Analisis Kinerja Algoritma Suboptimal Handover Pada Sistem Komunikasi Wireless

(1)

ANALISIS KINERJA

ALGORITMA SUBOPTIMAL HANDOVER

PADA SISTEM

KOMUNIKASI

WIRELESS

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam

menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada

Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Telekomunikasi

Oleh:

RUDY CHANDRA

NIM : 090402034

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

ABSTRAK

Handover adalah peristiwa pengalihan layanan BTS terhadap mobile. Dalam sistem komunikasi seluler sangatlah penting untuk menentukan kapan suatu handover dilakukan, handover yang terlalu banyak akan meningkatkan biaya dari sistem danhandoveryang sedikit mungkin menurunkan kualitas sinyal. Terdapat banyak algoritma untuk meningkatkan efektivitas dari sistem dan pada tulisan ini dianalisis algoritmasuboptimal handover.

Algoritmasuboptimal handovermelakukan proses pengambilan keputusan handoverdengan mengolah sinyal kuat terima (Relative Signal Strength)dari BTS berdasarkan prediksi satu langkah (k+1) ke depan darimobile. Terdapat tiga jenis variasi dari suboptimal handover yang dibandingkan kinerjanya yaitu Signal Degradation Handover (SDH), Delay Handover (DH), dan Delay Handover Signal Degradation (DHSD).

Dari hasil simulasi dengan memvariasikan nilai cost (0,0015 ; 0,0025; 0,0045; 0,0065’ 0,0080; 0,015; 0,025; 0,045; 0,065; 0,08; 0,15; 0,25; 0,45; 0,65; 0,80) dari ketiga varian suboptimal handoverdidapatkan bahwa algoritma DHSD (nilai minimum; link degradation= 0,5511,delay=4 meter) memiliki nilai terbaik dibandingkan algoritma DH (nilai minimum; link degradation= 0,5511, delay=4 meter pada nilai cost tinggi nilai algoritma DH lebih tinggi) dan algoritma SDH (nilai minimum;link degradation= 0,5703,delay=489 meter)

(3)

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur penulis ucapkan ke hadiratTuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Adapun judul Tugas Akhir ini adalah:

ANALISIS KINERJA ALGORITMASUBOPTIMAL HANDOVER PADA SISTEM KOMUNIKASI WIRELESS

Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Maksum Pinem, ST,MT selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas nasehat, bimbingan, dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si dan Bapak Rahmad Fauzi ST,MT selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Ir.Riswan Dinzi, MT sebagai Dosen Wali penulis, yang selalu memberikan dukungan sebagai wali penulis.

(4)

4. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Elektro yang telah memberikan bekal ilmu kepada penulis dan seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

5. Kepada Bapak dan Ibu tercinta yang selalu merawat, menjaga, dan mendoakan dan memberikan segalanya kepada penulis sehingga penulisan Tugas Akhir ini dapat diselesaikan

6. Abang-kakak tercinta: Gunawan Chandra, Elisa Chandra, Theresia, dan Juliana dan seluruh Keluarga Besar yang menjadi inspirasi dan selalu memberikan motivasi, perhatian dan doanya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

7. Sahabat-sahabat seperjuangan: Nicholas, Daniel Hermanto Marpaung, Frans Christian Sitompul, Candra V.Tambunan, Chairunisa, Haditia, Meta Sinaga dan seluruh stambuk 2009, serta Bg Leonardo Siregar, Bg Ary Purwanto, dan Bg Sandy, semoga silaturrahmi kita terus terjaga.

8. Teman tercinta saya : JessicaChow. yang selalu mendukung dan mendoakan saya hingga menyelesaikan Tugas Akhir ini.

9. Para teman-teman terbaik Blue Table: JM, Akau, Frans Zier, Dave Cellyne, Phulip, William Weeney yang tetap memberikan support terbaik kepada saya.

(5)

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan adanya kritik dan saran yang bertujuan untuk menyempurnakan dan memperkaya kajian Tugas Akhir ini.

Akhir kata penullis berharap agar Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.

Medan, Oktober 2013 Penulis,

Rudy Chandra NIM: 090402034

(6)

DAFTAR ISI

ABSTRAK………i

KATA PENGANTAR……….ii

DAFTAR ISI………v

DAFTAR GAMBAR………..viii

DAFTAR TABEL………x

DAFTAR ISTILAH………xi

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang………..1

1.2 Rumusan Masalah……….2

1.3 Tujuan Penulisan………...3

1.4 Manfaat Penulisan……….3

1.5 Batasan Masalah………4

1.6 Metodologi Penelitian…….………..4

1.7 Sistematika Penulisan………4

BAB II SISTEM KOMUNIKASI SELULER 2.1 Arsitektur Sistem..………6

2.2 Prinsip Seluler. ………9

2.2.1 RasioCarrier-to-Interferrence………..……….10

2.2.2 FormasiCluster……….……….11

2.3 Parameter Propagasi Sinyal………14

2.4 Handover……...………...17

(7)

2.4.2 KeputusanHandover………..……….19

2.4.3 Jenis-jenis AlgoritmaHard Handover……….20

BAB III METODE PENGUJIAN 3.1 Persiapan Penelitian………..………...24

3.2 Level Kuat Sinyal Terima (RSS) …………..……….…25

3.3 MetodeHandover……….………...…….…….….…...26

3.3.1 AlgoritmaSignal Degradation-Handover (SDH)…..…27

3.3.2 Algoritma Delay-Handover (DH)….………..…..…30

3.3.3 AlgoritmaDelay Handover Signal Degradation (DHSD)..……….………32

3.4 Parameter KinerjaHandover……….………...…….…34

BAB IV ANALISIS KINERJA ALGORITMA SUBOPTIMAL HANDOVERPADA SISTEM KOMUNIKASI WIRELESS 4.1 Rancangan Sistem……….……….…….36

4.2 Proses Simulasi………...…....38

4.3 Parameter Simulasi………..………39

4.4 Hasil Simulasi………..…...40

4.4.1 Kinerja Algoritma Suboptimal Signal Degradation Handover………....40

4.4.2 Kinerja AlgoritmaSuboptimal Delay Handover…..……….………...42 4.4.3 Kinerja AlgoritmaSuboptimal Delay Handover Signal

(8)

4.5 Perbandingan Kinerja AlgoritmaSuboptimal Handover……...47 4.6 Perbandingan BTS dalam melayanimobile………...53 BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan……….56 5.2 Saran………...………57

DAFTAR PUSTAKA………...58

(9)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Arsitektur Sistem GSM…….………..……….7

Gambar 2.2 Model dari jaringan seluler dengan penggunaanfrequency reuse…10 Gambar 2.3 Formasiclusterdanfrequency reuse.………..………...12

Gambar 2.4 Gambaran nyata dari sel.………....14

Gambar 2.5 Pergerakan MS dari BS1 ke BS2 melewati BS3.………...22

Gambar 3.1 Tahapan Simulasi…....………...24

Gambar 3.2Delayyang terjadi padamobilesejauhd………...35

Gambar 4.1 Model sistem………..36

Gambar 4.2 Kuat sinyal yang diterima MS ………...………37

Gambar 4.3 Flow chart simulasi ………..……….38

Gambar 4.4 Grafiklink degradationterhadap perubahan nilaicost pada algoritmaSuboptimal SDH………..………40

Gambar 4.5 Grafik jarakdelayterhadap perubahan nilaicost pada algoritmaSuboptimal SDH……….………..41

Gambar 4.6 Grafiklink degradationterhadap perubahan nilaicost pada algoritma Suboptimal DH ………..……..43

Gambar 4.7 Grafik jarakdelayterhadap perubahan nilaicost pada algoritmaSuboptimal DH………...43

Gambar 4.8 Grafiklink degradationterhadap perubahan nilaicost-1 pada algoritma Suboptimal DH………..………...45 Gambar 4.9 Grafik jarakdelayterhadap perubahan nilaicost-1

(10)

Gambar 4.10 Perbandingan ketiga algoritmasuboptimalberdasarkan

nilailink degradation……….48 Gambar 4.11 Perbandingan ketiga algoritmasuboptimalberdasarkan

nilailink degradation………...…49 Gambar 4.12RatioBTS yang melayanimobilepada algoritmaSuboptimal

SDH……….………...…54 Gambar 4.13RatioBTS yang melayanimobilepada algoritmaSuboptimal

(11)

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Parameter simulasi sistem………..38 Tabel 4.2 Pengaruh perubahan nilaicostpada algoritmaSuboptimal Signal

Degradation Handover (SDH)………...………...41 Tabel 4.3 Pengaruh perubahan nilaicostpada algoritmaSuboptimal Delay

Handover (DH)………..………….…...44 Tabel 4.4 Pengaruh perubahan nilaicost-1pada algoritmaSuboptimal Delay

Handover Signal Degradation (DHSD)……….46 Tabel 4.5 Rasio perbandingan algoritmasuboptimal SDHdenganDHSD

berdasarkanlink degradation ………..………....50 Tabel 4.6 Rasio perbandingan algoritmasuboptimal SDHdenganDHSD

berdasarkandelay ……….………...….51 Tabel 4.7 Rasio perbandingan algoritmasuboptimal DHdenganDHSD

berdasarkanlink degradation………..……….……….52 Tabel 4.8 Rasio perbandingan algoritmasuboptimal DHdenganDHSD

(12)

DAFTAR ISTILAH

Base Station(BS)

Istilah umum yang digunakan untuk mendiskripsikan pengertian dari antar muka (interface) pada sisi stationary (tetap, tak dapat bergerak atau pindah) sebuah jaringan bergerak (mobile).

Cost

Parameter tradeoff non negatif dalam algoritma suboptimal handover yang merupakan fungsi daya yang ditambahkan ke dalam sistem untuk memaksimalkan kualitaslink.Contoh: Penambahan daya pada sistem akan meningkatkan performa sehinggahandoverlebih jarang terjadi namun akan meningkatkan biaya.

Delay

Jarak tunda mobile karena tidak dilayani oleh BTS terdekat dari posisi mobile. Delaydihitung dalam satuan meter.

Fading

Gangguan saluran transmisi, terutama pada sistem gelombang mikro ketika sinyal-sinyal yang dikirim melalui berbagai jalur ke penerima dan mengalami perubahan karena kondisi atmosfer.

GSM

Teknologi ini memanfaatkan gelombang mikro dan pengiriman sinyal yang dibagi berdasarkan waktu, sehingga sinyal informasi yang dikirim akan sampai pada tujuan. GSM dijadikan standar global untuk komunikasi selular sekaligus sebagai teknologi selular yang paling banyak digunakan orang di seluruh dunia.

(13)

Hard handover

Suatu metode dimana kanal pada sel sumber dilepaskan dan setelah itu baru menyambung dengan sel tujuan. Sehingga koneksi dengan sel sumber terputus sebelum menyambung dengan sel target – untuk alasan tersebut hard handover juga dikenal dengan sebutan “break-before-make”.

Hysteresis

Selisih antara kuat sinyal dari base station yang sedang melayani dengan base stationtetangga.

Interferensi

Kondisi dimana dua gelombang atau lebih berjalan melalui bagian yang sama dari suatu ruangan pada waktu yang bersamaan, hal ini mengakibatkan terjadinya superposisi dari gelombang-gelombang tersebut sehingga menghasilkan pola intensitas baru.

Link

Hubungan radio antara pengirim dan penerima. Link Budget

Sebuah perhitungan yang meliputi faktor-faktor perolehan (gain) dan kehilangan (loss) yang berhubungan dengan antena-antena, pengirim-pengirim, jalur transmisi dan seputar propagasi yang digunakan untuk menentukan jarak maksimum dimana pengirim dan penerima bisa beroperasi dengan sukses.

Link Degradation

Peluang kuat sinyal dari BTS yang sedang melayani mobilejatuh di bawah nilai thresholddan ini menyebabkan turunnya kualitaslinkdari suatu panggilan.

(14)

LOS (Line of Sight)

Gambaran untuk lintasan atau hubungan radio tanpa halangan antara antena pengiriman dan antena penerimaan pada sistem komunikasi.

Mobile Station(MS)

Istilah yang digunakan untuk mendiskripsikan terminal pelanggan dalam jaringan nirkabel.

Multipath

Fenomena dimana sinyal dari pengirim (transmitter) tiba di penerima (receiver) melalui dua atau lebih lintasan yang berbeda.

Neighbouring Set

Daftar daribase stationyang sinyal pilotnya diukur secara kontinu tetapi nilainya tidak cukup kuat untuk dimasukkan ke dalamactive set.

Path Loss

Tingkat dimana sinyal yang ditransmisikan kehilangan daya rata-rata dari kekuatan awalnya selama sinyal tersebut merambat.

Propagasi

Proses perambatan gelombang radio di udara, berawal saat sinyal radio dipancarkan di titik pengirim dan berakhir saat sinyal radio tersebut ditangkap di titik penerima.

Shadow Fading

Fenomena yang terjadi ketika sebuah mobile station berpindah ke belakang halangan dan mengalami penurunan yang signifikan pada daya sinyal

(15)

Soft handover(SHO)

Suatu metode dimana kanal pada sel sumber tetap tersambung dengan user sementara secara paralel juga menghubungi kanal pada sel target. Pada kasus ini, sambungan ke target harus berhasil dahulu sebelum memutus sambungan dengan sel sumber, karena itulah softhandoverjuga disebut “make-before-break”.

Threshold

Level kuat sinyal minimum yang dibutuhkan untuk memberikan kualitas pelayanan komunikasi yang baik.

Wireless

Teknologi komunikasi data dengan koneksi yang tidak menggunakan kabel untuk menghubungkan antar suatu perangkat dengan perangkat lainnya. Mengacu pada transmisi data melalui gelombang elektromagnetik dengan bantuan antena.

(16)

ABSTRAK

(17)

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Algoritma handover paling sederhana adalah algoritma berdasarkan kekuatan sinyal dimana algoritma ini bekerja berdasarkan tes kekuatan sinyal yang relatif terhadap mobile dan mobile akan memilih BTS dengan kekuatan sinyal paling tinggi. Metode ini memperlihatkan banyaknya handover yang tidak semestinya dilakukan karena BTS yang melayani masih mampu bekerja secara optimal dan tentu saja ini menimbulkancostyang tinggi. Selain itu karena adanya noise dan parameter gangguan lainnya maka sinyal yang diterima oleh mobile akan berfluktuasi sehingga dapat menimbulkan efek ping-pong dimana mobile akan mengalamihandoverterus menerus padaBTSyang berdekatan.

Tujuan utama dari algoritma handoveradalah untuk memberikan kualitas sinyal yang baik. Sebuah algoritma handoverdikatakan optimal jika ia mencapai tradeoff yang terbaik diantara kelas dari semua algoritma handover. Tradeoff merupakan tolak ukur dalam melakukan perbandingan antara algoritma yang ada misalnya seperti signal degradation, jumlah handover ataupun besarnya jarak delaydari suatuhandover.

Pada Tugas Akhir ini, penulis memilih menganalisis algoritma suboptimal handover dengan memvariasikan karakteristik dari algoritma tersebut seperti Suboptimal Signal Degradation Handover, Suboptimal Delay Handover, dan Suboptimal Delay Handover Signal Degradation dimana pada penelitian

(18)

(SDH) namun diterapkan pada lintasan yang berbeda dan nilaicost yang berbeda pula. Jumlah handover, sinyal degradasi dan delay adalah parameter yang ditentukan sebagai ukuran untuk mengevaluasi kinerja algoritma yang ada. Nilai dari ketiga parameter kinerja tersebut berhubungan langsung dengan kinerja proseshandoverdan sangat perlu dioptimalkan.

1.2 Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dari Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Bagaimana pengaruh nilaicost (c) dari masing-masing jenis algoritma

berpengaruh terhadap kinerja algoritma suboptimal SDH, DH dan DHSD.

2. Bagaimana perbandingan kinerja algoritmasuboptimal SDH, DH,dan DHSD.

1.3 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk menganalisis kinerja dari ketiga jenis algoritmasuboptimal handover.

1.4 Manfaat Penulisan

Penulisan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat sebagai informasi atau mungkin acuan dalam memodelkan algoritma Suboptimal Handoverpada sistem komunikasi bergerak berdasarkan parameter propagasi dan kinerja yang ditetapkan.

(19)

1.5 Batasan Masalah

Untuk memudahkan pembahasan dalam tulisan ini, maka dibuat pembatasan masalah sebagai berikut :

1. Model pengamatan adalah tiga BTS yang terpisah pada jarak yang sudah ditentukan dengan bentuk sel segi enam dan BTS berada di pusat.

2. BTSberoperasi dengan daya yang sama.

3. MS bergerak dari satu sel ke sel lain dengan lintasan lurus pada kecepatan yang konstan.

4. Algoritma yang digunakan adalah berbasis RSS (Received Signal Strength) yaitu kuat sinyal pilot yang diterima.

5. Model darishadow fadingyang digunakan adalah model analitik.

1.6 Metodologi Penelitian

Metodologi penelitian yang digunakan dalam menyusun Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Studi Literatur

Mempelajari dan memahami buku-buku dan jurnal-jurnal yang telah ada sebelumnya untuk dijadikan sebagai acuan dan referensi guna membantu penyelesaian Tugas Akhir ini.

2. Simulasi dan Analisa Data

Metode ini dimulai dari membuat sistem pengambilan keputusanhandover dalam bentuk flowchart kemudian menentukan parameter, menjalankan

(20)

dengan menggunakan program MATLAB 7.13.0.564 (R2011b). Langkah-langkah dalam melakukan simulasi dapat dijabarkan sebagai berikut:

a. Menentukan parameter-parameter dalam simulasi seperti jarak, kuat sinyal, nilai redaman ataupath lossdan lainnya.

b. Melakukan simulasi kuat sinyal yang diterima mobile dari ketiga BTS dalam lintasan yang telah ditentukan.

c. Melakukanaveragingagar kuat sinyal yang diterima lebih halus. d. Melakukan proses penentuan handover dengan algoritma

Suboptimal SDH, DHdanDHSD.

e. Melakukan perbandingan ketiga algoritma tersebut dengan melihat nilaisignal degradation,jumlahhandoverdan lamanyadelay. f. Hasil yang diharapkan dari analisis ini adalah perbandingan kinerja

paling bagus dari ketiga jenis algoritmaSuboptimal Handover.

1.7 Sistematika Penulisan

Penulisan Tugas Akhir ini ditulis dan disusun dalam urutan sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisikan latar belakang, rumusan masalah, tujuan dan manfaat penulisan, batasan masalah, metode penulisan, dan sistematika penulisan.

(21)

BAB II SISTEM KOMUNIKASI SELULER

Bab ini memberikan gambaran singkat tentang arsitektur sistem GSM, prinsip seluler seperti re-use channel dan rasio carrier-to-interferrence, parameter propagasi sinyal dan teorihandover.

BAB III METODE PENGUJIAN

Bab ini menjelaskan tentang tahapan dalam mengerjakan simulasi, level kuat sinyal terima, kinerja darihandoverdan rumus dasar suboptimal handover. Hal-hal inilah yang kemudian menjadi dasar dalam menyusun simulasi dengan menggunakan programMATLAB.

BAB IV ANALISIS KINERJA ALGORITMASUBOPTIMAL HANDOVERPADA SISTEM KOMUNIKASIWIRELESS Bab ini memaparkan tentang simulasi dengan hasil numerik dengan menggunakan MATLAB 7.14 yang akan menunjukkan analisis kinerja algoritma suboptimal handover berdasarkan data parameter kinerja yang dihasilkan.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisikan beberapa kesimpulan dan saran yang diperoleh dari penulisan Tugas Akhir ini.

(22)

BAB II

SISTEM KOMUNIKASI SELULER

2.1 Arsitektur Sistem

Komponen fundamental dari suatu sistem GSM (Global System for Mobile Communication) dapat dilihat pada Gambar 2.1. Seorang pengguna memakai perangkat telekomunikasi yang kemudian disebut sebagai Mobile Station (MS), dimana MS berkomunikasi melalui udara dengan sebuah base station yang kemudian disebutBase Tranceiver Station (BTS)dalam GSM. Sebuah BTS terdiri dari perangkat transmitter dan receiver seperti antena, amplifier dan komponen lainnya yang berhubungan dengan sinyal dan pengolahan protokol. Sebagai contohnya, kode proteksi kesalahan (error protection coding) dilakukan di BTS, dan protokol level link untuk pensinyalan pada jalur radio diputuskan disini.

(23)

Untuk menjaga agar ukuran BTS tidak terlalu besar maka bagian kontrol yang penting dilakukan oleh Base Station Controller (BSC). Sebuah BSC terdiri dari fungsi kontrol untuk kanal radio, pengaturan kanal dan pengaturan handover. Umumnya beberapa BTS dikontrol oleh sebuah BSC. Pada prakteknya, BTS dan BSC dikoneksikan melalui hubungan kabel langsung (fixed lines) ataupun hubungan radio point-to-point. BTS dan BSC bersama-sama membentuk Radio Access Network (RAN).

Kumpulan trafik dari pengguna dirutekan melalui sebuah switch, yang disebut juga Mobile Switching Center (MSC). Pada MSC dilakukan pencarian jalur, pengolahan data dan segala fungsi switching dari sebuah node switching pada sebuah jaringan telepon tetap seperti pada jaringan Integrated Services Digital Network (ISDN). Perbedaan utama ISDN dan MSC adalah pada MSC harus diperhitungkan alokasi dan administrasi dari kanal radio dan mobilitas dari pengguna. Selain itu, sebuah MSC harus menyediakan fungsi tambahan untuk registrasi lokasi pengguna dan handover dari sebuah koneksi apabila pengguna bergerak dari sel yang satu ke sel lainnya.

Sebuah jaringan seluler dapat memiliki beberapa MSC dengan setiap MSC bertanggung jawab sebagai sebuah bagian dari jaringan contohnya di perkotaan atau daerah metropolitan yang mempunyai trafik padat. Panggilan yang berasal dari jaringan telepon lokal akan ditangani oleh Gateway MSC (GMSC). Bagian yang mengatur hubungan antara jaringan telepon lokal (PSTN) dengan jaringan seluler (ISDN) adalah Interworking Function (IWF) dimana pada bagian ini dilakukan pemetaan protokol dari jaringan seluler dengan jaringan telepon lokal.

(24)

Sambungan antara MS dengan jaringan internasional dilakukan oleh International Switching Center (ISC)dengan negara yang akan dihubungkan.[1]

Sebuah jaringan GSM juga memiliki beberapa jenis database. Home Location Register (HLR) danVisitor Location Register (VLR) menyimpan lokasi terkini dari sebuah MS. Ini diperlukan karena jaringan harus mengetahui dimana posisi sel yang digunakan oleh pengguna untuk membangun panggilan ke BTS yang tepat. Sebagai tambahan, registerini menyimpan profil dari pengguna, yang kemudian digunakan untuk keperluan administrasi dan pencatatan biaya penggunaan dari jaringan. Database lainnya berfungsi untuk tujuan keamanan seperti Authentication Center (AUC) yang menyimpan data yang berhubungan dengan keamanan seperti kunci yang digunakan untuk enkripsi dan autentikasi; Equipment Identity Register (EIR)menyimpan data peralatan.

Pengelolaan dan manajemen dari jaringan dilakukan di suatu tempat di pusat yang disebut sebagai Operation and Maintenance Center (OMC). Fungsi dari OMC adalah sebagai administrasi dari pengguna, terminal, data pembayaran, konfigurasi jaringan, operasi, pengawasan performa dan pemeliharaan jaringan. Bagian OMC bekerja berdasarkan konsep dari Telecommunication Management Network (TMN)yang distandarisasi oleh ITU-T seri M.30.

Sebuah jaringan GSM dapat dibagi menjadi tiga subjaringan yaitu: Radio Access Network, Core Network dan Management Network ketiga subjaringan ini biasa disebut subsistem dalam jaringan GSM. Ketiga subsistem ini disebut juga Base Station Subsystem (BSS), Network Switching Subsystem (NSS) dan Operation and Maintenance Subsystem (OMSS).[1]

(25)

2.2 Prinsip Seluler

Karena keterbatasan band frekuensi yang bisa digunakan, jaringan radio hanya mempunyai sedikit kanal yang tersedia. Sebagai contohnya, sistem GSM mempunyai alokasibandwidth sebesar 25 Mhz pada jangkauan 900 Mhz, dimana kanal maksimum yang dapat dipergunakan hanya 125 kanal dengan bandwidth tiap kanal 200 khz. Dengan delapan kali multipleks dapat disediakan 1000 kanal yang kemudian dikurangi dengan kanal kontrol pada spektrum frekuensi dan overheadyang terjadi pada saatsignalling.Untuk melayani ratusan bahkan ribuan pengguna maka harus digunakanlah pembagian frekuensi atau biasa disebut dengan frequency reuse. Penggunaan dari frequency reuse telah membuat perkembangan yang signifikan pada nilai ekonomis dari frekuensi. Karakteristik dari jaringan seluler dapat dijelaskan sebagai berikut[1] :

a. Area yang dilayani oleh sebuah BTS dibagi menjadi sel. Sel ini biasanya dimodelkan dalam bentuk segi-enam (heksagonal) dengan BTS terdapat tepat di tengah dari setiap sel.

b. Dua sel yang saling bersebelahan tidak boleh menggunakan frekuensi yang sama karena dapat menyebabkanco-channel interference.

c. Hanya pada jarak D (jarakfrequency reuseyang diperbolehkan) frekuensi yang sama boleh dipergunakan, seperti pada Gambar 2.2. Ketika merancang sistem jaringan radio, jarak D harus diperhitungkan agak besar supayaco-channel interferencetidak mengganggu kualitas percakapan.

(26)

Gambar 2.2Model dari jaringan seluler dengan penggunaanfrequency reuse[1] d. Ketika pengguna yang sedang melakukan percakapan bergerak dari satu

sel ke sel lainnya, akan terjadi pergantian frekuensi secara otomatis atau biasa disebut dengan handover dan akan tetap menjaga koneksi percakapan.

2.2.1 RasioCarrier-to-Interference

Kualitas sinyal dari suatu koneksi dihitung dengan membandingkan daya sinyal yang diterima dengan daya interferensi yang diterima karena co-channel dan dirumuskan dengan rasio Carrier-to-Interference (CIR atau C/I) pada persamaan 2.1 [1]:

(27)

Intensitas dari interferensi sangat bergantung pada jarak D dari frequency reuse. Dari sudut pandang MS, interferensi co-channel diakibatkan karena BTS yang berada pada jarak D dari BTS yang sedang melayaninya. Pada keadaan terburuk untuk level CIR, sebuah MS sedang berada pada jarak R yang merupakan ujung dari suatu area cakupan dari sebuah BTS dan diasumsikan enam dari sel yang bersebelahan mentransmisikan daya yang sama, dapat dilihat pada persamaan 2.2 :

(2.2) Dengan daya yang dikirim adalah sama kita dapatkan kondisi terburuk dari CIR dengan fungsi jari-jari sel yaitu R, maka pada persamaan 2.3 jarak reuse D dan eksponen attenuasi adalah:

(2.3) Nilai dari CIR sangat bergantung pada rasio R/D. Dengan syarat ini untuk merancang suatu jaringan seluler, haruslah diperhitungkan jarak minimum untuk frequency reuse agar interferensi akibat co-channel dapat tetap berada di batas ambang.[1]

2.2.2 Formasicluster

Sebuahclusteradalah kumpulan dari sel dimana sel-sel dalam satucluster tidak boleh menggunakan frekuensi yang sama dan sel yang berada di cluster yang lain bisa menggunakan kembali frekuensi tersebut. Ukuran dari suatucluster dikarakteristik dengan jumlah sel dalam setiap clusteratau dinotasikan dengan k,

(28)

Gambar 2.3 menunjukkan contoh dari cluster dan penggunaan frequency reuse dari setiapcluster.[1]

Gambar 2.3Formasiclusterdanfrequency reuse[1] Karakteristik dari setiapcluster:

a. Sebuah cluster dapat berisi semua frekuensi yang terdapat dalam sistem komunikasi radio.

b. Dalam sebuah cluster tidak boleh digunakan frekuensi yang sama dalam setiap selnya.

c. Semakin besar ukuran sebuah cluster, maka jarak frequency reuse dan nilai CIR juga akan semakin besar dan semakin banyak nilai k, maka jumlah kanal yang tersedia akan semakin sedikit dan jumlah pengguna yang dapat dilayani di setiap sel akan berkurang.

Rumus jarak frequency reuse D dapat diperoleh dari persamaan 2.4 dengan model segi-enam dan bergantung pada nilai k dan jari-jari dari sel :

(29)

Nilai CIR dapat diperoleh sebagai persamaan 2.5:

(2.5) Dengan hasil tersebut, kita dapat menentukan ukuran cluster yang optimum dengan memasukkan nilai (C/I) yang minimum dengan rumus pada persamaan 2.6:

(2.6) Berdasarkan pada data perhitungan yang ada, kualitas percakapan yang bagus mempunyai nilai . Dengan mengasumsikan koefisien propagasinya maka ukuran cluster minimumnya dapat diperoleh pada persamaan 2.7 dan 2.8:

(2.7) (2.8) Model seluler yang dibahas sejauh ini sangat ideal untuk analisis dan ilustrasi, akan tetapi pada kenyataanya sel bukanlah berupa lingkaran maupun segi-enam melainkan merupakan bentuk tak beraturan karena kondisi dari propagasi yang sangat acak. Pada Gambar 2.4 dapat dilihat gambaran nyata dari suatu jaringan dan dapat dilihat pembagian dari kanal yang dialokasikan beserta frequency reuse. Perbedaan ukuran dari tiap sel bergantung pada area dari sel itu sendiri apakah merupakan daerah perkotaan, pinggiran ataupun jalur lintas. [1]

(30)

Gambar 2.4Gambaran nyata dari sel[1] 2.3 Parameter Propagasi Sinyal

Gelombang elektromagnetik dari sinyal radio merambat dengan kondisi ideal di ruang bebas dengan pola radial simetris. Daya yang diterima berbanding terbalik dengan pangkat dua dari jarak dari pemancar. Secara spesifik, daya yang diterima dapat dijabarkan dalam model ruang bebas sebagai fungsi dari daya yang dipancarkan, jarak dan panjang gelombang dari sinyal radio sebagai persamaan 2.9 [1]:

(2.9) dimana dan adalah gain pemancar dan penerima. Rumus 2.9 belum memasukkan efek terrestrial dari perambatan radio seperti sinyal yang terhamburkan dan terpantulkan karena halangan seperti bangunan, gunung, pepohonan, dan permukaan air. Pada sisi penerima, sinyal yang diterima merupakan gabungan dari sinyal langsung dipancarkan dari sumber ataupun

(31)

sinyal yang dipantulkan dan kemudian dapat ditulis pada persamaan 2.10 merupakan fungsi linier dari dan gabungan dari gain kanal :

(2.10) Gainkanal dapat dibagi menjadi 3 komponen seperti pada persamaan 2.11 :

(2.11) dimana setiap komponen merupakan faktor utama dari parameter propagasi.

a. Gain berdasarkan jarak (path gain) : Komponen ini biasanya dimodelkan sebagai fungsi deterministik dari jarak antara pemancar dan penerima. memberikan nilai rata-rata yang diterima pada jarak dari pengirim (jika diasumsikan . Model umum daripath gain dapat dituliskan sebagai persamaan 2.12 :

(2.12) Dimana adalah jarak referensi dan adalah eksponen attenuasi, tergantung pada lingkungan propagasi. Nilai biasanya diantara 3 dan 5. b. Gain karena efek shadowing ( shadowing gain )( ) : Shadowing

merupakan efek fluktuasi dari daya yang diterima di nilai rata-ratanya, ini terjadi karena adanya halangan seperti bangunan maupun pepohonan. Besar tidaknya pengaruh dari efek shadowing sangat bergantung pada jumlah dan jenis dari halangan diantara pemancar dan penerima. Perubahan nilai dari shadowing terjadi dalam satuan meter, seperti contohnya ketika pengguna berbelok dari suatu persimpangan ketika sedang melakukan panggilan. Untuk melakukan pengukuran data, model

(32)

dengan model statistik, menjabarkangain shadowing( ) sebagai variabel acak terdistribusi log-normal. Untuk itu, gain shadowing dalam satuan desibel didistribusikan dengan distribusi Gaussian seperti pada persamaan 2.13 :

(2.13) Standar deviasi menentukan seberapa besar pengaruh shadowing dan bergantung pada lingkungan yang akan dimodelkan. Berdasarkan data pengukuran, nilai yang umum untuk adalah diantara 5 sampai 10 dB. c. Gainkarena efekmultipath fading( : Sumber lain yang menyebabkan

fluktuasi daya yang diterima di sekitar nilai rata-ratanya diakibatkan oleh multipath fading. Pada lingkungan perkotaan, biasanya sinyal yang diterima berasal dari sinyal yang diterima dari beberapa jalur propagasi. Gabungan dari sinyal-sinyal yang diterima dari jalur propagasi yang berbeda-beda tersebut mengakibatkan timbulnya medan gelombang disekitar penerima. Panjang gelombang dari kuat sinyal yang diterima di medan gelombang ini berubah tergantung pada tempat-tempat dimana superposisi dari sinyal destruktif dan konstruktif terjadi. Hasil dari variasi sinyal yang diterima dimodelkan oleh variabel acak yaitu pada persamaan 2.14 :

(2.14) Distribusi dari variabel acak bergantung pada lingkungan propagasi. Jika tidak ada hubungan line of sight antar pemancar dan penerima, maka diasumsikan terdistribusiRayleigh.

(33)

2.4 Handover

Keleluasaan untuk melakukan dan menerima panggilan dimanapun dan kapan pun telah menciptakan sebuah dimensi baru dalam sistem komunikasi wireless dimana pengguna dapat bergerak dari satu tempat ke tempat lain ketika sedang melakukan panggilan.Handoveradalah bagian terpenting yang mendasari mobilitas dari pengguna.[6]

Handover adalah proses memutuskan suatu koneksi yang lama dan menggantikannya dengan koneksi yang baru dimana pengguna itu berada yang kemudian disebut sebagai sel tujuan. Umumnya handover dilakukan ketika kualitas sinyal yang diterima mobile daribase station berkurang di bawah batas tertentu.

Dari informasi mengenai kualitas sinyal radio yang diperoleh, dapat ditentukan kapan handover diperlukan ke sel lainnya. Pengetahuan mengenai alokasi ketersediaan sinyal radio pada sel tujuan dan pelepasan kanal yang tepat setelahhandoverselesai dilakukan sangatlah mendukung tingkat keberhasilan dari suatuhandover.

Ketika jaringan tidak berhasi membangun koneksi dengan sel tujuan maka handover tersebut dinyatakan gagal. Kegagalanhandover terjadi ketika tidak ada ketersediaan kanal baru di sel tujuan atau terjadinya dropped call. Dropped call terjadi ketika kualitas sinyal radio telah jatuh dibawah batas tertentu sebelum berhasil tersambung dengan sel tujuan dan sering terjadi pada sistem GSM.

(34)

2.4.1 JenisHandover

Ada beberapa jenis handover yaitu hard handover, soft handover dan softer handover. Proseshandoverdimulai ketika MS mendeteksi sinyal pilot yang secara signifikan lebih kuat dibandingkan dengan kanal trafik forward lain yang ditujukan kepadanya. MS tersebut akan mengirimkan pesanpilot measurementke base station kandidat dengan sinyal terkuat sekaligus menginstruksikan untuk memulai proses handover. Cell tersebut akan mengirimkan pesan handover directionke MS, mengarahkan untuk melakukanhandover.Setelah mengeksekusi pesanhandovertersebut, MS akan mengirimkan pesanhandover completionpada kanal trafik yang baru. Perbedaan dari masing-masing jenishandover[6]:

a. Hard Handover

Hard handoverterjadi pada dua frekuensi yang berbeda. Pada hard handoverini, terjadi proses “break before make” yang berarti hubungan mobile station dengan base station yang lama harus diputuskan terlebih dahulu sebelum membangun hubungan kembali dengan base station yang baru. Hard handover dapat dilakukan pada sistem komunikasi analog, sistem FDMA (Frequency Division Multiple Access), sistem TDMA (Time Division Multiple Access), dan sistem OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access).

b. Soft Handover

Pada soft handover terjadi proses “make before break” yang berarti mobile station harus membangun hubungan dengan base station yang baru terlebih dahulu sebelum memutuskan hubungan dengan base station yang lama. Soft handover dapat dilakukan pada sistem CDMA (Code Division Multiple Access)

(35)

karena handover pada sistem CDMA terjadi antara dua code channel yang berbeda bukan dua frekuensi yang berbeda.

c. Softer Handover

Softer Handover hanya terjadi di antar sektor pada base station yang melayani mobile station. Softer handover merupakan proses “make before break” menggunakan perbedaan duacode channel.

2.4.2 KeputusanHandover

Dalam kehidupan sehari-hari sering terjadi suatu mobile yang sedang melakukan panggilan bergerak menjauhi base station yang sedang melayaninya. Begitumobilebergerak menuju batas terluar dari area cakupan yang dilayanibase station maka kualitas dan kuat sinyal yang diterima oleh mobile akan menurun. Pada saat yang sama, ketika mobile berada di batas terluar dari cell, mobile tersebut menerima sinyal yang lebih kuat dari base station di sekitarnya. Pada tahap ini kontrol dari mobile akan dialihkan ke base station baru, peristiwa ini disebut jugahandover.Terdapat beberapa jenis keputusanhandoverdalam sistem seluler yaitu[3]:

1. Network Controlled Handover (NCHO)

NCHO digunakan pada generasi pertama sistem seluler seperti Advanced Mobile Phone System (AMPS)dimana pusatswitching mobilebertanggung jawab terhadap seluruh keputusan handover. Pada NCHO, jaringan melayani pengukuran kuat sinyal yang diperlukan dan pelaksanaan handover sangat bergantung pada padatnya trafik.

(36)

2. Mobile Assisted Handover (MAHO)

Pada NCHO beban dari jaringan akan sangat berat karena jaringan menangani seluruh keputusan handover sendiri. Untuk mengurani beban pada jaringan, pada sistem MAHO mobile bertanggung jawab untuk melakuan pengukuran kuat sinyal yang diterima dan mengirimkannya kepada base station. Dengan berdasarkan pada pengukuran yang diterima, base station atau MSC(Mobile Switching Center) akan memutuskan apakah handover akan dilakukan atau tidak. Sistem MAHO digunakan pada sistem GSM (Global System for Mobile Communication).Pelaksanaanhandoverakan berlangsung selama satu detik.

3. Mobile Controlled Handover (MCHO)

Pada sistem MCHO, peran dari mobile diperbanyak dengan memberikan fungsi kontrol pada mobile. Mobile dan base station bersama-sama melakukan pengukuran dan base stationakan mengirimkan hasil pengukuran kepada mobile. Kemudian mobile akan memutuskan kapan dilakukan handover berdasarkan informasi yang diterima daribase station. Sistem MCHO digunakan pada DECT (Digital European Cordless Telephone) dengan lama pelaksanaan handover selama 100-500 milisekon.

2.4.3 Jenis-jenis AlgoritmaHard Handover

Hard handover terjadi ketika koneksi dengan BS yang lama terputus sebelum koneksi dengan BS yang baru dibangun. Sinyal yang diterima dapat dirata-ratakan untuk menghilangkan fluktuasi yang cepat dari multipath alami pada lingkungan propagasi radio. Gambar 3.1 menunjukkan sebuah MS bergerak

(37)

dari base stationyang lama (BS1) kebase stationyang baru (BS2) dan melewati base station yang berada di antara BS1 dan BS2. Kuat sinyal rata-rata dari BS1 menurun ketika MS menjauh dari BS1. Kuat sinyal rata-rata dari BS2 meningkat ketika MS mendekati BS2. Sedangkan kuat sinyal rata-rata dari BS3 meningkat pada pertengahan dari jalur yang dilalui oleh MS. Melalui Gambar 2.5 , beberapa pendekatan akan dijelaskan sebagai berikut[10] :

a. Relative signal strength, selalu memilih sinyal terkuat yang diterima dari BS. Keputusan berdasarkan pada rata-rata pengukuran sinyal terima. Pada Gambar 2.5,handoverakan terjadi pada posisi A. Karena adanya fluktuasi sinyal yang diterima maka metode ini terlihat menimbulkan terlalu banyak handover yang tidak penting ketika sinyal dari BS sekarang masih memadai. Handover yang tidak perlu ini disebut juga sebagai efek ping-pongyang membuat beban dan biaya dari trafik bertambah.

b. Relative signal strength dengan threshold, membolehkan user untuk handover hanya jika sinyal BS sekarang cukup lemah (kurang dari threshold) dan sinyal dari BS lain lebih kuat dari sinyal BS sekarang. Jika threshold lebih rendah dari nilai T2pada Gambar 2.5, MS akan menunda handover sampai kuat sinyal sekarang melewati threshold pada posisi B. Pada kasus T2, penundaan mungkin cukup lama karena MS bergerak jauh ke dalam sel baru. Hal ini mengurangi kualitas link komunikasi dan dapat mengakibatkan drop call. Selain itu, hal ini menyebabkan interferensi tambahan kepada co-channel user. Sehingga skema ini dapat menimbulkan area cakupan sel yang tumpang tindih.

(38)

c. Relative signal strength dengan hysteresis, membolehkan user untuk handover hanya jika BS baru cukup lebih kuat daripada BS sekarang sebesar nilaihysteresisyang sudah ditetapkan. Pada kasus ini, apabila MS saat ini dikelola oleh BS1 maka handover akan terjadi pada titik C dan apabila MS dikelola oleh BS3 maka handover akan terjadi pada titik E. Teknik ini mencegah “efek ping-pong”, yaitu handover yang terjadi berulang kali di antara base stationakibat fluktuasi yang cepat pada kuat sinyal terima daribase stationyang ada.

d. Relative signal strength dengan hysteresis dan threshold, meng-handoverkanuserke BS baru hanya jika kuat sinyal sekarang jatuh / turun di bawahthresholddan BS target lebih kuat daripada BS sekarang dengan hysteresis marginyang diberikan. Pada Gambar 2.5,handoverakan terjadi pada titik D jikathresholdyang digunakan T2.

Gambar 2.5Pergerakan MS dari BS1 ke BS2 melewati BS3

Hysteresis Kuat Sinyal

Pilot (dB)

Jarak T1

(39)

e. Teknik prediksi, keputusan handover berdasarkan pada perkiraan nilai kuat sinyal terima untuk waktu berikutnya. Sebuah teknik yang telah diusulkan dan disimulasikan untuk menunjukkan hasil yang lebih baik, pada pengurangan jumlah handover yang tidak penting, daripada metode relative signal strengthbaik dengan atau tanpahysteresisdanthreshold. f. Penggunaan pendekatan nonstandard untuk mekanisme handover seperti

neural network, fuzzy logic, uji hypotesis, dynamic programming dan lain-lain.

Pada Tugas Akhir ini, akan dibahas tiga pendekatan nonstandard yaitu Suboptimal Signal Degradation Handover (SDH), Suboptimal Delay Handover (DH)danSuboptimal Delay Handover Signal Degradation (DHSD).

(40)

BAB III

METODE PENGUJIAN

3.1 Persiapan Penelitian

Sumber penelitian diperoleh dari studi literatur, yaitu: jurnal-jurnal internasional dan ebook. Alat yang digunakan dalam melakukan simulasi yaitu: laptop dan software Matlab R2011b. Penelitian mengenai algoritma handover memerlukan level kuat sinyal yang diterima oleh BTS. Untuk memperoleh level kuat sinyal yang sama seperti nilai aslinya digunakan rumus kuat sinyal terima yang terdapat pada jurnal dan kemudian dirata-ratakan dengan metodewindowing untuk menghasilkan sinyal yang lebih halus.

Pengukuran level kuat sinyal dilakukan dengan menentukan posisi mobile dan posisi BTS, pada simulasi ini posisi mobile berada tepat di tengah dari sel yang dikelola oleh BTS1 kemudian mobile akan bergerak dengan lintasan lurus menuju BTS2 dan melewati BTS3 yang berada di tengah. Sesudah diperoleh kuat sinyal yang menyerupai nilai asli dari ketiga BTS maka selanjutnya sinyal akan diproses ke dalam algoritma Suboptimal Signal Degradation Handover, Delay Handover dan Delay Handover Signal Degradation. Hasil proses dari setiap algoritma kemudian akan dibandingkan berdasarkan parameter yang telah ditetapkan yaitu : nilai sinyal degradasi,nilaidelaydan banyaknyahandoveryang terjadi. Tahapan dalam melakukan simulasi dapat dilihat pada diagram blok seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.1.

Level kuat sinyal terima

Metode

handover

Parameter kinerja

(41)

3.2 Level Kuat Sinyal Terima (RSS)

Model yang digunakan dalam Tugas Akhir ini adalah kuat sinyal pilot yang diterima dari ketiga BTS kemudian diukur berdasarkan algoritma yang telah ditetapkan. Kuat sinyal pilot yang diterima dari BTS-i berdasarkan fungsi waktu dapat dituliskan sebagai persamaan 3.1 :[4]

(3.1) Dimana (dBm) adalah daya pilot lokal rata-rata pada waktu k dan (dBm) adalah shadow fading pada waktu k. Daya pilot lokal rata-rata bervariasi log-linier dengan jarak dari BS-i, adalah daya yang ditransmisikan oleh BSidan eksponenpath loss.

Shadow fadingdimodelkan dengan persamaan (3.2) sebagai berikut:\ (3.2) dimana W(0,1) adalah variabel random normal yang dipendekkan (truncated), adalah standar deviasi dan adalah koefisien korelasi dari , yaitu pada persamaan 3.3.

(3.3) dimana v adalah kecepatan MS, ts adalah waktu pencuplikan, dan adalah korelasi jarakshadow fading[12][13].

Hasil pengukuran kuat sinyal kemudian dirata-ratakan untuk menghilangkan efek dari shadow fading. Metode yang digunakan dalam

(42)

merata-(3.4) dimana; adalah kuat sinyal terima yang telah dirata-ratakan dan adalah kuat sinyal sebelum proses perataan. M adalah jumlah sampel dan Wm adalah besar window yang digunakan untuk mensampling. Nilai dari Wm = 1 untuk semua n jika metode yang digunakan adalah metode segi empat (rectangular), sedangkan untuk metode eksponensial nilai Wmsesuai dengan persamaan 3.5

(3.5) dimana Q adalah adalah parameter bentuk tambahan.

3.3 MetodeHandover

Pada Tugas Akhir ini akan dianalisis algoritma suboptimal handover. Dalam algoritmasuboptimal handoverterdapat tiga parameter penting yang harus dikontrol untuk memperoleh hasil yang optimal, yaitu jumlah degradasi sinyal yang terjadi , jumlah handover yang terjadi dan jumlah delay yang terjadi . Ketiga parameter dapat dilihat dari persamaan 3.6 , 3.7 dan 3.8 [4][5]

. (3.6)

(3.7) (3.8) Degradasi sinyal adalah suatu kondisi dimana kuat sinyal yang diterima dari BTS yang sedang melayani berada dibawah nilai threshold . Tujuan dari algoritma suboptimal handoverini adalah untuk meminimalkan fungsi cost yang

(43)

(3.9) (3.10) (3.11) Dimana dan adalah parameter parameter tradeoff non negatif dalam algoritma suboptimal handover yang merupakan fungsi daya yang ditambahkan ke dalam sistem untuk memaksimalkan kualitas link.dan adalah delay costyang terupdate, seperti persamaan 3.12.

(3.12) dengan parameter , sebagai cost variabel terhadap delay berdasarkan seberapa jauh BTS yang melayani dari titik pertengahan. Dapat dilihat bahwa optimisasi dari masalah ini dapat diatasi dengan menggunakan metode pemrograman dinamik. Namun solusi optimal yang diperoleh tidak praktis karena pada prakteknya pergerakan darimobiletidak dapat diketahui lebih lanjut. Dengan membuat batasan pengambilan keputusan berdasarkan waktu dan maka solusi suboptimal dapat diperoleh. Algoritma suboptimal handover dibagi menjadi tiga yaitu Suboptimal Signal Degradation-Handover (DH), Suboptimal Delay-Handover (DH), dan Suboptimal Delay-Handover-Signal Degradation (DHSD).

3.3.1 AlgoritmaSignal Degradation-Handover (SDH)

Algoritma Signal Degradation-Handover (SDH) menganalisa tradeoff yang terjadi antara kualitas panggilan dengan jumlah handover. Untuk itu pada algoritma ini harus diminimalkan biaya ekspektasi dari nilai dan seperti

(44)

(3.13) (3.14) dimana dan menotasikan nilai ekspektasi dari stokastik variabel , dan probabilitas dari kejadian . Untuk itu algoritma ini bertujuan memilih keputusan dari fungsi sehingga diperoleh tradeoff terbaik dari ] dan . Masalah ini dapat diatasi dengan menggunakan pemrograman dinamis. Untuk memperoleh solusi optimal, definisikan sesuai persamaan 3.15 dan 3.16.

(3.15) dan

(3.16) Jika didefinisikan lebih jauh, maka akan diperoleh persamaan 3.17.

(3.17) kemudian dapat dilihat bahwa cost optimum adalah sama dengan . Sekarang dengan pemrograman dinamis dapat diperoleh fungsi keputusan optimum yaitu pada persamaan 3.18.

(3.18) dan untuk maka menjadi persamaan 3.19.

(45)

solusi pada persamaan 3.19 hanya bisa digunakan sebagai perbandingan, karena pada prakteknya pergerakan darimobiletidak dapat diketahui lebih lanjut. Dengan membatasi proses pengambilan keputusan dengan dan maka solusi suboptimal dapat diperoleh pada persamaan 3.20.

(3.20)

dimana adalah informasi yang tersedia pada waktu . Karena kondisional distribusi dari diberikan dan adalahGaussian, probabilitas dari persamaan 3.20 secara keseluruhan ditentukan oleh means dan variances seperti pada persamaan 3.21 dan 3.22.

(3.21) (3.22) Peraturan pengambilan keputusan suboptimal yang kemudian disebut sebagai algoritma suboptimal Signal Degradation-Handover (SDH) dapat ditulis sebagai persamaan 3.23.

(3.23)

dimana:

(46)

Berdasarkan Persamaan 3.23, maka metode suboptimal SDH untuk inisiasi handoverpada 3 BTS, yaitu :

1. Mengasumsikan keadaan sebelumnya menangani M a. Syarathandover: →

b. Syarathandover: →

2. Mengasumsikan keadaan sebelumnya menangani MS a. Syarathandover: →

b. Syarathandover: →

3. Mengasumsikan keadaan sebelumnya menangani MS a. Syarathandover: →

b. Syarathandover: →

Dimana:

: fungsi dari pada sampel ke- .

(47)

3.3.2 AlgoritmaSuboptimal Delay-Handover (DH)

Algoritma Suboptimal Delay-Handover (DH) menganalisa tradeoff yang terjadi antara delay handover dengan jumlahhandover. Cost yang terjadi karena banyaknya jumlah handover menggunakan nilai yang sama dengan algoritma suboptimal SDH. Untuk cost yang terjadi karena banyaknya delay, digunakan variabel cost yang bergantung pada seberapa jauh jarak yang ditempuh mobile dari BTS yang dikehendaki yaitu sesuai dengan persamaan 3.12. Untuk menemukan solusi dari permasalahan ini, harus ditemukan nilai cost minimum dari . Dimanacadalah parametertradeoff nonnegative.[4][5]

Untuk mendapatkan solusinya maka digunakan pemrograman dinamis,

definisikan untuk sebagai

dan

dimana

kemudian tentukan seperti di persamaan 3.17. Fungsi pengambilan keputusan optimum diperoleh sebagai persamaan 3.24.

(3.24) dan untuk diperoleh persamaan 3.25.

(48)

(3.25) Solusi 3.25 adalah solusi pemrograman dinamis yang tidak praktis untuk diimplementasikan, tapi karena proses pengambilan keputusan dibatasi untuk nilai k dan , yang merupakan solusi suboptimal, dan merupakan algoritma Suboptimal Delay-Handover (DH)seperti pada persamaan 3.26.

(3.26) Berdasarkan Persamaan 3.26, maka metode suboptimal DH untuk inisiasi handoverpada 3 BTS, yaitu :

1. Mengasumsikan keadaan sebelumnya menangani MS a. Syarathandover: →

b. Syarathandover: →

2. Mengasumsikan keadaan sebelumnya menangani MS a. Syarathandover: →

b. Syarathandover: →

3. Mengasumsikan keadaan sebelumnya menangani MS a. Syarathandover: →

(49)

b. Syarathandover: →

Dimana:

: fungsi dari pada sampel ke- .

Handover : → menyatakanhandoverterjadi dari ke .

3.3.3 AlgoritmaDelay-Handover-Signal Degradation-Handover (DHSD) Algoritma suboptimal DH menyediakan nilai tradeoff delay handover terbaik, akan tetapinoiseyang timbul dari sistem menurunkan kualitas dari sinyal (signal degradation) sedangkan algoritma suboptimal SDH menyediakan nilai tradeoff kualitas sinyal terbaik namun mengalami delay handover yang cukup lama. Oleh karena itu diperlukan algoritma yang menyediakan nilai tradeoff terbaik dari ketiga parameter . Solusi suboptimal DHSD dapat diperoleh dari persamaan 3.27.[4][5]

(3.27)

Dapat dilihat persamaan DHSD ini berubah menjadi algoritma SDH jika nilai adalah nol dan dapat berubah menjadi algoritmaDHapabila nilai adalah nol. Hal ini harus diperhatikan apabila algoritma DHSDdigunakan pada keadaan dengan nilai parameter yang berbeda-beda.

(50)

1. Mengasumsikan keadaan sebelumnya menangani MS a. Syarathandover: →

b. Syarathandover: →

2. Mengasumsikan keadaan sebelumnya menangani MS a. Syarathandover: →

b. Syarathandover: →

3. Mengasumsikan keadaan sebelumnya menangani MS a. Syarathandover: →

b. Syarathandover: →

Dimana:

: fungsi dari pada sampel ke- . : fungsi dari pada sampel ke- .

(51)

3.4 Parameter KinerjaHandover

Parameter kinerja darihandoverdapat dijabarkan sebagai berikut:

a. Link Degradation, yaitu peluang kuat sinyal dari BTS yang sedang melayani mobile jatuh di bawah nilai threshold dan ini menyebabkan turunnya kualitas link dari suatu panggilan. Nilai link degradation dapat dihitung dengan persamaan 3.13

b. Delay,adalah jarak tunda mobile karena tidak dilayani oleh BTS terdekat dari posisi mobile. Pada Gambar 3.2 dapat dilihat mobile telah melintas sejauh d dari area terluar dari BTS1, dimana mobile telah berada di area sel dari BTS2 dan seharusnya dilayani oleh BTS2.

Gambar 3.2Delayyang terjadi padamobilesejauhd c. JumlahHandoveradalah banyaknyahandoveryang terjadi.

BTS1 BTS2

(52)

BAB IV

ANALISIS KINERJA ALGORITMASUBOPTIMAL HANDOVER PADA SISTEM KOMUNIKASI WIRELESS

4.1 Rancangan Sistem

Sistem yang akan dibuat dapat dilihat pada Gambar 4.1. Pada model ini terdapat tiga BTS yang terpisah sejauh jarak D dan masing-masing akan memancarkan kuat sinyal yang sama sebesar P. Ketiga BTS diasumsikan berada tepat di tengah-tengah dari sel segienam heksagonal yang merupakan pancaran sinyal yang dibangkitkan BTS. Pada prakteknya area cakupan dari BTS tidaklah mutlak merupakan segienam, namun merupakan bentuk tidak beraturan yang hampir menyerupai segienam. MS akan bergerak dengan kecepatan konstanvdari titik tengah BTS1 menuju BTS2 melewati BTS3 dan setiap jarak 1 meter MS akan mensampling kuat sinyal yang diterima dari ketiga BTS.

Gambar 4.1Model sistem

P t

BTS1

D BTS2

BTS3

P t

t D

(53)

Dengan mengasumsikan jarak setiap BTS adalah 2000 meter, kuat sinyal yang dibangkitkan disetiap titik sampel sepanjang seluruh lintasan yang merupakan jalur MS bergerak, yaitu: , dimana merupakan kuat sinyal yang dipancarkan oleh masing-masing BTS sedangkan merupakan eksponen path lossyang terjadi di sepanjang lintasan , merupakan jarak MS (meter) pada sampel ke- terhadap ; adalah distribusi Gaussian yang merepresentasikan efek shadowing.

=30 meter menyatakan korelasi jarak shadowing; menyatakan kecepatan MS; menyatakan waktu setiap titik sinyal disampel; menyatakan standar deviasi shadow fading. Dari parameter tersebut dapat dilihat pada Gambar 4.2 kuat sinyal yang diterima MS dari ketiga BTS.

(54)

4.2 Proses Simulasi

Simulasi yang akan dijalankan terlihat pada Gambar 4.3. Flow chart dibuat berdasarkan pada proses utama yang dilakukan oleh sistem.

Gambar 4.3Flow chart simulasi BangkitkanShadow Fading

danpath loss

Hitung dan Rata-ratakan kuat sinyal terima

Bandingkan dengan algoritma dan hitung

parameter kinerja INPUT:

 NilaiCostpada algoritma SDH

 NilaiCostdan parameter pada algoritma DH

NilaiCost1danCost2pada algoritma DHSD

START

END

OUTPUT:

 Jumlahhandover

 Lajulink degradation

(55)

Simulasi sistem dilakukan dengan menggunakan bantuan software MATLAB versi 7.13.0.564 (R2011b). Simulasi dimulai dengan membangkitkan daya sinyal yang dipancarkan dikurang dengan path loss dan shadow fading. Sesudah itu daya sinyal diperhalus dengan metode windowing untuk mengurangi banyaknya riak dari sinyal. Karena bilangan yang dibangkitkan merupakan bilangan acak maka simulasi dilakukan sebanyak 300 kali. Kemudian daya sinyal yang diterima oleh MS akan dimasukkan ke dalam algoritma suboptimal handover yang terdiri dari SDH, DH, dan DHSD. Setiap kali simulasi akan dihitung parameter jumlah handover, laju link degradation dan lamanya delay kemudian rata-ratanya akan diambil sebagai hasil akhir.

4.3 Parameter Simulasi

Parameter yang digunakan dalam sistem dapat dilihat pada Tabel 4.1. Tabel 4.1Parameter simulasi sistem

D = 2000 m Jarak diantara dua BS yang bersebelahan µi= 105 dBm Daya transmisi BS

ηi=40 dBm Eksponen rugi rugi lintasan

σi=5 dB Standar deviasi shadow fading

v =5 m/s Kecepatan MS

=30 Korelasi jarak

ts=0.5s Waktu pencuplikan

(56)

4.4 Hasil Simulasi

4.4.1 Kinerja AlgoritmaSuboptimal Signal Degradation Handover (SDH) Pada simulasi algoritma Suboptimal SDH ini akan diamati tiga kinerja yaitu banyaknya jumlah handover yang terjadi, besarnya link degradation dan lamanya delay. Parameter yang divariasikan dari algoritma ini adalah nilai cost sedangkan nilai dan tetap. Dapat dilihat pada Gambar 4.4 dan Gambar 4.5 grafik perubahan nilai cost berpengaruh terhadap link degradation dan lamanyadelay.

Gambar 4.4Grafiklink degradationterhadap perubahan nilaicostpada algoritma Suboptimal SDH

Pada Gambar 4.4 diperlihatkan semakin besar nilai cost maka link degradationjuga semakin bertambah besar. Setelah nilai costmelewati 0,1 maka nilailink degradationmeningkat yang berarti pada algoritma SDH nilaicostharus di bawah 0,1 agar kinerjalink degradationtetap bagus.

(57)

Gambar 4.5Grafik jarakdelayterhadap perubahan nilaicostpada algoritmaSuboptimal SDH

Pada Gambar 4.5 diperlihatkan semakin besar nilai cost makadelay juga semakin bertambah besar. Setelah nilai cost melewati 0,1 maka nilai delay meningkat yang berarti pada algoritma SDH nilai cost harus di bawah 0,1 agar kinerjadelaytetap bagus.

Pada Tabel 4.2 diperlihatkan secara rinci setiap nilai dari perubahan cost terhadap jumlahhandover, besarnyalink degradationdan jarakdelay.

Tabel 4.2Pengaruh perubahan nilaicostpada algoritmaSuboptimal Signal Degradation Handover (SDH)

Cost Link Degradation Delay(meter) JumlahHandover

0,0015 _0,5703 ₄₈₉ 1

0,0025 _0,5703 ₄₈₉ 1

(58)

0,0080 _0,5707 ₄₉₁ 1

0,015 _0,5709 ₄₉₂ 1

0,025 _0,5712 ₄₉₃ 1

0,045 _0,5724 ₄₉₉ 1

0,065 _0,5726 ₅₀₀ 1

0,080 _0,5729 ₅₀₁ 1

0,15 _0,5838 ₅₆₈ 1

0,25 _0,5838 ₅₆₈ 1

0,45 _0,5841 ₅₆₉ 1

0,65 _0,5841 ₅₆₉ 1

0,80 _0,5843 ₅₇₀ 1

Pada Tabel 4.2 dapat dilihat bahwa semakin besar nilai cost maka link degradation dan lamanya delay akan semakin besar pula sedangkan handover hanya terjadi sekali saja karena selain itu sinyal masih dapat melayani MS dengan baik.

4.4.2 Kinerja AlgoritmaSuboptimal Delay Handoff (DH)

Pada simulasi algoritma Suboptimal DH ini akan diamati tiga kinerja yaitu banyaknya jumlah handoveryang terjadi, besarnyalink degradationdan lamanya delay. Parameter yang divariasikan dari algoritma ini adalah nilaicost sedangkan nilai dan tetap. Dapat dilihat pada Gambar 4.6 dan Gambar 4.7 grafik perubahan nilaicostberpengaruh terhadaplink degradationdan lamanyadelay.

(59)

Gambar 4.6Grafiklink degradationterhadap perubahan nilaicostpada algoritma Suboptimal DH

Pada Gambar 4.6 diperlihatkan semakin besar nilai cost maka link degradationjuga semakin bertambah besar.

Gambar 4.7Grafik jarakdelayterhadap perubahan nilaicostpada algoritmaSuboptimal DH

(60)

Tabel 4.3Pengaruh perubahan nilaicostpada algoritmaSuboptimal Delay Handover (DH)

Cost Link Degradation Delay(meter) JumlahHandover

0,0015 _0,5511 ₄ 1

0,0025 _0,5511 ₅ 1

0,0045 _0,5511 ₈ 1

0,0065 _0,5511 ₁₀ 1

0,0080 _0,5511 ₁₃ 1

0,015 _0,5511 ₂₂ 1

0,025 _0,5511 ₃₆ 1

0,045 _0,5513 ₆₄ 1

0,065 _0,5514 ₉₁ 1

0,080 _0,5514 ₁₁₂ 1

0,15 _0,5518 ₂₀₇ 1

0,25 _0,5552 ₃₃₈ 1

0,45 _0,5866 ₅₇₇ 1

0,65 _0,6592 ₇₈₁ 1

0,80 _0,7250 ₉₁₄ 1

Pada Tabel 4.3 dapat dilihat bahwa semakin besar nilai cost maka link degradation dan lamanya delay akan semakin besar pula sedangkan handover hanya terjadi sekali saja karena sinyal masih dapat melayani MS dengan baik.

(61)

4.4.3 Kinerja Algoritma Suboptimal Delay Handoff Signal Degradation (DHSD)

Pada simulasi algoritma Suboptimal DHSD ini akan diamati tiga kinerja yaitu banyaknya jumlah handover yang terjadi, besarnya link degradation dan lamanya delay.Parameter yang divariasikan dari algoritma ini adalah nilai cost-1 sedangkan nilai dan tetap. Dapat dilihat pada Gambar 4.8 dan Gambar 4.9 grafik perubahan nilai cost berpengaruh terhadap link degradation dan lamanyadelay.

Gambar 4.8Grafiklink degradationterhadap perubahan nilaicost-1pada algoritma Suboptimal DH

Pada Gambar 4.8 dapat dilihat pada nilai cost diatas 0,3 nilai link degradation meningkat dengan drastis. Nilai link degradation diharapkan lebih rendah karena itu nilaicostpada algoritma DH harus diminimalkan.

(62)

Gambar 4.9Grafik jarakdelayterhadap perubahan nilaicost-1pada algoritma Suboptimal DHSD

Pada Gambar 4.9 nilai cost diatas 0,4 cenderung statis di nilai 600 meter dan semakin kecil nilai cost maka delay juga menurun. Pada Tabel 4.4 diperlihatkan secara rinci setiap nilai dari perubahan cost terhadap jumlah handover, besarnyalink degradationdan lamanyadelay.

Tabel 4.4 Pengaruh perubahan nilai cost-1 pada algoritma Suboptimal Delay Handover Signal Degradation (DHSD)

Cost Link Degradation Delay(meter) JumlahHandover

0,0015 _0,5511 ₄ 1

0,0025 _0,5511 ₅ 1

0,0045 _0,5511 ₈ 1

0,0065 _0,5511 ₁₀ 1

(63)

0,015 _0,5511 ₂₂ 1

0,025 _0,5511 ₃₆ 1

0,045 _0,5513 ₆₄ 1

0,065 _0,5514 ₉₁ 1

0,080 _0,5514 ₁₁₂ 1

0,15 _0.5518 ₂₀₇ 1

0,25 _0.5552 ₃₃₈ 1

0,45 _0.5836 ₅₆₇ 1

0,65 _0.5843 ₅₇₀ 1

0,80 _0.6128 ₆₇₄ 1

Pada Tabel 4.4 dapat dilihat bahwa semakin besar nilai cost maka link degradation dan lamanya delay akan semakin besar pula sedangkan handover hanya terjadi sekali saja karena sinyal masih dapat melayani MS dengan baik.

4.5 Perbandingan Kinerja AlgoritmaSuboptimal Handover

Dari simulasi yang telah dilakukan akan dibuat perbandingan kinerja antara ketiga algoritma tersebut. Untuk mencari algoritma terbaik dapat dilihat nilai link degradation dan nilai delay yang terendah dari ketiganya. Kemudian satu per satu nilai dari algoritma dibandingkan dan dapat dilihat ratio yang terbaik. Pada Gambar 4.10 dapat dilihat perbandingan besarnya link degradation dari ketiga algoritma dan pada Gambar 4.11 diperlihatkan perbandingan besarnya delay.

(64)

Gambar 4.10Perbandingan ketiga algoritmasuboptimalberdasarkan nilailink degradation

Gambar 4.11Perbandingan ketiga algoritmasuboptimalberdasarkan nilailink degradation

(65)

Pada Gambar 4.10 dapat dilihat bahwa nilailink degradation yang paling rendah dan merupakan yang terbaik dihasilkan oleh algoritma DHSD yang merupakan gabungan dari kedua algoritma lainnya. Sedangkan algoritma DH memiliki nilai link degradation yang terbesar dan sesuai dengan teori bahwa algoritma DH rentan terhadap kualitas sinyal yang buruk.

Pada Gambar 4.11 dapat dilihat bahwa algoritma DHSD masih merupakan algoritma terbaik dengan nilai delay yang sangat rendah dibandingkan kedua algoritma lainnya. Sementara itu algoritma SDH memperoleh delay paling besar karena sesuai dengan teori bahwa algoritma SDH rentan terhadap delay yang lama. Pada Tabel 4.5 dan 4.6 diperlihatkan rasio perbandingan algoritma SDH dengan algoritma DHSD berdasarkan nilailink degradationdan nilaidelay. Tabel 4.5 Rasio perbandingan algoritma suboptimal SDH dengan DHSD

berdasarkanlink degradation

Cost

Link Degradation

SDH

Link Degradation

DHSD

Ratioperbandingan

0,0015 _0,5703 _0,5511 _3,486%

0,0025 _0,5703 _0,5511 _3,486%

0,0045 _0,5705 _0,5511 _3,522%

0,0065 _0,5707 _0,5511 _3,558%

0,0080 _0,5707 _0,5511 _3,558%

(66)

0,045 _0,5724 _0,5513 _3,833%

0,065 _0,5726 _0,5514 _3,848%

0,080 _0,5729 _0,5514 _3,887%

0,15 _0,5838 _0,5518 _5,815%

0,25 _0,5838 _0,5552 _5,152%

0,45 _0,5841 _0,5836 _0,08%

0,65 _0,5841 _0,5843 _-0,04%

0,80 _0,5843 _0,6128 _-4,64%

Dari Tabel 4.5 mengenai perbandingan link degradation dapat dilihat bahwa pada nilaicostyang lebih kecil algoritma DHSD memiliki rasio lebih besar daripada algoritma SDH. Hanya pada nilai cost 0,8 dan 0,65 algoritma SDH memperoleh link degradation lebih rendah daripada algoritma DHSD. Secara keseluruhan nilaicostalgorima DHSD memiliki performa lebih bagus.

Tabel 4.6 Rasio perbandingan algoritma suboptimal SDH dengan DHSD berdasarkandelay

Cost Delay SDH

(meter)

Delay DHSD (meter)

Ratio perbandingan

0,0015 ₄₈₉ ₄ _12125%

0,0025 ₄₈₉ ₅ _9680%

0,0045 ₄₉₀ ₈ _6025%

(67)

0,0080 ₄₉₁ ₁₃ _3676,92%

0,015 ₄₉₂ ₂₂ _2136,36%

0,025 ₄₉₃ ₃₆ _1269,44%

0,045 ₄₉₉ ₆₄ _679,688%

0,065 ₅₀₀ ₉₁ _449,451%

0,080 ₅₀₁ ₁₁₂ _347,321%

0,15 ₅₆₈ ₂₀₇ _174,396%

0,25 ₅₆₈ ₃₃₈ _68,0473%

0,45 ₅₆₉ ₅₆₇ _0,35273%

0,65 ₅₆₉ ₅₇₀ _-0,1754%

0,80 ₅₇₀ ₆₇₄ _-15,43%

Dari Tabel 4.6 dilihat bahwa algoritma DHSD memiliki rasio lebih besar daripada algoritma SDH. Pada Tabel 4.7 dan 4.8 diperlihatkan perbandingan algoritma DH dengan DHSD berdasarkan nilailink degradationdan nilaidelay. Tabel 4.7 Rasio perbandingan algoritma suboptimal DH dengan DHSD berdasarkanlink degradation

Cost Link Degradation DH

Link Degradation DHSD

Ratio perbandingan

0,0015 _0,5511 _0,5511 ₀

(68)

0,0065 _0,5511 _0,5511 ₀

0,0080 _0,5511 _0,5511 ₀

0,015 _0,5511 _0,5511 ₀

0,025 _0,5511 _0,5511 ₀

0,045 _0,5513 _0,5513 ₀

0,065 _0,5514 _0,5514 ₀

0,080 _0,5514 _0,5514 ₀

0,15 _0,5518 _0.5518 ₀

0,25 _0,5552 _0.5552 ₀

0,45 _0,5866 _0.5836 _0,5051%

0,65 _0,6592 _0.5843 _12,803%

0,80 _0,7250 _0.6128 _18,310%

Dari Tabel 4.7 dapat dilihat bahwa meskipun pada nilai cost yang rendah hasil yang diperoleh kedua algoritma hampir sama tapi padacostyang lebih tinggi algoritma DHSD memiliki rasio lebih besar daripada algoritma DH.

Tabel 4.8 Rasio perbandingan algoritma suboptimal DH dengan DHSD berdasarkandelay

Cost Delay DH

(meter)

Delay DHSD (meter)

Ratio perbandingan

0,0015 ₄ ₄ ₀

(69)

0,0045 ₈ ₈ ₀

0,0065 ₁₀ ₁₀ ₀

0,0080 ₁₃ ₁₃ ₀

0,015 ₂₂ ₂₂ ₀

0,025 ₃₆ ₃₆ ₀

0,045 ₆₄ ₆₄ ₀

0,065 ₉₁ ₉₁ ₀

0,080 ₁₁₂ ₁₁₂ ₀

0,15 ₂₀₇ ₂₀₇ ₀

0,25 ₃₃₈ ₃₃₈ ₀

0,45 ₅₇₇ ₅₆₇ _1,7635

0,65 ₇₈₁ ₅₇₀ _37,017%

0,80 ₉₁₄ ₆₇₄ _35,608%

Dari Tabel 4.8 dapat dilihat bahwa meskipun pada nilai cost yang rendah hasil yang diperoleh kedua algoritma hampir sama tapi padacostyang lebih tinggi algoritma DHSD memiliki rasio lebih besar daripada algoritma DH dengan nilai delayyang tidak terlalu besar.

4.6 Perbandingan BTS dalam melayanimobile

Untuk melihat perbandingan setiap BTS dalam melayani mobile maka perlu diperhatikan jarak dimanamobilemengalamihandoverdalam lintasan yang dilaluinya.Handoveryang terjadi pada setiap algoritma berbeda-beda, oleh karena

(70)

akan ditunjukkan jarak minimum terjadinyahandoverpada setiap algoritma untuk menghitung perbandingan BTS terhadap mobile. Pada simulasi yang dilakukan, BTS3 tidak dapat melayani mobile karena sinyal yang dihasilkan hanya kuat sesaat dan tidak cukup kuat untuk melayani mobile dalam jarak yang lebih jauh karena itu BTS3 hanya berfungsi sebagai pengetes terhadap algoritma suboptimal apakah sinyal kuat sesaat yang dihasilkan BTS3 dapat menyebabkan handover yang kemudian menyebabkan tingginya biaya pada sistem. Pada Gambar 4.12 dapat dilihat handoveryang terjadi algoritma Suboptimal SDHberada pada jarak 489 meter.

Gambar 4.12 Ratio BTS yang melayani mobile pada algoritma Suboptimal SDH

Untuk itu perbandingan antara BTS1 dan BTS2 adalah: BTS1 = (1489/2000) x 100% = 74,45%

(71)

Pada Gambar 4.13 dapat dilihat handover yang terjadi algoritma Suboptimal DH danDHSD yang memiliki nilai miimum sama yaitu berada pada jarak minimumnya 4 meter.

Gambar 4.13 Ratio BTS yang melayani mobile pada algoritma Suboptimal DHdanDHSD

Untuk itu perbandingan antara BTS1 dan BTS2 adalah: BTS1 = (1004/2000) x 100% = 50,2%

BTS2 = (996/2000) x 100% = 49,8%

Jika nilaicost yang digunakan rendah dan menyebabkanhandover terjadi terlalu cepat maka algoritma yang digunakan kurang bagus karena sinyal yang sedang melayanimobilemasih cukup kuat. Sehingga perlu diperhatikan nilai cost yang akan digunakan dalam sistem.

(1)

delay_SDH_rata(x,:)=(1/ulang)*sum(sum(delay_SDH')); end

%===================================================================== =============

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %METODE SUBOPTIMAL DH% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

% rho=[0.001,0.025,0.065,0.1,0.3,0.6,0.7]; rho=0.3

;

for w=1:length(rho) for x=1:ulang

for y=1:D-1

Rfunc1(x,y)=rho(w).^(2*(D-y)./D); Rfunc2(x,y)=rho(w).^(2*(D-(D-y))./D); Rfunc3(x,y)=rho(w).^(2*(D-sqrt(((D/2)-d(1,y)).^2+((3/sqrt(3))-(D/2)).^2))./D);

end end

BTS= [1;2;3];

S_rata_DH=[SinyalRata1(:,1) zeros(ulang,D-1)];

BTS_kontrol_DH=[BTS(1)*ones(ulang,1) zeros(ulang,D-1)]; Uk_DH=zeros(ulang,D );

delay_DH=[];

c_DH=[0.0015,0.0025,0.0045,0.0065,0.008,0.015,0.025,0.045,0.065,0.08,0 .15,0.25,0.45,0.65,0.8];

for x=1:length(c_DH) for y=1:ulang

for z=2:D

if BTS_kontrol_DH(y,z-1)==BTS(1)

if Rfunc1(y,z-1)>Rfunc2(y,z-1)+c_DH(x) && Rfunc2(y,z-1)+c_DH(x)<Rfunc3(y,z-1)+c_DH(x)

S_rata_DH(y,z)=SinyalRata2(y,z); BTS_kontrol_DH(y,z)=BTS(2); Uk_DH(y,z)=1;

delay_DH(y,z)=z-(D/2);

elseif Rfunc1(y,z-1)>Rfunc3(y,z-1)+c_DH(x) && Rfunc3(y,z-1)+c_DH(x) < Rfunc2(y,z-1)+c_DH(x)

S_rata_DH(y,z)=SinyalRata3(y,z); BTS_kontrol_DH(y,z)=BTS(3); Uk_DH(y,z)=1;

delay_DH(y,z)=z-(D/2); else

S_rata_DH(y,z)=SinyalRata1(y,z); BTS_kontrol_DH(y,z)=BTS(1); Uk_DH(y,z)=0;

(2)

end

elseif BTS_kontrol_DH(y,z-1)==BTS(2)

if Rfunc2(y,z-1)>Rfunc1(y,z-1)+c_DH(x) && Rfunc1(y,z-1)+c_DH(x)<Rfunc3(y,z-1)+c_DH(x)

S_rata_DH(y,z)=SinyalRata1(y,z); BTS_kontrol_DH(y,z)=BTS(1); Uk_DH(y,z)=1;

delay_dDH(y,z)=z-(D/2);

elseif Rfunc2(y,z-1)>Rfunc3(y,z-1)+c_DH(x) && Rfunc3(y,z-1)+c_DH(x)<Rfunc1(y,z-1)+c_DH(x)

S_rata_DH(y,z)=SinyalRata3(y,z); BTS_kontrol_DH(y,z)=BTS(3); Uk_DH(y,z)=1;

delay_DH(y,z)=z-(D/2); else

S_rata_DH(y,z)=SinyalRata2(y,z); BTS_kontrol_DH(y,z)=BTS(2); Uk_DH(y,z)=0;

delay_DH(y,z)=0; end

else

if Rfunc3(y,z-1)>Rfunc1(y,z-1)+c_DH(x) && Rfunc1(y,z-1)+c_DH(x)<Rfunc2(y,z-1)+c_DH(x)

S_rata_DH(y,z)=SinyalRata1(y,z); BTS_kontrol_DH(y,z)=BTS(1); Uk_DH(y,z)=1;

delay_DH(y,z)=z-(D/2);

elseif Rfunc3(y,z-1)>Rfunc2(y,z-1)+c_DH(x) && Rfunc2(y,z-1)+c_DH(x)<Rfunc1(y,z-1)+c_DH(x)

S_rata_DH(y,z)=SinyalRata2(y,z); BTS_kontrol_DH(y,z)=BTS(2); Uk_DH(y,z)=1;

delay_DH(y,z)=z-(D/2); else

S_rata_DH(y,z)=SinyalRata3(y,z); BTS_kontrol_DH(y,z)=BTS(3); Uk_DH(y,z)=0;

delay_DH(y,z)=0; end

end end

LD_DH=qfunc((-threshold+S_rata_DH)/tao); end

LD_DH_rata(x,:)=1/ulang*sum(mean(LD_DH')); Uk_DH_rata(x,:)=1/ulang*sum(sum(Uk_DH')); delay_DH_rata(x,:)=1/ulang*sum(sum(delay_DH')); end

end

%===================================================================== ==================

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %METODE SUBOPTIMAL DHSD% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %Nilai Cost

(3)

c1_DHSD=[0.0015,0.0025,0.0045,0.0065,0.008,0.015,0.025,0.045,0.065,0.0 8,0.15,0.25,0.45,0.65,0.8];

c2_DHSD=[0.3]; rho_DHSD=[0.3]; for x=1:ulang

for y=1:D-1

Rfunc1_DHSD(x,y)=rho_DHSD^(2*(D-y)/D); Rfunc2_DHSD(x,y)=rho_DHSD^(2*(D-(D-y))/D); Rfunc3_DHSD(x,y)=rho_DHSD^(2*(D-sqrt(((D/2)-d(1,y))^2+((3/sqrt(3))-(D/2))^2))/D);

end end

BTS= [1;2;3];

S_rata_DHSD=[SinyalRata1(:,1) zeros(ulang,D-1)];

BTS_kontrol_DHSD=[BTS(1)*ones(ulang,1) zeros(ulang,D-1)]; Uk_DHSD=zeros(ulang,D );

delay_DHSD=[];

for w=1:length(c1_DHSD) for x=1:length(c2_DHSD)

for y=1:ulang for z=2:D

if BTS_kontrol_DHSD(y,z-1)==BTS(1)

if (c2_DHSD(x)*Z1(y,z-1))+Rfunc1_DHSD(y,z-1) > c1_DHSD(w)+(c2_DHSD(x)*Z2(y,z-1))+Rfunc2_DHSD(y,z-1) &&

c1_DHSD(w)+(c2_DHSD(x)*Z2(y,z-1))+Rfunc2_DHSD(y,z-1) < c1_DHSD(w)+(c2_DHSD(x)*Z3(y,z-1))+Rfunc3_DHSD(y,z-1)

S_rata_DHSD(y,z)=SinyalRata2(y,z); BTS_kontrol_DHSD(y,z)=BTS(2); Uk_DHSD(y,z)=1;

delay_DHSD(y,z)=z-(D/2);

elseif (c2_DHSD(x)*Z1(y,z-1))+Rfunc1_DHSD(y,z-1) > c1_DHSD(w)+(c2_DHSD(x)*Z3(y,z-1))+Rfunc3_DHSD(y,z-1) &&

c1_DHSD(w)+(c2_DHSD(x)*Z3(y,z-1))+Rfunc3_DHSD(y,z-1) < c1_DHSD(w)+(c2_DHSD(x)*Z2(y,z-1))+Rfunc2_DHSD(y,z-1)

S_rata_DHSD(y,z)=SinyalRata3(y,z); BTS_kontrol_DHSD(y,z)=BTS(3); Uk_DHSD(y,z)=1;

delay_DHSD(y,z)=z-(D/2); else

S_rata_DHSD(y,z)=SinyalRata1(y,z); BTS_kontrol_DHSD(y,z)=BTS(1); Uk_DHSD(y,z)=0;

delay_DHSD(y,z)=0; end

elseif BTS_kontrol_DHSD(y,z-1)==BTS(2)

if (c2_DHSD(x)*Z2(y,z-1))+Rfunc2_DHSD(y,z-1) > c1_DHSD(w)+(c2_DHSD(x)*Z1(y,z-1))+Rfunc1_DHSD(y,z-1) &&

c1_DHSD(w)+(c2_DHSD(x)*Z1(y,z-1))+Rfunc1_DHSD(y,z-1) < c1_DHSD(w)+(c2_DHSD(x)*Z3(y,z-1))+Rfunc3_DHSD(y,z-1)

S_rata_DHSD(y,z)=SinyalRata1(y,z); BTS_kontrol_DHSD(y,z)=BTS(1); Uk_DHSD(y,z)=1;

(4)

elseif (c2_DHSD(x)*Z2(y,z-1))+Rfunc2_DHSD(y,z-1) > c1_DHSD(w)+(c2_DHSD(x)*Z3(y,z-1))+Rfunc3_DHSD(y,z-1) &&

c1_DHSD(w)+(c2_DHSD(x)*Z3(y,z-1))+Rfunc3_DHSD(y,z-1) < c1_DHSD(w)+(c2_DHSD(x)*Z1(y,z-1))+Rfunc1_DHSD(y,z-1)

S_rata_DHSD(y,z)=SinyalRata3(y,z); BTS_kontrol_DHSD(y,z)=BTS(3); Uk_DHSD(y,z)=1;

delay_DHSD(y,z)=z-(D/2); else

S_rata_DHSD(y,z)=SinyalRata2(y,z); BTS_kontrol_DHSD(y,z)=BTS(2); Uk_DHSD(y,z)=0;

delay_DHSD(y,z)=0; end

else

if (c2_DHSD(x)*Z3(y,z-1))+Rfunc3_DHSD(y,z-1) > c1_DHSD(w)+(c2_DHSD(x)*Z1(y,z-1))+Rfunc1_DHSD(y,z-1) &&

c1_DHSD(w)+(c2_DHSD(x)*Z1(y,z-1))+Rfunc1_DHSD(y,z-1) < c1_DHSD(w)+(c2_DHSD(x)*Z2(y,z-1))+Rfunc2_DHSD(y,z-1)

S_rata_DHSD(y,z)=SinyalRata1(y,z); BTS_kontrol_DHSD(y,z)=BTS(1); Uk_DHSD(y,z)=1;

delay_DHSD(y,z)=z-(D/2);

elseif (c2_DHSD(x)*Z3(y,z-1))+Rfunc3_DHSD(y,z-1) >c1_DHSD(w)+(c2_DHSD(x)*Z2(y,z-1))+Rfunc2_DHSD(y,z-1) &&

c1_DHSD(w)+(c2_DHSD(x)*Z2(y,z-1))+Rfunc2_DHSD(y,z-1) < c1_DHSD(w)+(c2_DHSD(x)*Z1(y,z-1))+Rfunc1_DHSD(y,z-1)

S_rata_DHSD(y,z)=SinyalRata2(y,z); BTS_kontrol_DHSD(y,z)=BTS(2); Uk_DHSD(y,z)=1;

delay_DHSD(y,z)=z-(D/2); else

S_rata_DHSD(y,z)=SinyalRata3(y,z); BTS_kontrol_DHSD(y,z)=BTS(3); Uk_DHSD(y,z)=0;

delay_DHSD(y,z)=0; end

end end

LD_DHSD=qfunc((-threshold+S_rata_DHSD)/tao); end

LD_DHSD_rata(w,:)=1/ulang*sum(mean(LD_DHSD')); Uk_DHSD_rata(w,:)=1/ulang*sum(sum(Uk_DHSD'));

delay_DHSD_rata(w,:)=1/ulang*sum(sum(delay_DHSD')); end

end end

figure(20)

plot(1:2000,[SinyalRata1],1:2000,[SinyalRata2],1:2000,[SinyalRata3]) xlabel('Jarak (meter)')

ylabel('Kuat Sinyal (dBm)')

(5)

figure(1)

plot(c_DH,Uk_DH_rata)

ylabel('Banyaknya handoff yang terjadi') xlabel('Cost')

title('Rata-rata banyaknya handoff yang terjadi(Suboptimal DH)') figure(2)

plot(c_DH,LD_DH_rata) xlabel('Cost')

ylabel('Nilai Link Degradasi')

title('Rata-rata nilai degradasi berbanding dengan nilai Cost(Suboptimal DH)')

figure(3)

plot(c_DH,delay_DH_rata) xlabel('Cost')

ylabel('Delay')

title('Rata-rata nilai delay berbanding dengan nilai Cost(Suboptimal DH)')

figure(4)

plot(c,Uk_SDH_rata)

ylabel('Banyaknya handoff yang terjadi') xlabel('Cost')

title('Rata-rata banyaknya handoff yang terjadi(Suboptimal SDH)') figure(5)

plot(c,LD_SDH_rata) xlabel('Cost')

ylabel('Nilai Link Degradasi')

title('Rata-rata nilai degradasi berbanding dengan nilai Cost(Suboptimal SDH)')

figure(6)

plot(c,delay_SDH_rata) xlabel('Cost')

ylabel('Delay')

title('Rata-rata nilai delay berbanding dengan nilai Cost(Suboptimal SDH)')

figure(7)

plot(c1_DHSD,Uk_DHSD_rata)

ylabel('Banyaknya handoff yang terjadi') xlabel('Cost1')

title('Rata-rata banyaknya handoff yang terjadi(Suboptimal DHSD)') figure(8)

plot(c1_DHSD,LD_DHSD_rata) xlabel('Cost1')

ylabel('Nilai Link Degradasi')

title('Rata-rata nilai degradasi berbanding dengan nilai Cost1(Suboptimal DHSD)')

figure(9)

plot(c1_DHSD,delay_DHSD_rata) xlabel('Cost1')

(6)

ylabel('Delay')

title('Rata-rata nilai delay berbanding dengan nilai Cost1(Suboptimal DHSD)')

figure(13)

plot(c,Uk_SDH_rata) hold on

plot(c,Uk_DH_rata) hold on

plot(c,Uk_DHSD_rata)

ylabel('Banyaknya handoff yang terjadi') xlabel('Cost')

title('Rata-rata banyaknya handoff pada semua algoritma suboptimal') figure(14)

plot(c,LD_SDH_rata) hold on

plot(c,LD_DH_rata) hold on

plot(c,LD_DHSD_rata) xlabel('Cost')

ylabel('Nilai Link Degradasi')

title('Rata-rata nilai degradasi berbanding dengan nilai Cost pada semua algoritma')

figure(15)

plot(c,delay_SDH_rata) hold on

plot(c,delay_DH_rata) hold on

plot(c,delay_DHSD_rata) xlabel('Cost')

ylabel('Delay')

title('Rata-rata nilai delay berbanding dengan nilai Cost pada semua algoritma')

Analisis Kinerja Algoritma Suboptimal Handover Pada Sistem Komunikasi Wireless