Model Kendali Daya Pada Jaringan Cognitive Femtocell Menggunakan Pendekatan Game Theory

ANGGUN FITRIAN ISNAWATI, Dr. Ir. Risanuri Hidayat, M.Sc.; Selo, ST., M.Eng., M.Sc., Ph.D.; I Wayan Mustika, ST., M.Eng., Ph.D.

2018 | Disertasi | S3 Ilmu Teknik Elektro

Adanya keterbatasan bandwidth dan tuntutan layanan komunikasi berkecepatan tinggi mendorong munculnya teknologi yang mampu mengoptimalkan penggunaan frekuensi user yakni teknologi cognitive radio. Kebutuhan akan teknologi ini ditambah dengan kemampuan mengendalikan daya pancar secara mandiri oleh user dapat memberikan dampak positif terhadap kelangsungan hidup perangkat menjadi lebih lama (user battery life). Tujuan penelitian ini adalah meningkatkan efisiensi penggunaan daya secara mandiri oleh user dengan tetap mempertahankan kualitas layanan (quality of service, QoS) yang baik berdasarkan ketercapaian signal to interference and noise ratio (SINR) yang ditargetkan oleh seluruh user. Penelitian sebelumnya yakni Koskie Gajic (KG) dan Thalabani (TB) telah menghasilkan model kendali daya menggunakan pendekatan game theory, hanya saja belum mampu mencapai SINR target sebagaimana yang ditentukan sehingga kualitas layanan (QoS) menjadi kurang baik. Meskipun kemudian ada penelitian lagi yang mencapai SINR target yakni Luyong Zhang (LZ) dan Zhao Chenglin (ZC) akan tetapi nilainya jauh melampaui nilai SINR target sehingga menimbulkan efek terhadap daya transmisi yang menjadi jauh lebih tinggi. Hal ini menimbulkan permasalahan tersendiri terkait efisiensi daya. Penelitian ini merancang model sistem kendali daya menggunakan pendekatan game theory untuk user terdistribusi secara mandiri yang menggunakan multi-channel. Usulan model kendali daya ini memerlukan fungsi utilitas yang harus ditentukan terlebih dahulu berdasarkan karakteristik user sehingga tercapai kualitas layanan dan efisiensi penggunaan daya dengan pencapaian SINR target secara proporsional sesuai dengan kebutuhan user. Efisiensi penggunaan daya tercapai ketika user sudah mencapai kondisi puas atau kondisi konvergen (Nash equilibrium). Hasil penelitian menunjukkan bahwa Proposed PCG atau metode Power Control Game yang diusulkan mampu mencapai kondisi konvergen di saat yang tepat, yakni mampu mencapai konvergen di saat semua user telah berhasil melampaui SINR target dengan nilai SINR yang tidak berlebihan sehingga kualitas layanan dapat terpenuhi, akan tetapi daya transmisinya juga tidak terlalu tinggi sehingga lebih efisien. Selain itu, tingkat kecepatan konvergensi juga mampu bersaing dengan penelitian sebelumnya.

Bandwidth limitation and the demand of high-speed communication service encourage the emergence of technology that optimizes user frequency use, such as cognitive radio technology. This technology also required having a self-organized power control ability that is expected to improve user battery life. This study was aimed to improve self-organized power consumption efficiency while maintaining a good quality of service (QoS), which was represented the ability of all users to achieve the expected signal to interference and noise ratio (SINR). Previous studies by Koskie Gajic (KG) and Thalabani (TB) have produced power control model using game theory approach, but they can not achieve the SINR target, which means that their QoS is not optimal. Other methods proposed by Luyong Zhang (LZ) and Zhao Chenglin (ZC) can generate a significantly higher SINR value than the SINR target, but these methods consume an inefficient amount of power. This study designed a power control system model using game theory approach for distributed self-organized users in multi-channel. The proposed power control model required a predetermined utility function based on user characteristic to meet QoS and power consumption efficiency in achieving SINR target that were proportional to user requirements. Power consumption efficiency was obtained when the users achieve the convergence or Nash equilibrium. The results show that the proposed power control game (PCG) method achieved convergence appropriately, which was when all users met the SINR target to reach the desired quality of service without consuming an inefficient amount of power. The convergence rate of the proposed method is comparable to other previous methods.

Kata Kunci : cognitive femtocell, power control, convergence, SINR, Nash equilibrium.