ANALISIS ALOKASI KANAL DINAMIS PADA KOMUNIKASI SELULER DENGAN ALGORITMA PARTICLE SWARM OPTIMIZATION
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan dalam Menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro
Oleh :
BEVAN THOMAS SITTAR NIM : 110422039
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Saat ini perkembangan teknologi telekomunikasi semakin pesat, pengguna telepon selular semakin bertambah meningkat. Pada waktu tertentu permintaan kanal akan maksimal bahkan melebihi kapasitas saluran yang tersedia, hal tersebut dapat mengakibatkan banyak panggilan tidak dapat dilayani atau diblok. Tingkat kegagalan pada nilai tertentu masih dapat diterima, namun selebihnya diperlukan solusi pemecahan akan masalah tersebut, salah satunya adalah pengoptimalan kanal. Tugas Akhir ini membahas optimasi pengalokasian kanal dinamis pada GSM dengan menggunakan algoritma Particle Swarm Optimization sebagai metode penyelesaiannya. Metode algoritma ini menggunakan sekumpulan partikel yang bekerjasama, dimana masing-masing partikel merepresentasikan satu kandidat solusi untuk mengeksplorasi solusi-solusi yang memungkinkan bagi permasalahan optimasi. Hasil simulasi dengan jumlah kanal yang tersedia sebesar 64 kanal diperoleh nilai probabilitas blocking rata-rata dari metode Frequency Exhaustive Assigmnet (FEA) sebesar 32.75% dan dengan Particle Swarm Optimization (PSO) sebesar 17.38%. Kata kunci : Alokasi kanal dinamis, channel assignment Optimization, adjacent channel, co-channel
problem,
Particle
Swarm
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur dipanjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkah dan rahmatNya yang memberikan petunjuk, pengetahuan, pengalaman dan kesempatan kepada penulis untuk dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik. Tugas Akhir ini dengan judul ”ANALISIS ALOKASI KANAL DINAMIS PADA KOMUNIKASI SELULER DENGAN ALGORITMA PARTICLE SWARM OPTIMIZATION”. Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar kesarjanaan pada Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Dalam kesempatan ini juga penulis menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar – besarnya kepada : 1.
Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
2.
Bapak Rahmad Fauzi, ST.MT selaku dosen pembimbing Tugas Akhir dan selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3.
Bapak Ir. Masykur SJ selaku Dosen Pembimbing Akademik selama mengikuti perkuliahan.
4.
Bapak Ir. Arman Sani, MT dan Bapak Ali Hanafiah ST, MT selaku dosen pembanding yang membantu dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini.
5.
Seluruh staf pengajar dan pegawai di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Universitas Sumatera Utara
6.
Untuk Ayahanda (alm) Drs. G. Sitepu M.Hum dan Ibunda A.D Tarigan yang telah memberi banyak dukungan, semangat, motivasi dan doa kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
7.
Untuk saudara adik Billy Yones, Gomez Enda dan yang terkasih Winda F Malau SE yang selalu memberi dukungan semangat dan doa kepada penulis.
8.
Teman seperjuangan selama Tugas Akhir Agus Noble, Elisabeth Siregar, Lani, Siti Aminah, Omri Situmeang, Beny Munthe, Bang Sony Naibaho.
9.
Teman – teman Ekstensi Teknik Telekomunikasi angkatan 2011. Serta untuk semua senior dan junior Ekstensi Teknik Telekomunikasi USU.
10.
Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu oleh penulis, yang selalu membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih sangat jauh dari
sempurna, baik dari segi materi maupun cara penyajiannya. Oleh karena itu, penulis siap menerima saran dan kritik dari pembaca yang sifatnya membangun demi kesempurnaan Tugas Akhir ini. Akhir kata, penulis berharap agar Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan penulis.
Medan, Juli 2014 Penulis,
Bevan Thomas Sittar
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ............................................................................................................. i KATA PENGANTAR .......................................................................................... ii DAFTAR ISI........................................................................................................ iv DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... vii DAFTAR TABEL ............................................................................................... ix BAB I
PENDAHULUAN ................................................................................. 1 1.1 Latar Belakang ................................................................................ 1 1.2 Rumusan Masalah ........................................................................... 2 1.3 Tujuan Penulisan ............................................................................. 2 1.4 Batasan Masalah ............................................................................. 3 1.5 Metode Penulisan ............................................................................ 3 1.6 Sistematika Penulisan ..................................................................... 4
BAB II
DASAR TEORI ................................................................................... 6 2.1 Sistem Komunikasi Seluler ............................................................. 6 2.2 Konsep Seluler ................................................................................ 9 2.2.1 Frekuensi Reuse ................................................................... 12 2.2.2 Konsep Handoff .................................................................... 16 2.3 Penugasan Kanal ........................................................................... 16 2.3.1 Fixed Channel Allocation (FCA) ......................................... 16 2.3.2 Dynamic Channel Allocation (DCA) ................................... 17 2.4 Perumusan Channel Assignment ................................................... 18 2.5 Utilisasi ........................................................................................ 21 2.6 Algoritma Particle Swarm Optimization ........................................ 22
Universitas Sumatera Utara
BAB III PEMODELAN ALOKASI KANAL DINAMIK DENGAN ALGORITMA PARTICLE SWARM OPTOMIZATION .............. 27 3.1 Umum ........................................................................................... 27 3.2 Struktur Pemodelan ....................................................................... 28 3.3 Asumsi-Asumsi Yang Digunakan ................................................. 29 3.4 Parameter Kerja Optimasi ............................................................. 30 3.5 Algoritma Particle Swarm Optimization Pada Alokasi Kanal ....... 33 3.6 Mekanisme Algoritma Particle Swarm Optimization .................... 35
BAB IV ANALISA HASIL ALOKASI KANAL PADA SISTEM KOMUNIKASI SELULER ........................................................... 38 4.1 Simulasi........................................................................................... 38 4.2 Pengalokasian Kanal Dinamik dengan Metode Frequency Exhaustive Assigmnet (FEA) ........................................................ 38 4.3 Pengalokasian Kanal Dinamik dengan Algoritma Particle Swarm Optimization (PSO) ......................................................... 39 4.4 Analisa Data Simulasi .................................................................... 40 4.4.1
Perbandingan
Probabilitas
Blocking
Rata-Rata
dengan Mengubah Jumlah Kanal yang Tersedia. ............. 40 4.4.2
Perbandingan
Probabilitas
Blocking
Rata-Rata
dengan Mengubah Jumlah Kanal yang Tersedia. ............. 43 4.4.3 Perbandingan Probabilitas Blocking FEA dan PSO Pada Jumlah Kanal 64 dengan 1000 Iterasi ...................... 44
Universitas Sumatera Utara
BAB V PENUTUP .......................................................................................... 46 5.1 Kesimpulan ................................................................................... 46 5.2 Saran ............................................................................................. 46 DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 47 LAMPIRAN 1 : List Program FEA LAMPIRAN 2 : List Program PSO LAMPIRAN 3: Data Probabilitas Blocking FEA dan PSO Pada Jumlah Kanal 64 dengan Iterasi 1000 Kali
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Arsitektur Umum Komunikasi Selular .............................................. 7 Gambar 2.2 Bentuk Sel Hexagonal dan Lingkaran ............................................ 10 Gambar 2.3 Bentuk Sel Sebenarnya .................................................................... 10 Gambar 2.4 Konsep Sel ...................................................................................... 11 Gambar 2.5 Konsep Frekuensi Reuse .................................................................. 12 Gambar 2.6 Frekuensi Reuse dengan 3 dan 4 Kluster ......................................... 13 Gambar 2.7 Kaidah Penentuan Nomor Sel ......................................................... 13 Gambar 2.8 Matrik dan Bentuk Layout Sel ........................................................ 19 Gambar 2.9 Setrategi Fequency Exhaustive Assignment ................................... 20 Gambar 2.10 Flowchart Struktur Dasar Strategi Frequency Exhaustive Assignment (FEA) .................................................................... 21 Gambar 3.1 Blok Diagram Optimasi Alokasi Kanal ........................................... 27 Gambar 3.2 Stuktur Pemodelan Alokasi Kanal ................................................. 28 Gambar 3.3 Layout Sel untuk Alokasi Kanal Dinamik ..................................... 30 Gambar 3.4 Probabilitas Kemunculan Trafik ................................................... 34 Gambar 3.5 Flowchart Simulasi Alokasi Kanal dengan Algoritma PSO ........... 35 Gambar 4.1 Simulasi Pengalokasian Kanal Dinamik dengan Metode FEA ....... 39 Gambar 4.2 Simulasi Pengalokasian Kanal Dinamik dengan Algoritma PSO ... 40 Gambar 4.3 Grafik Probabilitas Blocking Rata-Rata Alokasi Metode FEA dengan Algoritma PSO Dari hasil simulasi yang dilakukan ............ 42 Gambar 4.4 Grafik Probabilitas Blocking Rata-Rata Alokasi Metode FEA dengan Nilai Cii 5, 6, 7, 8 Terhadap Algoritma PSO ....................... 44
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.5 Grafik Probabilitas Blocking FEA dan PSO Pada Jumlah Kanal 64 dengan Iterasi 1000 Kali ............................................... 45
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Pola interferensi sel ............................................................................. 31 Tabel 3.2 Matriks Cij ........................................................................................... 32 Tabel 3.3 Variabel Particle Swarm Optimization dalam Alokasi Kanal ............ 37 Tabel 4.1 Perbandingan Nilai Probabilitas Blocking Tiap-Tiap Metode ............. 41 Tabel 4.2 Perbandingan Nilai Probabilitas Blocking Rata-Rata Metode FEA
dengan Nilai Cii 5, 6, 7 dan 8 Terhadap Alokasi
Menggunakan Algoritma PSO ............................................................ 43
Universitas Sumatera Utara
