SIMULASI PENSINYALAN CALL SET-UP WIRELESS ATM BERBASIS CDMA

Jurnal Ilmiah Poli Rekayasa Volume1, Nomor 1, Oktober 2005

ISSN : 1858-3709

SIMULASI PENSINYALAN CALL SET-UP WIRELESS ATM BERBASIS CDMA Dewiani 1) Yenniwarti Rafsyam

2)

ABSTRACT The application of Wireless ATM concept on the mobile radio telecommunication system is something new so that it needs a more intensive research to determine the standard to be used, such as its signalling, signalling plays an important role in the wireless network which has the function to develop, maintain, and release a connection on the control plane. This research is intended to make a model of a call set-up signalling system which includes the slotted aloha modelling as one of the special cases of CDMA access method, AP, and SWS. This model is expected to represent the actual system. The method used is by means of the simulation modelling having the capacity to measure the system performance. The measurement of the system performance calculated is the delay package signalling, which is the time from the sending of packet by AMT to the receiving of the package by AMT, which is the same as the time between the sending of call set-up and the receiving of call proceeding. The experiment uses some different values of several variables applied to the model simulation, such as, packet arrival rate, the number of retransmission, and the number of channel. The result of the simulation modelling is compared to the theoritical result, and both results are plotted in a graphic with several changes in the parameter. Keywords : Slotted Aloha, Antrian M/G/1, Signaling, Wireless ATMI.

I. PENDAHULUAN Penggunaan

dengan sistem wireless adalah keterbatasan Wireless

ATM

dan

teknologi network wireless kecepatan tinggi lainnya termotivasi oleh kebutuhan akan sistem komunikasi yang dapat diakses dimanapun dan kapanpun diinginkan, serta semakin pentingnya aplikasi komputer dan telekomunikasi baik dalam pasar bisnis maupun dalam pasar

dalam penggunaan bandwidth yang ada. Salah satu cara untuk mengatasi masalah kebutuhan bandwidth menggunakan

dari

teknologi

jaringan

yang

ada

dimaksudkan untuk memberikan pelayanan komunikasi tanpa hambatan, dengan informasi membutuhkan

spread

spektrum.

yang bekerja berdasarkan modulasi spread spektrum.

bandwidth

lebar

dan

teknik akses jamak kerena memiliki kapasitas kanal, kualitas suara dan performansi yang lebih baik ditinjau dari kemampuan sistem CDMA dalam menekan interferensi, mengatasi fading, handoff dan kerahasiaan informasi.

kualitas pelayanan yang terjamin. Bandwidth informasi pada jaringan wireless lebih sempit dibandingkan dengan bandwitdh yang diberikan oleh jaringan wireline yang sudah ada. Jaringan wireline ini akan dipergunakan sebagai sistem utama yang

menyediakan bandwidth lebar,

sedangkan jaringan wireless akan memperluas pencapaian maksud tersebut diatas. Seiring teknologi

dengan

Metode modulasi CDMA dipilih sebagai

Teknologi WATM sebagai generasi

yang

modulasi

yaitu

CDMA merupakan suatu metode akses jamak

konsumen.

ketiga

tersebut

dan

dengan teknik

akses

penggunaan disediakan

yang

fasilitas-fasillitas oleh

ATM

yang

standar

telah dengan

mempertahankan sintaks seminimal mungkin pada

teknologi

wireless, dengan

gagasan

berupa penggunaan sel ATM standar

pada

fungsi-fungsi yang berada di layer network, sedang

perkembangan baru

Konsep utama network WATM adalah

sublayer

protokol

spesifik

saluran

wireless pada layer physik untuk hubungan radio ditambahkan dengan header wireless.

diaplikasikan padanya, kendala yang ditemukan 1)

Department of Electrical Engineering – Hasanuddin University 2) Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Lkokseumawe

43


ISSN : 1858-3709

Penerapan konsep ATM pada sistem telekomunikasi radio bergerak merupakan hal baru sehingga memerlukan penelitian intensif untuk

menetapkan

standar

yang

harus

digunakan, antara lain standar mengenai bit rate informasi, pensinyalan, dan

lain-lain

kapasitas kanal

sebagainya.

Pensinyalan

memegang peranan penting dalam jaringan

Gambar 2.1. Arsitektur jaringan

wireless, karena berfungsi untuk membangun, memelihara

(mempertahankan)

dan

Stack protokol wireless ATM pada

membebaskan suatu hubungan/koneksi yang

Gambar 2.2 memperlihatkan

bekerja pada control plane.

Plane) sebagai transport informasi pelanggan. Pada user plane

user plane (U-

ini terdapat

stack protokol

II. TINJAUAN PUSTAKA

ATM

2.1. PENSINYALAN WIRELESS ATM

medium access control (MAC.PHY) pada layer

standar

yang

ditambahkan

dengan

Arsitektur pensinyalan wireless ATM

physik untuk fungsi AMT, untuk fungsi AP

yang dibahas mengikuti struktur pensinyalan

sebagai unit interworking sederhana akan

Broadband

Network

menyaring sel-sel ATM yang telah dibungkus

Interface (UNI) dengan konfigurasi pensinyalan

(encapsulated) dari frame MAC kemudian

point-to-point, dimana area-lokal dari sejumlah

diteruskan ke SWS melalui virtual connection

sistem akses wireless ATM dan ATM standar

(VC) ATM yang sesuai, serta fungsi SWS yang

saling

sama dengan fungsi-fungsi protokol U-Plane B-

ISDN

terhubung

(B-ISDN)

melalui

User

jaringan

B-ISDN

seperti terlihat pada gambar 2.1.

ISDN.

AMT (ATM Mobile Terminal) adalah

Sedangkan Control Plane

berfungsi

sebagai

penyampai

(C-Plane) informasi

peralatan end user mobile yang memiliki radio

pensinyalan, antara titik terminasi AMT dan

wireless ATM dengan interface udara tertentu.

SWS pada protokol MCC (Mobile Call Control)

AP merupakan pusat (konsentrator) lalu lintas

dan MM (Mobilitas Manajement). Pensinyalan

yang berasal dari sejumlah interface UNI yang

MCC mengikuti Protokol Call Control B_ISDN

berbeda dan diteruskan ke SWS melalui

(Q.2931)

protokol kontrol AP-SWS (ASCP).

pelepasan call AMT asal/tujuan serta fungsi

SWS

(Switch-Work-Stasion)

adalah

untuk

set-up,

modifikasi

dan

handover.

switch ATM standar yang dilengkapi dengan workstation,

berfungsi untuk

menangani

fungsi-fungsi khusus mobile (seperti : registrasi AMT, updating lokasi dan handover) serta untuk pengendalian call AMT asal/tujuan yang berada dalam layanan SWS.

1)


44


ISSN : 1858-3709

Gambar 2.2 Protokol jaringan WATM(3) S = G.e-G

2.2. PROSEDUR PENSINYALAN

(2.2)

Nilai S maksimum didapat pada G = 1 sehingga S = e-1 = 1/e = 0,368 ≈ 37 %, dengan asumsi jumlah user yang terhubung ke kanal tidak terbatas. Nilai

G

yang

lebih

besar

akan

mengurangi jumlah slot yang kosong tetapi menambah

jumlah

tabrakan

secara

eksponensial. Probabilitas

sebuah

transmisi

yang

memerlukan percobaan tepat k kali (yaitu (k-1) tabrakan yang diikuti oleh sebuah paket yang (3)

Gambar 2.3. Prosedur pensinyalan WATM.

berhasil), Pk(13) adalah : Pk = Po.(1 - Po)k-1 = e-G .(1 - Po)k-1

2.2. SLOTTED ALOHA

(2.3)

Pada slotted ALOHA, setiap paket

Pada metoda ini, kanal dialokasikan dalam

harus

menunggu

sampai

permulaan

slot

bentuk time slot, dimana waktu satu time slot

berikutnya. Karena durasi slot adalah τ, maka

tersebut sama dengan waktu panjang paket.

ada tambahan waktu tunda rata-rata sebesar

Semua user harus mensinkronkan dirinya ke

τ/2.

time slot-time slot tersebut dan user yang akan

Waktu tunda rata-rata paket pada slotted

mengirimkan

ALOHA(7) adalah :

paket

harus

mensinkronkan

dirinya ke slot yang akan tiba.

Sehingga

TS-ALOHA = TR+τ+τ/2+E(T)=TR+1,5τ+E(T)

besarnya waktu riskan (waktu yang harus

Ket : TR

dijaga agar tidak terjadi tabrakan) adalah

τ

sebesar τ. Probabilitas

(2.4)

= waktu propagasi = panjang paket

E(T) = waktu tunda retransmisi rata-rata tidak

ada

paket

yang

Jika terjadi tabrakan, maka setiap AMT

dibangkitkan dalam satu waktu transmisi paket

yang paketnya mengalami tabrakan harus

atau probabilitas tidak ada tabrakan adalah :

melakukan retransmisi. Jika setelah tabrakan

Po = e-G (7)

(2.1)

terdeteksi, semua AMT langsung melakukan

dimana G adalah rata-rata trafik kanal (baru

retransmisi,

dan transmisi ulang)

tabrakan selanjutnya.

Sehingga diperoleh Throughput (7) :

tabrakan

1)


bisa

ulang

dipastikan

tersebut

akan

Untuk maka

terjadi

menghindari diperlukan 45


pengaturan interval waktu sebelum dilakukan

2.4. ANTRIAN M/G/1

retransmisi yang disebut dengan algoritma backoff

ISSN : 1858-3709

Pada metode antrian M/G/1, paket yang berasal dari slotted aloha mempunyai laju

Komponen waktu tunda retransmisi terdiri dari τ, τ/2, TR’ = 2. TR, serta waktu tunda

kedatangan Poisson (λ), distribusi pelayanan yang general serta jumlah pelayan adalah 1.

random. Jika waktu random yang dipilih adalah pada interval 0 sampai (k-1) slot, maka nilai rata-rata k = (k-1)/2.

Sehingga waktu tunda

retransmisi sebanyak r kali menjadi : T = r {2.TR + τ + τ/2 + 0,5.(k-1) τ } = r {2.TR + 0,5.(k+2).τ}

(2.5)

Formula yang dikenal untuk metoda M/G/1 ini adalah “Pollaczek-Khinchine” yang digunakan untuk menghitung waktu delay di antrian seperti rumus

1

ρ µ [1 − (1 − µ 2σ 2 )] (1 − ρ ) 2

E (T ) =

(7)

Rata-rata jumlah retransmisi E(r) adalah : E(T) = E(r) [2.TR + 0,5(k+2) τ] (7)

(2.11). (2.11)

(2.6)

Jika q adalah probabilitas paket baru sukses

Keterangan :

dan q’ adalah probabilitas paket retransmisi

E(T) = waktu delay sistem

sukses, maka untuk r>>1 :

1/µ

= rata-rata waktu pelayanan

λ

= rata-rata kecepatan kedatangan paket

E (r) = (1 – q) / q’

(2.7)

dari persamaan Pk diatas, untuk k>>1 (paket ρ

datang >>1) maka : -G

q=e ,

(Poisson)

G

E(r) = e – 1

(2.8)

σ

= λ/µ 2

= variansi dari distribusi waktu

Sehingga waktu tunda rata-rata retransmisi

pelayanan.

menjadi :

Metoda

E(T) = [e – 1] [2.TR + 0,5(k+2) τ] G

(7)

(2.9)

menganalisa

Jackson jaringan

dipakai antrian

untuk dengan

Waktu tunda rata-rata paket pada slotted

kemungkinan adanya “feedback loop”, dengan

ALOHA adalah :

N (node) dalam jaringan dan dalam antrian ke-i G

TS-ALOHA = TR + 1,5τ + [e – 1] [2.TR + 0,5(k+2) τ] (7)

terdapat (2.10)

mi

pelayan

exponensial

dengan

parameter µI seperti terlihat pada gambar 2.4. Dimana throughput melalui antrian ke-i adalah θi, maka : M

θ i = rsi .λ + ∑ r ji .θ j

(2.12)

j =1

Gambar 2.7. Feedback Loop

Gambar 2.4.Pola kerja retransmisi

Asumsi : ♦

Terdapat M antrian, satu sumber dan satu tujuan

1)


46

Jurnal Ilmiah Poli Rekayasa Volume1, Nomor 1, Oktober 2005 ♦

•

Ruting adalah random

ISSN : 1858-3709

Menghitung secara analitis delay slotted

♦ Probabilitas suatu pelanggan meninggalkan

aloha dan antrian M/G/1. 4.1 MODEL SISTEM

antrian i ke j adalah rij

♦ Probabilitas suatu pelanggan meninggalkan antrian i ke tujuan adalah rid ♦

Sumber memberikan pelanggan dengan distribusi Poisson dengan rate rata-rata λ.

♦ Distribusi

waktu

pelayanan

adalah

eksponensial negatif dengan rate rata-rata µi

Gambar 41. Blok Diagram Model sistem

III. TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN

4.2. MODEL SIMULASI

3.1. Tujuan Penelitian Tujuan dari pelaksanaan tugas penelitian ini adalah : 1.

Meneliti kinerja sistem signaling slotted aloha pada interface udara.

2.

Menghitung

delay

metoda

Antrian

M/G/1pada CDMA

3.2. Manfaat Penelitian Dengan mengetahui kinerja dan delay pada slotted aloha dan metode antrian M/G/1

Gambar 4.2. Model Pensinyalan WATM(3)

pada wireless ATM berbasis CDMA maka dapat diketahui waktu atau berapa lama paket signaling call set-up dikirim.

IV. METODE PENELITIAN Adapun metodelogi pelaksanaan penelitian mengikuti urutan-urutan sebaga berikut : •

Membuat model sistem.

•

Membuat

algoritma

dan

pemrogram

simulasi •

Melakukan perhitungan hasil simulasi untuk delay slotted aloha

•

Melakukan perhitungan hasil simulasi untuk memperoleh WATM.

1)

delay

antrian

Gambar 4.3. Diagram Alir Model Sistem

M/G/1pada 4.2.1. Model Slotted Aloha


47


ISSN : 1858-3709

Asumsi-asumsi yang digunakan adalah :

•

AMT diasumsikan tidak bisa menerima transmisi dari AP, sehingga tidak dapat secara langsung mengetahui terjadinya tabrakan.

Untuk

AP

akan

mengirim

Diagram Alir Proses Simulasi :

acknowledge positif untuk memberitahu MT jika tidak terjadi tabrakan (pengiriman paket sukses).

Apabila dalam waktu dua kali

round trip delay tidak mendapat ack positif maka dianggap telah terjadi tabrakan.

•

AMT dapat mengetahui acknowledgment ini setelah dua kali round trip delay, dengan mengabaikan

waktu

pemrosesan

pengiriman acknowledgment positif di AP. •

Setiap AMT membangkitkan paket yang panjangnya seragam sesuai durasi slot dengan pola kedatangan paket dimodelkan sebagai proses Poisson, sehingga waktu antar

kedatangan

mengikuti

distribusi

eksponensial negatif. •

Sinkronisasi seluruh AMT sangat baik sehingga tidak diperlukan waktu antar slot.

•

Trafik tersebar merata ke seluruh AMT (setiap AMT membangkitkan paket dengan laju yang sama).

•

Proses AP dan SWS terjadi apabila proses

Kanal CDMA bersifat bebas kesalahan kecuali

jika

terjadi

4.2.3. Algoritma AP dan SWS1

tabrakan,

dimana

tabrakan terjadi jika ada lebih dari satu

paket sukses pada slotted telah selesai dilakukan dan proses paket tabrakan tidak dilaksanakan

AMT mentransmisikan paket pada satu slot yang sama. •

Jika terjadi tabrakan sebuah AMT akan menunggu selama k (k bilangan bulat nonnegatif) slot sebelum melakukan transmisi ulang. Nilai k diambil secara acak menurut distribusi uniform dengan nilai minimum 0 dan maksimum (k-1).

•

Jumlah transmisi ulang dibatasi.

Paket

yang telah melebihi nilai transmisi ulang maksimum akan dibuang (paket gagal).

1)


48


ISSN : 1858-3709

Gambar 4.4 Agoritma AP dan SWS 4.3. PERCOBAAN YANG DILAKUKAN Tabel 4.1. Konfigurasi percobaan yang dilakukan Bit rate Pjg_pak Jml_AMT C R λ (Mbps) (byte) (paket/detik) (kanal) (retransmisi) 2 117 1 - 40 2 1 1 3 2 2 4 3 3 5 V. HASIL DAN PEMBAHASAN Tabel 5.1. Jumlah kanal = 1 λ (paket/detik

8

) 2

0.000618

0.000795 0.001035 0.001298

0.001631

(DSs) 0.000881

0.001062 0.001244 0.001405

0.001623

(DSt) 0.001222

0.001227 0.001244 0.001257

0.001272

(DAs) 0.00123

0.001236 0.001243 0.001251

0.00126

(DAt) 0.00184 (DTs) 0.002022 0.002279 0.002555 0.002111 0.002298 0.002487 0.002656

0.002903 0.002883

16

Jumlah AMT 24 32

40

(DTt) 3

0.000698

0.001021 0.001341 0.001731

0.002238

(DSs) 0.000971

0.001244

0.001798

0.00208

(DSt) 0.001229

0.001227 0.001244 0.001259

0.001286

(DAs) 0.001232

0.001243 0.001255 0.001268

0.001281

(DAt) 0.001927

0.002248 0.002585 0.002990

0.003524

(DTs) 0.002203

0.002487 0.002775 0.003066

0.003361

0.000748

0.001248 0.001805 0.002213

0.003013

(DSs) 0.001062

0.001427 0.001798 0.002175

0.002557

(DSt) 0.001230

0.001239 0.001246 0.001264

0.001295

0.00152

(DTt) 4

(DAs) 1)


49


ISSN : 1858-3709

0.001236

0.001251 0.001268 0.001286

0.001305

(DAt) 0.001978

0.002487 0.003051 0.003477

0.004308

(DTs) 0.002298

0.002678 0.003066 0.003461

0.003862

0.000878

0.001478

0.00192

0.003013

0.003954

(DSs) 0.001153

0.001626

0.00208

0.002557

0.003044

(DSt) 0.001243

0.001233 0.001248 0.001294

0.001315

(DAs) 0.00124 (DAt) 0.00126 0.001281 0.001305 0.002121 0.002711 0.003168 0.004307

0.001330 0.005269

(DTt) 5

(DTs) 0.002393

0.002886 0.003361 0.003862

0.004374

(DTt)

Keterangan : DSs

=

Delay paket rata-rata Slotted Aloha

berdasarkan hasil simulasi (detik)

mengirim

kembali

paket

yang

mengalami

tabrakan

sampai

paket

tersebut

diterima.

Sehingga untuk mengurangi delay

berhasil

yang dihasilkan maka jumlah tranmisi ulang DSt

=

Delay paket rata-rata Slotted Aloha

harus dibatasi.

berdasarkan hasil teori (detik) Delay antrian M/G/1 akan semakin besar DAs

=

Delay paket rata-rata Antrian

berdasarkan hasil simulasi (detik) DAt

=

Delay

rata-rata)

hasil

dengan

bertambahnya

rata-rata

kecepatan

kedatangan paket. Dan delay Call Set-up akan menurun seiring dengan bertambahnya jumlah

Delay Call Set-Up terhadap Jumlah AMT

kanal

0.0055

DTt = Delay Total paket rata-rata (delay call 0.0052 0.0049

Dengan menambah slotted karena

Jumlah kanal = 1

Delay Call Set-Up (detik)

set-up paket rata-rata) berdasarkan 0.0046 hasil teori

bertambah

rata-rata

Delay Call Set-Up akan semakin besar seiring

berdasarkan

simulasi (detik)

maka delay

bertambahnya

paket rata-rata Antrian

DTs = Delay Total paket rata-rata (delay call paket

dengan

kecepatan kedatangan paket.

berdasarkan hasil teori (detik)

set-up

seiring

0.0043 jumlah0.004 transmisi 0.0037 yang0.0034 dihasilkan 0.0031 adanya 0.0028usaha 0.0025 0.0022 0.0019 0.0016 0.0013 0.001 8

Penelitian ini memperoleh perbedaan hasil metode secara pemodelan simulasi dengan

ulang

secara teori. Perbedaan tersebut disebabkan

juga

karena dalam penyelesaian baik secara teori

untuk

maupun simulasi dilakukan asumsi-asumsi, tetapi perbedaan hasil tersebut cukup kecil.

16

24

32

40

Jum lah AM T 1)

λ=2 λ=2 Department of Electrical Engineering – Hasanuddin University λ=3 2) Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri λ=4 Lkokseumawe λ=4 λ=5

λ=3 λ=5

Keterangan : ------ = hasil simulasi λ = rata-rata kecepatan ____ = hasil teori kedatangan paket

50


Gambar 5.1.

ISSN : 1858-3709

Delay Call Set-Up terhadap Jumlah AMT dengan berbagai Rata-rata kecepatan kedatangan paket

•

VI. KESIMPULAN DAN SARAN. 6.1. KESIMPULAN

Membuat model yang dapat digunakan untuk mengukur kinerja sistem dengan

Kesimpulan yang dapat diambil

antrian G/G/1

setelah pelaksanaan penelitian ini adalah sebagai berikut : •

Dari

hasil

memberikan

DAFTAR PUSTAKA yang

diperoleh

riil

1. Bora A. Akyol, Signaling Alternatives in a

mengenai perilaku delay sistem et serta

Wareless ATM Network, IEEE JSAC, pp. 3549, Januari 1997.

bertambahnya

gambaran

dapat

jumlah

secara

transmisi

ulang.

Sebaliknya, jika jumah kanal (kode) untuk

2. Bora A. Akyol, The Description of W-ATM

signaling bertambah maka delay rata-rata

Signaling Messages, IEEE JTAC, pp. 43-56, Januari 1997.

paket akan berkurang. •

Secara umum hasil percobaan simulasi ini mendekati hasil secara teoritis.

Dengan

demikian model sistem yang dibuat ini

3. Nikos H. Loukas, Nikos L. Passas, Lazaros F. Merakos, Design of Call Control Signaling Wireless ATM Networks, IEEE, pp. 15541559, 1997.

adalah model yang dapat diyakini untuk mewakili sistem yang sebenarnya.

6.2 SARAN •

Masih perlu dilakukan uji coba dengan

4. Keiser, G. E, Local Area Network Edisi Internasional, McGraw-Hill Inc., 1989.

5. Ha, Tri. T, Digital Satelit Communication, MCGraw-Hill, 1990.

jumlah kanal dan jumlah retransmisi yang lebih banyak.. 1)


51


ISSN : 1858-3709

6. Law, Averill M; Kelton, W. David, Simulation Modeling and Analysis, McGraw-Hill, 1991.

1)

Edisi

Kedua,


52

SIMULASI PENSINYALAN CALL SET-UP WIRELESS ATM BERBASIS CDMA

Recommend Documents