumbuh sangat pesat, sementara bandwidth yang dibutuhkan tidak tumbuh sejalan dengan permintaan akan bandwidth. Hal ini dapat mengakibatkan banyak panggilan yang tidak dapat dilayani atau diblok. Dengan masalah tersebut perlu dicari solusi untuk dapat meminimalkan panggilan yang tidak dapat dilayani, yaitu dengan melakukan optimisasi pengalokasian kanal. Tugas Akhir ini membahas pengoptimasian kanal dengan menggunakan Algoritma Genetika sebagai metode penyelesaiannya. Algoritma Genetika adalah salah satu metode pengoptimasian yang banyak digunakan dalam bidang keteknikan. Dengan berlandaskan ilmu genetika, metode ini bertujuan mencari sifat-sifat unggul yang ada pada induk kemudian diturunkan kepada generasinya. Pada otimasi Algoritma Genetika ini, parameter yang diubah adalah nilai cross over untuk nilai 0,1 mendapatkan kanal 157, Untuk 0,5 mendapatkan kanal 163 dan 0,9 mendapatkan kanal 160. Parameter tipe Cross over satu titik, dua titik, dan banyak titik sama-sama memiliki jumlah kanal 149. Parameter nilai mutasi untuk nilai 0,005 memiliki jumlah kanal 162, untuk nilai 0,01 memiliki jumlah kanal 185, dan untuk nilai 0,1 memiliki jumlah kanal 373. Parameter tipe seleksi Roda Roulette, seleksi Ranking, dan Tournament memiliki jumlah kanal yang sama yaitu 149. Dan parameter string bit 6, 12, dan 33 memiliki jumlah kanal yang sama yaitu 149. Hasil optimal dari prosedur Algoritma Genetika ini untuk 18 sel adalah 149 kanal. Kata kunci : Algoritma Genetika, Optimasi, Pengalokasian kanal pada komunikasi seluler. i
KATA PENGANTAR Puji syukur dan terima kasih penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas rahmat dan karunia-nyalah penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini yang PENGOPTIMASIAN KANAL DINAMIK PADA KOMUNIKASI SELULER DENGAN ALGORITMA GENETIKA. Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi syarat menyelesaikan Pendidikan Strata 1 (S1) pada Departemen Teknik Elektro Sub bidang Teknik Telekomunikasim, Fakultas Teknik,. Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak sedikit kesulitan yang dihadapi penulis, Namun berkat dorongan, semangat, doa dan bantuan bail materiil, moril, maupun spiritual dari berbagai pihak akhirnya kesulitan itu dapat teratasi. Penulis mempersembahkan Tugas Akhir ini kepada kedua orang tua tersayang yang telah mengasihi, menyayangi dan mendukung penulis setiap saat, Ibunda N. Pakpahan dan Ayahanda (Alm) L. Situmeang, Kakak tercinta Wasti Juliana Situmeang, Abang tercinta Munson Hebron Situmeang, serta Adik tercinta Ira wina Yesi situmeang. Dalam kesempatan ini juga penulis menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar besarnya kepada : 1. Bapak Rahmad Fauzi, ST.MT selaku dosen pembimbing Tugas Akhir dan selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik atas bimbingan, dukungan dan motivasi kepada penulis. 2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik. 3. Bapak Ir. Panusur SML.Tobing selaku Dosen Pembimbing Akademik selama mengikuti perkuliahan. ii
4. Bapak Dr.Maksum Pinem, ST, MT selaku dosen pembanding yang membantu dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini. 5. Bapak Ir. M. Zulfin. MT selaku dosen pembanding yang membantu dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini. 6. Seluruh staf pengajar dan pegawai di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik yang telah mengajar dan mendidik penulis. 7. Teman teman Ekstensi Teknik Telekomunikasi angkatan 2011 Beny Saragih, Bevan Sitepu, Agus Pangaribuan, Bang Sony Naibaho, Rudi Mangirim Tua Manullang, dan semua teman buat kebersamaan dalam mengikuti pendidikan. Serta untuk semua senior dan junior Ekstensi Teknik Telekomunikasi USU. 8. Kekasihku tersayang Ester Lasrina Sinaga yang telah memberikan segala doa, perhatian, dan dukungan kepada penulis. Terimakasih atas kesabarannya ya, sayang. 9. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu oleh penulis, yang selalu membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis akan sangat berterimakasih dan dengan senang hati menerima saran, usul, dan kritik yang membangun demi tercapainya tulisan yang lebih baik. Akhir kata penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat memberi manfaat kepada pembaca. Medan, Juni 2014 Penulis, Rimhot Omri Tua Situmeang Nim : 110422027 iii
DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... iv DAFTAR GAMBAR... vi DAFTAR TABEL... vii BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 1 1.3 Batasan Masalah... 2 1.4 Tujuan penulisan... 2 1.5 Metodologi Penelitian... 3 1.6 Sistematika Penulisan... 4 BAB II LANDASAN TEORI... 6 2.1 Konsep dasar Seluler... 6 2.2 Sistem komunikasi Seluler... 6 2.3 Channel Assigment Problem (CAP)... 7 2.3.1 Fixed Channel Allocation (FCA)... 8 2.3.2 Dynamic Channel Allocation (DCA)... 9 2.4 Pola cell... 11 2.5 Struktur Sel... 13 2.6 Frequency Reuse... 15 2.7 Frequency Exhaustive Assignment... 16 iv
BAB III ALGORITMA GENETIKA... 18 3.1 Algoritma Genetika... 18 3.2 Prosedur Algoritma Genetika... 21 BAB IV PERMODELAN DAN ANALISA DATA... 28 4.1 Permodelan proses optimasi penugasan kanal... 28 4.2 Proses Optimasi... 31 4.2.1 Layout sel / Pola sel... 31 4.2.2 Susunan Ulang Frekuensi (Frequency Reuse Patren)... 34 4.2.3 Jumlah Trafik Tiap Sel dan Kanal yang Diasumsikan... 35 4.2.4 Jumlah Trafik tiap Call Demand... 36 4.2.5 Matriks C ij... 37 4.2.6 Kanal minimum yang dibutuhkan dengan batas Lower Bound... 39 4.3 Parameter Algoritma Genetika... 39 4.4 Optimasi... 41 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 63 5.1 Kesimpulan... 63 5.2 Saran... 64 DAFTAR PUSTAKA... 66 LAMPIRAN v
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Cell Hexagon... 12 Gambar 2.2 Pola kanal... 13 Gambar 2.3 Struktur dari sel pada GSM... 15 Gambar 2.4 Frekuensi reuse... 16 Gambar 2.5 Strategi Frequancy Exhaustive Assigment... 17 Gambar 3.1 Struktur umum dari Algoritma Genetika... 19 Gambar 3.2 Diagram air proses pindah silang... 25 Gambar 3.3 Pindah silang satu titik... 26 Gambar 3.4 Diagram alir proses mutasi... 27 Gambar 3.5 Contoh proses mutasi... 27 Gambar 4.1 Diagram blok penugasan frekuensi menggunakan AG... 28 Gambar 4.2 Diagram alir proses pengoptimasian kanal... 29 Gambar 4.3 Layout kota Medan sebanyak 18 sel... 33 Gambar 4.4 Susunan ulang bfrekuensi dengan k=4... 35 Gambar 4.5 Penomoran dan jumlah kanal pada tipa sel nya... 37 Gambar 4.6 Pembentukan populasi awal pada Algoritma Genetika... 39 vi
DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Menunjukkan definisi dalam Algoritma Genetika dan analoginya dengan Channel Assignment Problem... 30 Tabel 4.2 Luas wilayah Kota Medan berdasarkan Kecamatan... 32 Tabel 4.3 Jumlah trafik dan kanal tiap sel... 35 Tabel 4.4 Hasil urutan call demand untuk 18 sel... 36 Tabel 4.5 Matriks C ij dengan Jarak Antar Kanal pada Satu Sel Adalah 6... 38 Tabel 4.6 Parameter Algoritma Genetika... 41 Tabel 4.7 Populasi awal... 43 Tabel 4.8 Bentuk desimal kromosom... 45 Tabel 4.9 Nilai riil kromosom... 46 Tabel 4.10 Nilai fitness untuk seleksi... 52 Tabel 4.11 Probabilitas relatif (p k ) setiap individu... 53 Tabel 4.12 Probabilitas kumulatif (q k ) setiap individu... 54 Tabel 4.13 Proses penyeleksian... 54 Tabel 4.14 Individu baru hasil seleksi... 55 Tabel 4.15 Bilangan acak r untuk pindah silang... 56 vii
Tabel 4.16 Pemilihan induk pindah silang... 57 Tabel 4.17 Proses pindah silang dari kromosom terpilih... 58 Tabel 4.18 Individu setelah pindah silang... 58 Tabel 4.19 Proses mutasi... 59 Tabel 4.20 Hasil Akhir... 59 Tabel 4.21 Pengaruh nilai Cross over terhadap jumlah kanal minimum... 60 Tabel 4.22 Pengaruh tipe cross over terhadap jumlah kanal minimum... 61 Tabel 4.23 Pengaruh nilai mutasi terhadap jumlah kanal minimum... 61 Tabel 4.24 Pengaruh tipe seleksi terhadap jumlah kanal minimum... 62 Tabel 4.25 Pengaruh string bit terhadap jumlah kanal minimum... 62 viii