LTE LOAD BALANCING DENGAN SKENARIO GAME THEORY

LTE LOAD BALANCING DENGAN SKENARIO GAME THEORY OLEH : Nila Putri Mardela - 2211105028 PEMBIMBING : Devy Kuswidiastuti, ST.,M.Sc. 04/07/2013 Teknik Telekomunikasi Multimedia ITS

1

CONTENT

1

2

3

4

5

04/07/2013 Teknik Telekomunikasi Multimedia ITS

2

LATAR BELAKANG & MOTIVASI

LTE CONCERN Solusi yang tepat adalah melakukan load balancing

Dengan Skenario Game Theory


3

TUJUAN

Mengetahui performansi atau unjuk kerja Load Balancing dengan skenario game theory pada sistem komunikasi LTE melalui peningkatan utilitas eNB dan penurunan jumlah drop call yang dicapai

BATASAN MASALAH

-Pendekatan game theory : Cooperative game -Keputusan load balancing berdasarkan utilitas Enb -Parameter Handover : RSRP


4

TEORI PENUNJANG

LONG TERM EVOLUTION

LOAD BALANCING


GAME THEORY

5

TEORI PENUNJANG

LONG TERM EVOLUTION

LOAD BALANCING

GAME THEORY

Handover akan terjadi jika dua kondisi berikut ini terpenuhi RSRPT > RSRPS +HOM HOTrigger ≥ TTT dimana : RSRPT = RSRP user dari eNB cell target (dBm) RSRPS = RSRP user dari eNB cell sumber (dBm) HOTrigger = handover trigger timer yang mulai dihitung ketika kondisi pertama terpenuhi (millisecond) RSRP = Daya Transmisi – Pathloss - Shadowing


6

TEORI PENUNJANG

LONG TERM EVOLUTION

LOAD BALANCING

GAME THEORY

GAME THEORY -Komponen utama dalam sebuah game adalah pemain, aksi dan payoff. -Pendekatan game theory dapat berupa non-cooperative (setiap pemain memilih strategi secara sendiri-sendiri, dan cooperative (berkoalisi dengan pemain yang lain).


7

METODE SIMULASI PARAMETER SIMULASI

NILAI

Cell

19 cell hexagonal

Bandwidth

5 MHz

Frekuensi kerja

2000 MHz

Kapasitas maksimum cell

300 user/cell

Pembangkitan user

600 user/cell

Threshold RSRP

-140 dBm

Daya Transmisi

46 dBm

Handover margin

2dB

Tinggi antena eNB

30 m

Tinggi antena UE

1,5 m

Standar deviasi

8 dB

Jari-jari cell

5 km


Struktur 19 Cell

8

METODE SIMULASI

PLAYER

PENDEKATAN GAME THEORY

STARATEGI

PAYOFFS

RESOURCES

GRUP USER (UE)

NONCOOPERATIVE

ASKING HELP

KEPUASAN

COST

GRUP ENB

COOPERATIVE

ASKING HELP (AH)

UTILITAS

BANDWIDTH

DECISION MAKER

DO NOTHING (DH)

UTILITAS MAKSIMUM

PROVIDE HELP (PH) DENY HELP (DH)


9

04/07/2013

10

UTILITAS eNB

Dimana: ai = tindakan yang dipilih pemain ui = utilitas pemain RLbi =load balancing request , +1 untuk cell congested , selain itu 0. Ai = jumlah user aktif pada cell i, nilai maksimum sama dengan threshold congested Ii =jumlah user tidak aktif pada cell i, nilai maksimum sama dengan threshold congested Du = permintaan user yang ditolak. -1 jika Ai < kapasitas maksimum cell, selain itu 0 DLbi =permintaan load balancing dari cell tetangga congested yang di tolak. -1 jika Ai < threshold congested, selain itu 0. TLB = Load Balancing Transfer. Nilai TLB untuk eNB adalah sebanyak +n user yang berhasil ditransfer. m,n = konstanta = ½


11

UNIT/SKOR UTILITAS ENB Nilai/skor unit utilitas untuk setiap tindakan yang dilakukan eNB Unit Utilitas

Asking Help (AH)

Do Nothing (DN)

Provide Help (PH)

Deny Help (DH)

RLbi

1

-1

0

0

DLbi

0

0

0

-1

Ketika eNB tidak congested melakukan Provide Help ataupun Deny Help Nilai /Skor unit utilitas tindakan eNB Unit utilitas

Provide Help

Deny Help

Du

0

-x

TLB

x

0

Dimana x= jumlah user yang dapat ditransfer atau dihandover 04/07/2013 Teknik Telekomunikasi Multimedia ITS

12

CREDIT GAIN&GAIN TOTAL CREDIT GAIN ( jumlah user yang akan ditransfer dari setiap cell congested) :

GAIN TOTAL (jumlah total user yang akan ditransfer dari semua cell congested

Dimana : x it = jumlah user aktif (user) vi = jumlah user yang ditransfer tiap cell (user) PE(i,j) = probabilitas UE yang berada di border antara dua cell i dan j yang saling bertetangga. PS(i,j) = probabilitas border UE untuk mendapatkan sinyal terima dari cell yang berdekatan, diasumsikan = 0.9 PH(j) = probabilitas cell tetangga yang mampu menolong dalam load balancing. Ditentukan dari database lokal eNB tetangga. PH(j)  [0,1]. 04/07/2013 Teknik Telekomunikasi Multimedia ITS

13

BORDER USER User yang berada pada border cell diasumsikan berada pada wilayah 1,2,3,dan 4

1 3 Probabilitas UE yang berada di border antara dua cell i dan j yang saling bertetangga PE(i,j)


4 2

14

Efek load balancing terhadap jumlah drop call dengan syarat RSRP user dari eNB cell tetangga lebih besar dari pada eNB cell sumber eNB Rata-rata Rata-rata / jumlah user jumlah drop Cell aktif call sebelum LB

Ratarata jumlah drop call setelah LB 1 298,53 4,13 0,8 2 301,03 5,13 3,77 3 299,37 3,37 2,57 4 299,47 3,73 0,97 5 303,33 6,17 1,73 6 299,03 4,57 2,9 7 297,6 3,3 2,77 8 302,43 7,37 4,37 9 148 10 301,87 6,57 2,87 11 147,23 12 298,23 4,37 4,2 13 298,7 4,8 2,5 14 301,23 4,63 1,7 15 303,07 6,37 4,9 16 302,73 5,2 4,73 17 303,47 6,27 4,43 18 299,6 4,6 3,7 19 298,6 3,9 3,57 Rata-rata persentase penurunan drop call 17

Rata-rata persentase tingkat drop call sebelum LB(%)

Rata-rata persentase tingkat drop call setelah LB(%)

Rata-rata persentase penurunan drop call(%)

1,38 1,70 1,13 1,25 2,03 1,53 1,11 2,44 2,18 1,47 1,61 1,54 2,10 1,72 2,07 1,54 1,31 cell congested

0,27 1,25 0,86 0,32 0,57 0,97 0,93 1,44 0,95 1,41 0,84 0,56 1,62 1,56 1,46 1,23 1,20

80,63 26,51 23,74 73,99 71,96 36,54 16,06 40,71 56,32 3,89 47,92 63,28 23,08 9,04 29,35 19,57 8,46 37,12%


15

Efek load balancing terhadap jumlah drop call dengan syarat RSRP user dari eNB cell tetangga lebih besar dari pada eNB cell sumber EFEK LOAD BALANCING TERHADAP JUMLAH DROP CALL DENGAN MEMPERHATIKAN SYARAT RSRP USER DARI ENB CELL TETANGGA LEBIH BESAR DARI PADA ENB CELL SUMBER 8 TANPA LOAD BALANCING DENGAN LOAD BALANCING 7

JU M LA H D R O P C A LL

6

5

4

3

2

1

0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

NOMOR CELL


12

13

14

15

16

17

18

19

20

16

Efek load balancing terhadap jumlah drop call dengan mengabaikan syarat RSRP user dari eNB cell tetangga lebih besar dari pada eNB cell sumber

eNB/ Cell

Rata-rata jumlah user aktif

Rata-rata jumlah drop call sebelum LB

Rata-rata jumlah drop call setelah LB

Rata-rata persentase tingkat drop call sebelum LB(%)

1 298,4 3,8 0,03 1,27 2 299,13 3,97 0,23 1,33 3 299,77 4,57 1,4 1,52 4 301,4 4,67 0 1,55 5 302,83 5,7 0 1,88 6 298,37 3,93 0,27 1,32 7 298,03 3,07 0,1 1,03 8 306,2 8,8 0,2 2,87 9 151,9 10 299,83 5,4 0,03 1,80 11 148,97 12 298,17 4,2 1,47 1,41 13 300,37 5,5 0 1,83 14 302,27 5,23 0 1,73 15 303 5,93 0,33 1,96 16 305,13 6,93 1,87 2,27 17 303 6,5 0,07 2,15 18 299,27 3,5 0,1 1,17 19 297,87 3,07 0,27 1,03 Rata-rata persentase penurunan drop call 17 cell congested

Rata-rata persentase tingkat drop call setelah LB(%) 0,01 0,08 0,47 0,00 0,00 0,09 0,03 0,07 0,01 0,49 0,00 0,00 0,11 0,61 0,02 0,03 0,09

Rata-Rata persentase penurunan drop call (%) 99,21 94,21 69,37 100,00 100,00 93,13 96,74 97,73 99,44 65,00 100,00 100,00 94,44 73,02 98,92 97,14 91,21 92,33 %


17

Efek load balancing terhadap jumlah drop call dengan mengabaikan syarat RSRP user dari eNB cell tetangga lebih besar dari pada eNB cell sumber

EFEK LOAD BALANCING TERHADAP JUMLAH DROP CALL DENGAN MENGABAIKAN SYARAT RSRP USER DARI ENB CELL TETANGGA LEBIH BESAR DARI PADA ENB CELL SUMER 9 TANPA LOAD BALANCING DENGAN LOAD BALANCING

8

JU M L A H D R O P C A L L

7

6

5

4

3

2

1

0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

NOMOR CELL


18 18

Utilitas tindakan eNB dengan memperhatikan syarat RSRP user dari eNB cell tetangga lebih besar dari pada eNB cell sumber eNB/ cell

Jumlah user aktif

1

298,53

Rata-rata utilitas awal (initial state) 405,00

2

301,03

3

Rata-rata utilitas DN

Ratarata utilitas DH

Ratarata utilitas AH-PH

Tindakan yang diambil

404,00

405,00

406,00

AH

404,87

403,87

404,87

405,87

AH

299,37

405,00

404,00

405,00

406,00

AH

4

299,47

405,00

404,00

405,00

406,00

AH

5

303,33

405,00

404,00

405,00

406,00

AH

6

299,03

405,00

404,00

405,00

406,00

AH

7

297,60

404,97

404,00

404,90

405,97

AH

8

302,43

405,00

404,00

405,00

406,00

AH

9

148,00

283,00

283,00

239,87

325,13

PH

10

301,87

405,00

404,00

405,00

406,00

AH

11

147,23

282,23

282,23

268,27

295,20

PH

12

298,23

405,00

404,00

405,00

406,00

AH

13

298,70

404,85

403,88

404,78

405,85

AH

14

301,23

405,00

404,00

405,00

406,00

AH

15

303,07

404,80

403,83

404,57

405,97

AH

16

302,73

405,00

404,00

405,00

406,00

AH

17

303,47

405,00

404,00

405,00

406,00

AH

18

299,60

405,00

404,00

405,00

406,00

AH

19

298,60

405,00

404,00

405,00

406,00

AH


Peningkatan utilitas setiap eNB = Utilitas maksimum-initial state x100% Initial state

Peningkatan utilitas eNB 9 = 325,13-283 x 100 % = 14,88% 283 Peningkatan utilitas eNB 11 = 295,20-282,23 x 100 % = 4,59% 282,23 Peningkatan utilitas rata-rata eNB PH

9,74% Peningkatan utilitas rata-rata eNB AH

0,25%

19

Utilitas tindakan eNB dengan mengabaikan syarat RSRP user dari eNB cell tetangga lebih besar dari pada eNB cell sumber

eNB/ Cell

Rata-rata jumlah user aktif

Rata-rata utilitas initial state

Rata-rata utilitas jika Do Nothing (DN)

Rata-rata utilitas jika Deny Help (DH)

Rata-rata utilitas jika AH-PH

Tindakan yang diambil

1

298,4

404,95

403,95

404,95

405,95

AH

2 3

299,13 299,77

405 405

404 404

405 405

406 406

AH AH

4

301,4

405

404

405

406

AH

5 6

302,83 298,37

405 405

404 404

405 405

406 406

AH AH

7

298,03

404,97

404

404,9

405,97

AH

8

306,2

404,88

403,88

404,88

405,88

AH

9 10

151,9 299,83

286,9 405

286,9 404

169,4 405

403,4 406

PH AH

11

148,97

283,97

283,97

163,63

403,3

PH

12 13 14 15 16 17 18 19

298,17 300,37 302,27 303 305,13 303 299,27 297,87

405 404,97 405 404,8 405 405 405 405

404 404 404 403,83 404 404 404 404

405 404,9 405 404,57 405 405 405 405

406 405,97 406 405,97 406 406 406 406

AH AH AH AH AH AH AH AH


Peningkatan utilitas rata-rata eNB PH

41,24% Peningkatan utilitas rata-rata eNB AH

0,25%

20

Hasil credit gain eNB/Cell

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Dengan mengabaikan syarat RSRP user dari eNB cell tetangga lebih besar dari pada eNB cell sumber Rata-rata Rata-rata credit gain jumlah user yang berhasil dihandover hasil simulasi 36,33 13,53 40,2 10,13 30,2 7,53 29,9 19,27 42,77 21 37,8 13,7 22,7 10,07 28 17,9 43,6 16,17 23,7 6,6 27,13 20,43 43,5 19,77 38,73 15,07 26,03 12,6 34,6 16,13 44,5 10,13 26,53 6,07


Dengan memperhatikan syarat RSRP user dari eNB cell tetangga lebih besar dari pada eNB cell sumber Rata-rata credit Rata-rata gain jumlah user yang berhasil dihandover hasil simulasi 26,10 37,81 15,13 24,89 35,02 25,67 12,66 24,23 38,50 6,82 23,86 36,19 23,71 11,30 20,51 24,52 10,71

5,43 3,73 1,37 8,30 8,83 3,87 0,93 3,93 4,23 0,40 6,13 7,77 2,80 0,77 3,47 1,43 0,67

Jumlah user yang berhasil dihandover tidak pernah melebihi nilai credit gain

21

KESIMPULAN

LTE LOAD BALANCING DENGAN SKENARIO GAME THEORY PERFORMANSI/ UNJUK KERJA

KONDISI SIMULASI MENGABAIKAN SYARAT RSRP USER DARI ENB TETANGGA

MEMPERHATIKAN SYARAT RSRP USER DARI ENB TETANGGA

PENURUNAN JUMLAH DROP CALL

92,33%

37,12%

PENINGKATAN UTILITAS ENB PENOLONG

41,24%

9,74%

PENINGKATAN UTILITAS ENB CONGESTED (AH)

0,25%

0,25%


22

REFERENSI

•El-Halaby, Abdallah, “A Game Theoretic Scenario for LTE Load Balancing”, IEEE Africon 2011- The Falls Resrt and Conference Centre, Livingstone, Zambia, 13-15 September 2011. •A.Wadd, B. Wegman, I. Viering, “A. Game – Theoretic Approach to Load Balancing in Cellular Radio Network.” 2010 IEEE 21st International Symposium on Personal Indoor and Mobile Radio Communication •C.Chunglin,K.Sandrasegaran,H.Adibah,”Optimized Performance Evaluation of LTE Hard Handover Algorithm with Average RSRP Constraint”. International Journal of wireless & Mobile Network (IJWAN) Vol.3. No 2, April 2011. •T. Jansen, V.Balan, J.Turk,”Handover Parameter Optimization in LTE Self-Organizing Network”. •W.Lv,W.Li,H.Zheng,Y.lia,”Distributed Mobility Load Balancing With RRM LTE”. Proceeding of IC-BN MT 2012. •R.Trestian,O.Ormond, G.Miro, “ Game Theory-Based Network Selection: Solutions and Challenges”,IEEE Communication Surveys & Tutorials, Vol 14

04/07/2013

Teknik Telekomunikasi Multimedia ITS

23


24

LTE LOAD BALANCING DENGAN SKENARIO GAME THEORY

Recommend Documents