Gabungan Kontrol Congestion, Perutean, Dan Alokasi Sumber Daya Kooperatif Untuk Daya Tradeoff Di Dalam Gedung.
Farid Baskoro (2205 100 027)
Dosen Pembimbing : 1. Prof. Ir. Gamantyo Hendrantoro, M.Eng, Ph.D 2. Nyoman Gunantara,ST, MT. 1
Latar Belakang
Komunikasi wireless menawarkan mobilitas tinggi
Kendala keterbatasan Kapasitas kanal yang dapat menyebabkan kongesti saat pengiriman
Solusi teknik Lagrangian melalui Dual optimasi
2
Permasalahan
Bagaimana pemodelan Transmisi nirkabel dapat di gunakan di dalam gedung ?
Bagaimana pengaruh kapasitas trafik, dan konsumsi daya pada permasalahan kontrol kongesti, perutean dan alokasi daya kooperatif di dalam gedung ?
Bagaimana pengaruh optimasi cross layer pada sistem komunikasi nirkabel di dalam gedung ?
3
Tujuan
Mendapatkan model pengiriman di dalam gedung.
Megetahui pengaruh kapasitas trafik, dan konsumsi daya pada permasalahan kontrol kongesti, perutean, dan alokasi daya kooperatif di dalam gedung.
Mengetahui pengaruh optimasi cross layer pada sistem komunikasi nirkabel di dalam gedung.
4
Metodologi
Gambar 1. Pemodelan Sistem 5
Flow Chard
Gambar 2. Alur Kerja 6
Pembangkitan Random Node RANDOM NODE DENGAN 2 SUMBER DAN 1 TUJUAN
Sumber 2 200
Ruang 1
180
Ruang 2
Tujuan
Ruang 3
160 node 6
140 node 4
120 node 1 100
Dimana dapat di lihat :
node 2
Dinding
80 node 5
60 40
Source 1 = ( 0 ; 0 ) source 2 = ( 0 ; 200 ) Tujuan = ( 200 ; 200 ) Node 1 = ( 14 ; 113 ) Node 2 = ( 24 ; 113 ) Node 3 = ( 109 ; 22 ) Node 4 = ( 98 ; 128 ) Node 5 = ( 126 ; 57 ) Node 6 = ( 50 ; 148 )
node 3 20 0
0 Sumber 1
20
40
60
80 100 120 random node
140
160
180
200
Gambar 3. Topologi Random Node 7
Pembangkitan Gain
Dimana : k = konstanta Gain yang besarnya 10^6 d
= Parameter jarak untuk pengiriman dari source ke destination (meter).
T.Wall
=Loss karena adanya penghalang dinding yang besarnya 8 dB.
10^
= Log normal shadowing dengan standar deviasi 4 dB.
g
= Gain (dB).
8
Pembangkitan Daya Pengiriman Awal
Pengiriman Langsung (mW)
Pengiriman kooperatif dengan random node (mW)
9
Keterangan :
= Parameter link price dengan harga awal =0.5 = Gain Untuk pengiriman kooperatif dari node destination = Gain Untuk pengiriman kooperatif dari source node = Gain Untuk pengiriman langsung dari source destination = Parameter kontroling tradeoff bernilai tetap = 1 = Daya awal untuk pengiriman langsung = Daya awal untuk pengiriman kooperatif
10
Pemilihan Relay
Persamaan untuk memperoleh relay
Dimana : = Relay untuk pengiriman langsung (dB) = Relay untuk pengiriman kooperatif (dB) Dari persamaan (4) didapatkan bahwa pengiriman secara kooperatif lebih baik dari pada pengiriman secara langsung. Hasil dari persamaan ini dapat di lihat pada tabel 1 berikut :
11
Tabel 1 : Perhitungan Relay No
Relay
Nilai (dB)
1
Pengiriman langsung dari source 1 ke destination
5.323
2
Pengiriman kooperatif dari source 1 melalui node 1
6.649
3
Pengiriman kooperatif dari source 1 melalui node 2
7.043
4
Pengiriman kooperatif dari source 1 melalui node 3
5.706
5
Pengiriman kooperatif dari source 1 melalui node 4
7.291
6
Pengiriman kooperatif dari source 1 melalui node 5
5.342
7
Pengiriman kooperatif dari source 1 melalui node 6
5.467
8
Pengiriman langsung dari source 2 ke destination
7.073
9
Pengiriman kooperatif dari source 2 melalui node 1
8.395
10
Pengiriman kooperatif dari source 2 melalui node 2
13.193
11
Pengiriman kooperatif dari source 2 melalui node 3
7.083
12
Pengiriman kooperatif dari source 2 melalui node 4
7.576
13
Pengiriman kooperatif dari source 2 melalui node 5
7.323
14
Pengiriman kooperatif dari source 2 melalui node 6
7.576
12
Perhitungan Kapasitas Trafik
Dimana Nilai
merupakan step size iterasi dengan nilai max (0.2√t ,0.001). dan diperoleh melalui persamaan (7) dan (8).
Dari persamaan (5) dan (6) maka kita dapat menyelesaikan permasalahan kontrol kongesti, melalui persamaan (9) dan (10) sebagai berikut:
13
Keterangan : = Source rate optimum = Node price (source) = Node price (destination) = Link price = Parameter kontroling tradeoff bernilai Variabel kelipatan 20 dengan 10 sampel = Kapasitas trafik optimum. Kapasitas trafik ini di peroleh melalui kerja sama antara persamaan (5) dan (6).
14
Total Daya Optimum(
)
Untuk mendapatkan total daya minimum maka nilai link price (5) yang telah di update dimasukkan ke persamaan (2) untuk mendapatkan dan persamaan (3) untuk mendapatkan
=(
+
)/2
(11)
15
Dual Optimasi
Permasalahan pada algoritma “ gabungan kontrol kongesti, perutean, dan alokasi daya kooperatif untuk daya tradeoff di dalam gedung “ dapat dipecahkan melalui kompromi antara kapasitas trafik yang di hasilkan dengan total daya minimum yang di perlukan. Kompromi ini dilakukan pada physical layer melalui persamaan berikut :
16
Analisa kapasitas Trafik Source 1 Tabel 2. Nilai kapasitas trafik source 1
KAPASITAS TRAFIK SOURCE 1 10 Ruang1 node 1 Ruang 1 node 2 Ruang 2 node 3 Ruang 2 node 4 Ruang 3 node 5 Ruang 3 node 6
No
Kapasitas Trafik
1
Node 1 ruang 1
3.33
2
Node 2 ruang 1
3.52
6
3
Node 3 ruang 2
2.85
5
4
Node 4 ruang 2
3.65
4
5
Node 5 ruang 3
2.76
3
6
Node 6 ruang 3
2.73
9
KAPASITAS TRAFIK (bps/Hz)
8 7
Source 1 (bps/Hz)
2 1 0
0
5
10
15
20
25
iterasi
Gambar 4. Kapasitas Trafik Source 1
17
Analisa kapasitas Trafik Source 2 KAPASITAS TRAFIK SOURCE 2 Ruang1 node 1 Ruang 1 node 2 Ruang 2 node 3 Ruang 2 node 4 Ruang 3 node 5 Ruang 3 node 6
20 KAPASITAS TRAFIK (bps/Hz)
Tabel 3. Nilai kapasitas trafik source 2
15
10
5
0
0
5
10
15
20
No
Kapasitas Trafik Source 2 (bps/Hz)
1
Node 1 ruang 1
4.2
2
Node 2 ruang 1
6.57
3
Node 3 ruang 2
3.54
4
Node 4 ruang 2
3.79
5
Node 5 ruang 3
3.66
6
Node 6 ruang 3
3.31
25
iterasi
Gambar 5. Kapasitas Trafik Source 2
18
Analisa Total Daya Minimum Pada Source 1 Tabel 4.Total Daya Yang Diperlukan Pada Source 1
TOTAL DAYA RATA -RATA SOURCE 1 8 non kooperatif cooperatif
Pengiriman Lansung (mW)
Pengiriman kooperatif (mW)
20
4.13
2.23
40
4.17
2.29
60
4.41
2.33
80
4.45
2.45
100
5.72
2.92
120
5.98
3.56
140
6.11
3.58
160
7.32
3.75
180
7.59
4.18
200
7.68
4.65
Total Daya Pengiriman (mW)
7
6
5
4
3
2 20
40
60
80
100 120 gamma1
140
160
180
200
Gambar 6. Total daya pengiriman pada source 1 19
Analisa Total Daya Minimum Pada Source 2 Tabel 5. Total Daya Yang Diperlukan Pada Source 2
TOTAL DAYA RATA -RATA SOURCE 2 7 non kooperatif cooperatif
Total Daya Pengiriman (mW)
6
5
4
3
2
1
0 20
40
60
80
100 120 gamma1
140
160
180
200
Pengiriman Lansung (mW)
Pengiriman kooperatif (mW)
20
3.59
0.42
40
4.22
0.56
60
4.34
0.76
80
4.77
0.89
100
5.22
0.95
120
5.61
1.01
140
5.80
2.09
160
5.96
2.30
180
6.25
2.40
200
6.76
2.91
Gambar 7. Total daya pengiriman pada source 2
20
Analisa Daya Pegiriman Saat Tabel 6. Total Daya Pengiriman Saat
Node
=20
= 20
Total Daya Pada Source 1 (mW)
Total Daya Pada Source 2 (mW)
1
9.01
0.23
2
8.24
2.92
3
2.10
0.56
4
7.66
0.31
5
0.45
11.54
6
0.91
0.34
Dari tabel diatas terlihat jelas saat = 20, total daya Minimum yang di perlukan source 1 terletak pada node 5 ruang 3 sebesar 0.45 mW. Untuk source 2 Terletak pada node 1 ruang 1 sebesar 0.23 mW.
21
Analisa perbandingan Laju Data perbandingan laju data pengiriman langsung dan kooperatif 2.5 laju data pengiriman kooperatif laju data pengiriman langsung
S1+S2 (bps/Hz)
2
Dari gambar di samping terlihat jelas bahwa rata-rata laju data masing masing pengiriman sebanding dengan perubahan nilai
1.5
1
0.5
0 20
40
60
80
100 120 gamma1
140
160
180
200
Gambar 8. Perbandingan Laju Data Pengiriman Langsung Dan Kooperatif
22
Analisa Dual Optimasi Tabel 7. Dual Optimasi Pada Physical Layer
Node
Optimasi Gabungan Pada Source 1 (mW)
Optimasi Gabungan Pada Source 2 (mW)
1
28.34
64.13
2
34.77
166.87
3
22.38
43.05
4
39.12
50.89
5
18.94
35.72
6
20.35
56.90
23
RANDOM NODE DENGAN 2 SUMBER DAN 1 TUJUAN
Sumber 2 200
Ruang 1
180
Ruang 2
Tujuan
Ruang 3
160 node 6
140 node 4
120 node 1 100
node 2
80 node 5
60 40
node 3 20 0
0 Sumber 1
20
40
60
80 100 120 random node
140
160
180
200
Gambar 9. Jalur Pengiriman Terbaik
Dari Analisa Dual Optimasi Pada Tabel 6. di hasilkan Gambar Diatas, untuk Mengatasi permasalahan Kontrol Kongesti, perutean dan alokasi daya kooperatif untuk daya tradeoff di dalam gedung. Melalui kompromi antara kapasitas trafik yang diperoleh dengan total daya minimum yang di perlukan maka dihasilkan jalur pengiriman terbaik untuk source 1 Melalui ruang 2 untuk source 2 melalui ruang 1 24
Kesimpulan
Pemodelan transmisi nirkabel yang terbaik di dalam gedung dikirim melalui pengiriman kooperatif dengan Random node. Kapasitas Trafik yang terbaik untuk source 1 terletak di ruang 2 sebesar 3.65 bps/Hz untuk source 2 terletak di ruang 1 sebesar 6.57 bps/Hz Total daya minimum yang diperlukan untuk source 1 terletak di ruang 3 sebesar 0.45 mw untuk source 2 terletak di ruang 1 sebesar 0.23 mw
25
Kesimpulan
Dengan cross layer melalui metode metode dual optimasi pada physical layer didapatkan jalur pengiriman terbaik untuk Mengatasi permasalahan Kontrol Kongesti, perutean dan alokasi daya kooperatif untuk daya tradeoff di dalam gedung yaitu untuk source 1 melalui ruang 2 dan untuk source 2 melalui ruang 1.
26
Terima Kasih
27
