Model Trafik Jaringan Seluler

S1 Teknik Telekomunikasi
Fakultas Teknik Elektro

Model Trafk Jaringan Seluler
REKAYASA TRAFIK | TTH3J3 | Kur. 2016 | 2017/2018

Pendahuluan

• Rekayasa trafk igunakan alam jaringan
telekomunikasi untuk menentukan jumlah
pelanggan engan grade of service yang
iinginkan. Pa a system jaringan seluler,
rekayasa trafk meliputi :
– mengubah ata emograf ke trafk
– mapping sebuah gri hexagonal alam sebuah
area
– menentukan jumlah kanal per sel
– estimasi jumlah sel

Jaringan Telepon Mobile
Seluler

• Suatu wilayah jaringan mobil seluler terbagi
alam wilayah-wilayah sel panggilan. Satu kanal
frekuensi alam satu wilayah sel panggilan hanya
apat melayani satu panggilan. Kanal frekuensi
yang sama apat ipakai alam wilayah sel
panggilan lainnya.
• Bila iameter wilayah sel panggilan kecil (< 20
km), kemungkinan pelanggan telepon mobil
berpin ah ari wilayah sel yang satu ke lainnya
cukup besar. Ini berarti pelanggan telepon mobil
tersebut ilayani oleh lebih ari satu wilayah sel
panggilan. Peralihan pelayanan terha ap
pelanggan telepon mobil ari satu wilayah sel
(kanal frekuensi) ke wilayah sel (kanal frekuensi)
lainnya isebut : “HANDOFF”

4

Aplikasi Trafc pada
cellular Networks

Satu kanal – satu pelanggan

Satu kanal – banyak
pelanggan

Jaringan Telepon Mobile
Seluler

RBS

MSC

RBS

Dalam jaringan seluler, blocking terjadi ketika sebuah base station tidak mempunyai
kanal yang bebas untuk dialokasi ke mobile user. Terdapat dua macam blocking
dalam system ini : blocking untuk panggilan baru dan blocking dari user yang
bergerak ke sel yang lain (handoff blocking).

Model Transaksi

Skema Handof
Handof tanpa prioritas
• Asumsi :

– Jumlah kanal i suatu wilayah sel tertentu : N
– Ti ak a a kanal reservasi untuk han of
– Satu panggilan memerlukan satu kanal.

•

Dalam jam sibuk :

– Rate atangnya panggilan (ran om) han of : , panggilan
baru ibangkitkan secara in epen ent. Sesuai engan proses
poisson.
– Rate atangnya panggilan (ran om) yang lain : 
– Rate pelayanan untuk semua macam panggilan ( istribusi
waktu pelayanan : exponensial negative) :

– Topologi satu imensi
– Trafk homogen

Skema Handof
• probabilitas blocking untuk pangillan
baru (lainnya) B0=Probabilitas
blocking untuk panggilan han of
BH0 ( isebut juga probabilitas
roping)
N

B0  BHO

A
 P N  
P0
N!

P(0)= 1/{1+A+……AN/N!}

Skema Handof
Handof dengan prioritas
• Asumsi :

– Jumlah kanal i suatu wilayah sel tertentu : N
– Jumlah kanal reservasi untuk panggilan han of : r
– Ja i jumlah kanal untuk semua macam panggilan (termasuk
panggilan Han of) : N-r
– Satu panggilan memerlukan satu kanal.

•

Dalam jam sibuk :

– Rate atangnya panggilan (ran om) han of : , panggilan
baru ibangkitkan secara in epen ent. Sesuai engan proses
poisson.
– Rate atangnya panggilan (ran om) yang lain : 
– Rate pelayanan untuk semua macam panggilan ( istribusi
waktu pelayanan : exponensial negative) :

– Topologi satu imensi
– Trafk homogen

Skema Handof
• Probabilitas blocking untuk panggilan
han of
r

BHO  PN  

AHO A

N r

N!

P0

• Probabilitas bloking untuk semua
macam panggilan lainnya

B0  A

N r

N



k ( N r )

AHo

k  N r 

k!

P0 

Skema Handof
• Dari kon isi normal i apatkan harga p(0)

p 0  

1
N r 1



k 0

A

k

k!

A

N

( N r )



k  N r

AH 0

k  N r 

k!

• Dampak besaran r (=jumlah kanal untuk
proteksi kanal (HO)
– a. Bila r = 0
– b. Bila r = N

B0 = BHo
B0 = 1

BHo = EN (AHO)

Proses Handof

Skema Han of
Han of tanpa Prioritas

Han of engan Prioritas

• Asumsi :
– Jumlah kanal i suatu wilayah sel tertentu : N
– Ti ak a a kanal reservasi utk handof, jika N
kanal sibuk maka permintaan han of
mengalami blocking, semua kanal bisa
ipakai untuk koneksi panggilan maupun
han of
– Satu kanal i e ikasikan untuk satu
panggilan.
• Dalam jam sibuk :
– Rate atangnya panggilan han of -acak : ,
panggilan baru ibangkitkan secara

in epen ent. Sesuai engan preses poisson.
– Rate atangnya panggilan –acak yang lain : λ
–

0

Rate layanan () bagi semua jenis panggilan
(ter istribusi exponensial negative).
g
a satu aimensi a an Trafk
g
– a Topologi
bersifat
homogen
1

2

Note : α = (λ+ )
m

2m

3m

N-r-1

N-r+1

N-r

N

• Asumsi
− Jumlah kanal i suatu wilayah sel tertentu : N
− Ter apat kanal reservasi khusus untuk
han of : sebanyak r.
− Jumlah (N-r) kanal untuk semua jenis panggilan
(termasuk panggilan Handof), Satu panggilan
memerlukan satu kanal.
• Dalam jam sibuk :
− Rate atangnya panggilan han of –acak : ,
setiap panggilan terja i secara in epen ent.
Sesuai proses poisson.
− Rate atangnya panggilan (ran om) yang lain :
λ
− Rate layanan () semua jenis panggilan
(ter istribusi exponensial negative).
− Topologi satu imensi, an trafk bersifat
homogen
(N-r) kanal
r
g
a
a
a
a
g
kanal(han of)
1

0
(N-r-1)m

(N-r)m

(N-r+1)m

2

N-r-1

N-r+1

N-r

(N)m

m

2m

3m

(N-r-1)m

(N-r)m

(N-r+1)m

N
(N)m

α

Handof tanpa
Prioritas

α

Persamaan
Kesetimbangan
•

αP(k) = µ(k+1) P(k+1) …
k=0,1,2…..N

engan : α = λ+ γ
λ = laju ke atangan Call koneksi
γ = laju
ke atanganuntuk
handof
untuk
k=0
k=1

1

a

m

N

a
1

0

2

N-r-1
3m

2m

engan α/μ = A0

g

a

a

(N-r-1)m

N-r+1

N-r
(N-r)m

g

(N-r+1)m

N
(N)m

Sehingga probabilitas pa a kon isi k
kanal sel i u uki a alah :
;

untuk k=2

μ

engan A = A0 + AHO

Probabilitas blocking untuk pangillan
baru (lainnya) B0=Probabilitas blocking
untuk panggilan han of BH0( isebut
juga probabilitas roping)

Note : semua kanal ipakai untuk
koneksi maupun han of

13

α
α

Handof dgn
Prioritas
Note : kanal ari (Nr+1)..s/ N
Khusus untuk han of

a

ersamaan Kesetimbangan:

γ

Nr+1

a

aN

1

0
m

1

2
2m

μ

g

a
N-r-1

3m

(N-r-1)m

N-r+1

N-r
(N-r)m

g

(N-r+1)m

N
(N)m

untuk k=N-r

untuk k=0

untuk k=1

untuk k=2

Probabilitas pa a saat
k kanal sel i u uki.
gn k = (N - r)

14

α
α

Handof dgn
Prioritas

γ
a

a
1

0
m

Untuk k=N – r +1

1

a
2

2m

μ

Nr
N
N-r-1

3m

(N-r-1)m

g

a

N-r+1

N-r
(N-r)m

g

(N-r+1)m

N
(N)m

Untuk k=N – r +2

15

Handof dgn
Prioritas
α
α

Probabilitas saat k server i u uki
a alah :

1
Nr

γ
a

Dari kon isi normal i apatkan harga p(0)

a
1

0
m

aN
2

2m

μ

N-r-1
3m

(N-r-1)m

g

a

N-r+1

N-r
(N-r)m

g

(N-r+1)m

N
(N)m

Probabilitas han of
blocking :

16

Handof dgn
Prioritas
Probabilitas bloking untuk semua jenis panggilan
lain

Pengaruh besaran r (=jumlah kanal untuk proteksi kanal
(Han of)

17

soal
•

Suatu system pa a jaringan seluler
mempunyai 4 kanal frekuensi tiap selnya
an 1 kanal igunakan untuk kanal
proteksi han over, Trafk untuk han over
sebesar 1 E an yang lainnya 4E.
tentukan :
– probabilitas bloking panggilan
han over
– probabilitas bloking untuk panggilan
yang lain

19

Example and Exercise
• A GSM base station uses one carrier
of 8 TDMA users. Fin the trafc loa
(in erlang) for which the blocking
rate is 1%.

Answer
Erlang B Blocking for one GSM Carrier
• A GSM base station uses carriers of 8 TDMA users.
• Tables for Erlang-B blocking probabilities give for 1%
blocking probability

•

•
•

– 3.13 erlang for 8 channels (one carrier)
– 8.88 erlang for 16 channels (two carriers, or one carrier with
half-rate speech co es)

If one user generates 100 milli-erlang, the base station can
han le a maximum of
– 26 users with one carrier
– 74 users with two carriers

Many operators accept larger blocking rate. For 5%
blocking, 8 channels (one carriers) can han le 4.5 erlang.
The above numbers o not account for a margin nee e to
accept han overs from other cells.

22

soal
1. sebuah sel mempunyai 5 buah kanal.
Trafk per user 20 me. Bila sel tersebut
apat melayani 100 pelanggan. Trafk
Han of setengah ari trafk panggilan
baru. Berapa besar prob blocking an
prob kegagalan han of bila :
–
–

menggunakan skema han of tanpa reservasi
menggunakan skema han of engan
reservasi engan reservasi kanal sebanyak 2

soal
2. Sebuah sel mempunyai jumlah kanal 5
bila
alam sel tersebut mempunyai
pelanggan
sebanyak
100,
trafk
panggilan baru 2 erlang, trafk panggilan
baru kira-kira 2 kali trafk han of.
Prose ur han of menggunakan skema
reservasi.
Dengan
kanal
reservasi
sebanyak 2. gambar
iagram transisi
kon isi
3. pa a kon isi
blocking?

berapa

panggilan

baru

soal
4. Sebuah sel mempunyai 5 buah
kanal. Trafk per user 20 mE. Sel
tersebut apat melayani 100
pelanggan an asumsi 50 % ari
pelanggan melakukan han of.
Berapa besar probabilitas panggilan
baru an panggilan han of
ilayani pa a sel tersebut jika 2
kanal iprioritaskan hanya untuk
han of.

soal
5. Dalam sistem seluler iterapkan skema
“channel borrowing“. Jumlah kanal
nominal yang ialokasikan untuk tiap sel
a alah 30. 10 ari 30 kanal tersebut
i apatkan engan meminjam ari sel
lain. probabilitas blocking 2 %.
–
–

Berapa beban trafk yang apat ilayani oleh
ke ua sel tersebut ?
Berapa persen peningkatannya bila
iban ingkan engan skema “sharing
channel”

soal
6. The system has 5 channel in a
given cell. It use 2 channel of these
5 channel as guar channel to
protect the han of calls from high
blocking. During a busy hour the
han of call entering the cell are at
ran om with mean arrival rate 30
call per hour an all other type of
call also arrive at ran om with
mean 60 call per hour. What the
blocking probability of the han of
call?

soal
7.

A certain city has an area of 1.300 square miles
an is covere by a cellular system using a 7
cell re-use pattern. Each cell has ra ius of 4
miles an the city is allocate 20 MHz of
spectrum with a full uplex channel ban wi th
of 60 kHz. Assume a GOS of 2% for an Erlang B
sytem specife . If the ofere trafc per user is
0.03 Erlang, compute :
•
•
•
•
•
•

The number of cell in the service area
The number of channel per cell
Trafc intensity of each cell
The maximum carrie trafc
The total number of users that can be serve for 2% GOS
The number of mobile per channel

soal
8. sebuah sel hexagonal engan
cluster sel 4 mempunyai ra ius
1,387 km, jumlah kanal total 60.
jika beban per pelanggan 0.029
erlang an = 1 call/jam,
probabilitas blocking 2%. Hitung
berapa user per km2 yang apat
ilayani

soal
9. sebuah sel alam sistem seluler
mempunyai 5 kanal voice, ari
kelima kanal tersebut 2 kanal
igunakan untuk proteksi han of.
Bila calling rate untuk panggilan
han of 30 panggilan per jam an
untuk panggilan yang lain ua
kalinya, rata-rata service time 2
menit. Berapa probabilitas
ropingnya (probabilitas blocking
untuk panggilan han of)?

soal
10.Diketahui sebuah system seluler
mempunyai 4 sel yang berbentuk
hexagonal engan ra ius sel 1.387
km. setiap sel mempunyai 40 kanal.
Jika beban trafk per user 0,029 E .
an probabilitas blocking 0,02.
berapa user yang apat ilayani per
km2? Bila asumsi tiap user
melakukan panggilan rata-rata 1
kali alam 1 jam.

soal
11. sebuah area urban mempunyai populasi
pen u uk 2 juta. Pa a area tersebut ter apat 3
operator seluler.
Operator A mempunyai 394 sel an 19 kanal untuk
masing-masing sel
Operator B mempunyai 98 sel an 30 kanal untuk masingmasing sel
Operator C mempunyai 49 sel an 49 kanal untuk masingmasing sel
Tentukan jumlah user yang apat itangani oleh masingmasing operator bila prob blocking 2 %. Masingmasing user rata-rata melakukan panggilan 2 kali/ jam
engan lamanya panggilan 3 menit.
Asumsi ketiga operator beroperasi pa a kapasitas
maksimum.
Hitung prosentasi penetrasi pasar untuk masing-masing
operator!

soal
12.sebuah sel hexagonal mempunyai
48 kanal. Sel tersebut kemu ian
isektorasi menja i 3 sektor. Prob
blocking 2%. Hitung :
– intensitas trafk per sel an efesiensi
kanal sel tersebut
– intensitas trafk per sector an
efseiansi kanal per sektornya

soal
13.suatu system seluler engan
jumlah sel sebanyak 7 mempunyai
lebar ban frekuensi 10 MHz an
lebar pita frekuensi tiap kanalnya
30 Khz. Prob Blocking yang
isyaratkan 0,02. hol ing time ratarata panggilan 1,76 menit.
– berapa jumlah kanal per selnya?
– Berapa trafk yang apat itawarkan
per selnya
– Berapa jumlah pelanggan per selnya

soal
14. sebuah sel mempunyai 5 buah kanal.
Trafk per user 20 me. Bila sel tersebut
apat melayani 100 pelanggan. Trafk
Han of setengah ari trafk panggilan
baru. Berapa besar prob blocking an
prob kegagalan han of bila :
–
–

menggunakan skema han of tanpa reservasi
menggunakan skema han of engan
reservasi engan reservasi kanal sebanyak 2

soal
15. Sebuah sel mempunyai jumlah kanal 5
bila alam sel tersebut mempunyai
pelanggan sebanyak 100, trafk
panggilan baru 2 erlang, trafk panggilan
baru kira-kira 2 kali trafk han of.
Prose ur han of menggunakan skema
reservasi. Dengan kanal reservasi
sebanyak 3. gambar iagram transisi
kon isi
• Jawab:
• I em engan soal i atas, pa a kon isi
berapa panggilan han of roping?

Soal UAS 2017
• Suatu system seluler memiliki 6 buah
kanal yang apat ipakai untuk koneksi
panggilan maupun han of. Trafk
itawarkan untuk 120 pelanggan yang
masing-masing pelanggan melakukan
panggilan selama 4 menit alam satu jam.
• A. Gambarkan iagram transisi kon isi
untuk system tersebut
• B. Hitung probabilitas roping pa a
system seluler tersebut.
Jaringan an Teknik Penyambungan
Telekomunikasi|S1 TT

37

Jaringan an Teknik Penyambungan
Telekomunikasi|S1 TT

38