Perpustakaan Digital ITB

Pertumbuhan jumlah perangkat massive Internet of Things (massive IoT) meningkatkan beban prosedur akses awal ketika banyak perangkat berusaha mengakses jaringan dalam waktu yang berdekatan. Pada Contention-Based Random Access (CBRA), penggunaan ruang preamble yang sama oleh seluruh perangkat dapat menimbulkan collision dan tidak menyediakan mekanisme diferensiasi bagi trafik yang memerlukan prioritas. Penelitian ini bertujuan merancang dan mengevaluasi Group-Based Preamble Allocation (GBPA) statis untuk meningkatkan Success Rate dan menekan access delay kelompok trafik prioritas event-driven dibandingkan skema baseline, serta mengevaluasi skalabilitas dan fleksibilitas layanan antarkelompok pada skenario 5G Non-Terrestrial Network (NTN) berbasis satelit Low Earth Orbit (LEO). GBPA membagi 54 preamble kontensi menjadi dua subset yang tidak tumpangtindih untuk kelompok Periodik (P) dan Event-driven (E). Waktu kedatangan akses kelompok P dimodelkan dengan distribusi Uniform, sedangkan kelompok E menggunakan distribusi Beta(3,4). Evaluasi dilakukan melalui simulasi tingkat sistem menggunakan ns-3.47 dan modul 5G-LENA pada satu sel berkas LEO dengan ketinggian 600 km, radius berkas 25 km, frekuensi pembawa 2 GHz, lebar pita 10 MHz, model kanal NTN-Rural, kecepatan satelit 7,56 km/s, dan prekompensasi Doppler 95% (dopplerPreCompAccuracy=0,95). Baseline dan GBPA menggunakan lingkungan, topologi, komposisi trafik, waktu kedatangan, timer RACH, serta parameter radio yang sama; perbedaannya hanya terletak pada metode pemilihan ruang preamble. Nilai ratioE dipilih melalui tahap eksplorasi lima seed pada rentang 0,67–0,90. Nilai terkecil yang memenuhi kriteria eksplorasi adalah ratioE=0,70, yang menghasilkan 38 preamble untuk kelompok E dan 16 preamble untuk kelompok P. Konfigurasi ini kemudian diuji menggunakan sepuluh seed konfirmasi baru pada 4.000 UE dan diuji skalabilitasnya pada 2.000 UE. Simulasi menggunakan abstraksi tingkat sistem: Msg1 dan Msg2 direpresentasikan sebagai pesan kontrol NR, sedangkan Msg3 dan Msg4 diselesaikan melalui RRC ideal. Tundaan propagasi tidak diaktifkan karena implementasi tersebut belum kompatibel dengan konfigurasi TDD yang digunakan. Oleh sebab itu, hasil penelitian merepresentasikan perilaku kontensi RACH, residual Doppler pada gerbang deteksi MAC, dan penjadwalan Msg3 dalam simulator, bukan prosedur akses NTN fisik secara penuh. ii Pada 4.000 UE dengan ratioPUE=0,80, GBPA menghasilkan Success Rate kelompok E sebesar 98,36% dengan interval kepercayaan 95% [98,01%; 98,72%], sedangkan baseline menghasilkan 76,90% [75,86%; 77,94%]. Peningkatan berpasangan sebesar 21,46 poin persentase [20,28; 22,65] signifikan secara statistik (p=1,5×10?¹¹), sehingga target tingkat keberhasilan dan keunggulan terhadap baseline tercapai. Konsekuensinya, Success Rate kelompok P turun dari 60,78% pada baseline menjadi 55,41% pada GBPA. Target penurunan waktu akses tidak tercapai. Untuk UE kelompok E yang berhasil, mean access delay GBPA adalah 605,30 ms, lebih tinggi daripada baseline sebesar 573,02 ms; selisih berpasangan sebesar 32,28 ms memiliki interval kepercayaan 95% [-13,17; 77,73], sehingga tidak terdapat bukti bahwa GBPA menurunkan delay. Ketika jumlah UE meningkat dari 2.000 menjadi 4.000, Success Rate kelompok E hanya turun 1,59 poin persentase [1,24; 1,93], sehingga target skalabilitas tercapai pada titik operasi tersebut. Namun, jumlah keberhasilan total pada 4.000 UE tetap 2.560 UE atau 64,00% pada kedua skema karena keterbatasan alokasi Msg3 pada scheduler. Dengan demikian, GBPA statis efektif untuk meredistribusikan peluang keberhasilan kepada kelompok prioritas dan mempertahankan layanannya pada beban tinggi, tetapi tidak meningkatkan kapasitas agregat dan belum menurunkan waktu akses.