Perpustakaan Digital ITB
Perkembangan jaringan 5G tidak hanya ditujukan untuk meningkatkan kapasitas
layanan komunikasi, tetapi juga untuk mendukung konektivitas perangkat dalam
jumlah masif melalui skenario massive Internet of Things atau massive IoT. Salah
satu teknologi yang dapat memperluas cakupan layanan tersebut adalah 5G Non-
Terrestrial Network atau NTN, termasuk melalui High-Altitude Platform Station
atau HAPS. HAPS beroperasi pada ketinggian stratosfer dan dapat digunakan untuk
menyediakan cakupan pada wilayah yang sulit dijangkau jaringan terestrial. Pada
skenario massive IoT, banyak perangkat dapat melakukan akses dalam waktu
berdekatan sehingga meningkatkan beban prosedur contention-based random
access atau CBRA. Karena jumlah preamble RACH terbatas, kondisi tersebut dapat
menyebabkan preamble collision, menurunkan success rate, dan meningkatkan
access delay. Permasalahan ini menjadi lebih penting pada trafik event-driven yang
memiliki urgensi lebih tinggi dibandingkan trafik periodik.
Tugas akhir ini bertujuan merancang dan mengevaluasi mekanisme Group-Based
Preamble Allocation atau GBPA untuk memberikan diferensiasi layanan akses
awal pada prosedur CBRA 5G NTN berbasis HAPS. Pada mekanisme ini, UE
dibagi menjadi dua kelompok trafik, yaitu Grup P untuk trafik periodik dan Grup E
untuk trafik event-driven sebagai kelompok prioritas. Sumber daya preamble dibagi
menjadi subset yang tidak saling bertumpang tindih berdasarkan kelompok trafik.
Parameter ratioPUE digunakan untuk mengatur komposisi UE Grup P terhadap
total UE, sedangkan parameter ratioE digunakan untuk mengatur proporsi preamble
yang dialokasikan kepada Grup E. Evaluasi dilakukan melalui simulasi ns-3/5GLENA
pada skenario satu beam HAPS dengan variasi jumlah UE, komposisi trafik,
dan alokasi preamble. Metrik evaluasi meliputi success rate Grup E, success rate
Grup P, success rate total, peningkatan success rate Grup E terhadap baseline,
degradasi success rate, probabilitas kolisi, access delay, dan Jain’s Fairness Index
atau JFI.
Hasil pengujian menunjukkan bahwa GBPA mampu meningkatkan layanan
prioritas Grup E pada konfigurasi tertentu. Pada konfigurasi ratioPUE=0,8 dan
ratioE=0,85, nilai rata-rata success rate Grup E mencapai 99,975% dengan CI95
Wilson score interval sebesar 99,909% sampai 99,993%, sehingga target ???????????? ?
95%tercapai secara statistik. Pada konfigurasi yang sama, access delay Grup E
pada skema GBPA sebesar 11,01 ms, lebih rendah dibandingkan baseline sebesar
ii
30,90 ms. Pada konfigurasi ratioPUE=0,6 dan ratioE=0,90, peningkatan success
rate Grup E terhadap baseline mencapai 23,95 poin persentase (CI95 23,27 sampai
24,63), sehingga target Peningkatan minimal 20 poin persentase tercapai secara
statistik. Pada konfigurasi default, ketika jumlah UE meningkat dari N=2000
menjadi N=4000, degradasi success rate Grup E mencapai sekitar 26 poin
persentase. Namun, pada konfigurasi ratioPUE=0,8 dan ratioE=0,85, degradasi
yang sama hanya sebesar 0,025 poin persentase, sehingga target skalabilitas (?10
poin persentase) tercapai pada titik operasi tersebut.
Variasi ratioE dan ratioPUE menunjukkan bahwa GBPA dapat digunakan untuk
mengatur trade-off antara prioritas Grup E dan layanan Grup P. Peningkatan alokasi
preamble untuk Grup E dapat meningkatkan keberhasilan akses Grup E, tetapi
dapat menurunkan performansi Grup P dan nilai JFI. Perbandingan kontekstual
terhadap lingkungan LEO menunjukkan bahwa performansi HAPS bersifat
kondisional terhadap konfigurasi. HAPS unggul pada titik default, tetapi tidak
selalu unggul pada seluruh konfigurasi. Dari sisi access delay, HAPS menunjukkan
hasil yang lebih rendah dibandingkan LEO pada titik yang diuji. Secara
keseluruhan, tugas akhir ini menunjukkan bahwa GBPA dapat digunakan sebagai
mekanisme diferensiasi akses awal berbasis kelompok pada 5G NTN berbasis
HAPS, tetapi efektivitasnya dibatasi oleh jumlah preamble, kepadatan kontensi,
sensitivitas mekanisme retry, dan kapasitas penjadwalan.