I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   1 8 ,   N o .   1 A p r i l   20 20 ,   p p.   516 ~ 524   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 8 .i 1 . pp 516 - 524             516       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i ae s c or e . c om / j our na l s / i nde x . php/ i j e e c s   A   st u d y   o f   p a c k e t   schedu l i n g   a l g o r i t h m s i n   l o n g   t e r m     e v o l u t i o n - a d v a n c e d       M o h d   M u e e n   U l   I s l am   M atto o ,   H u d A d i b ah   M o h d   R am l i   D e pa rt m e n t   o f   E l e c t ri c a l   a nd  Co m p ut e r   E n g i n e e r i ng I nt e rna t i o na l   Is l a m i c   U n i v e r s i t y   M a l a y s i a   (IIU M ),   M a l a y s i a         A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T     Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   S e p   2 1,   2 018   R e v i s e M a r   10,   20 1 9   A c c e pt e J ul   2 5,   2019       T he   a l l o c a t i o o f   r a d i o   r e s o ur c e s   i s   o ne   o f   t h e   m o s t   c r i t i c a l   f unc t i o ns   pe r f o r m e by   t he   R a di o   R e s o ur c e   M a na g e m e n t   ( R R M )   m e c ha ni s m s   i n   t h e   do w nl i nk   L o n g   T e r m   E v o l ut i o n - A dv a nc e ( L T E - A d v a nc e d) .   P a c ke t   s c he dul i ng   c o nc e r ns   i t s e l f   w i t h   a l l o c a t i o o f   t he s e   r a d i o   r e s o ur c e s   i n   a i nt e l l i g e nt   m a nne r   s uc t h a t   s y s t e m   t h r o ug hput / c a pa c i t y   c a be   m a xi m i z e d   w hi l s t   t h e   r e qu i r e d   m ul t i m e d i a   Q ua l i t y   o f   S e r v i c e   ( Q o S )   i s   m e t .   M a j o r i t y   of   t he   p r e v i o us   s t ud i e s   o f   pa c ke t   s c he d ul i ng   a l g o r i t hm s   f o r   L T E - A dva nc e di d   no t   t a k e   t h e   e f f e c t   o f   c ha nn e l   i m pa i r m e nt s   i nt o   a c c o unt .   H o w e v e r ,   i n   r e a l   w o r l d   t he   c ha nne l   i m pa i r m e nt s   c a nno t   be   o bl i t e r a t e d   c o m pl e t e l y   a nd  ha v e   a   di r e c t   i m pa c t   o n   t h e   pa c ke t   s c he du l i ng   pe r f o r m a nc e .   A s   s uc h,   t h i s   w o r k   s t ud i e s   t h e   i m pa c t   o f   c ha nne l   i m pa i r m e nt s   o pa c ke t   s c he du l i ng   p e r f o r m a nc e   i n   a   pr a c t i c a l   do w nl i n L T E - A dv a nc e d.   T he   s i m u l a t i o r e s ul t s   o bt a i n e d   de m o ns t r a t e   t h e   e f f i c a c y   o f   R M s c he du l i ng   a l g o r i t hm   o v e r   o t h e r   s c he dul i ng   a l g o r i t hm s   i m a xi m i z i ng   t h e   s y s t e m   c a p a c i t y   a nd  i s   m o r e   r o bus t   o n   t h e   e f f e c t   o f   t he   c e l l u l a r   c ha nne l   i m p a i r m e n t s .   Ke y w or d s :   L T E - A dv a n c e d   P a c ke t   s c h e dul i n g   Cha nn e l   i m pa i rm e nt s   S y s t e m   c a pa c i t y   CQ de l a y   C opy r i gh t   ©   20 20   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   H uda   A di b a h   M o h R a m l i ,   D e pa rt m e n t   o f   E l e c t ri c a l   a nd  Co m p ut e r   E n g i n e e r i ng,   Int e rna t i o na l   Is l a m i c   U n i v e r s i t y   M a l a y s i a   (IIU M ),     M a l a y s i a .   E m a i l :   h a d i b a h m r@ i i u m . e du . m y       1.   I N TR O D U C TI O N     A s   f a a s   us a ge   o a   da i l y   b a s i s   i s   c o n c e rn e d,   t h e   m o b i l e   p ho n e   f a e xc e e ds   a n y   o t h e ga dge t   t ha t   i s   pr e s e nt l y   b e i n us e d   by   h u m a n s   [1 2] .   I t   i s   e s t i m a t e d   t ha t   a ro un d   65%   o f   t h e   w o r l po pul a t i o us e s   a   m o b i l e   ph o n e   [3] .   I t h e   r e c e n t   pa s t ,   t h e r e   ha s   b e e n   a   p a r a d i g m   s hi f t   i n   t h e   us a ge   o f   t h e   m o b i l e   ph o n e s   f r o m   v o i c e   s e r v i c e s   t o   da t a - b a s e s e r v i c e s   [4] .   W i t t h e   a dv e n t   o f   po rt a b l e   c o m put e r s ,   i P a ds ,   l a pt o ps   w i t 3G   m o de m s   a nd  s m a r t   p h o n e s ,   t h e   us a ge   o f   w i r e l e s s   da t a   i s   i n c r e a s i n w i t h   e a c h   p a s s i n d a y   [5] .   T h i s   i n   t u rn,   de m a n ds   f o r   c o n t i n uo us   a dv a n c e m e n t s   a n d   i nn o v a t i o n s   i t e c hn o l o gi e s   r e l a t e t o   w i r e l e s s   c o m m u n i c a t i o i o rde t o   pr o v i de   b e t t e r   Q u a l i t y   of   S e r v i c e   (Q o S a n s u ppo r t   m o r e   s u b s c r i b e r s   [6 7]   L o n T e r m   E v o l ut i o n - A dv a n c e (L T E - A dv a n c e d)  i s   o n e   o f   t h e   w i r e l e s s   c o m m u n i c a t i o s y s t e m s   de ve l o pe t o   m e e t   t h e   s t a t e de m a n ds   [8] .   H ow e v e r ,   t h e   ra di o   r e s o ur c e s   a v a i l a b l e   i t h e   L T E - A dv a n c e i s   l i m i t e d   a n d   i t   i s   a   c ha l l e nge   f o t h e   L T E - A dv a n c e d   o pe r a t o r s   t o   p r o v i de   t h e   b e s t   s t a nda r d   o f   s e r v i c e s   i t e rm s   of   c ove r a ge ,   c a p a c i t y ,   e f f i c i e n c y   a n d   Q o S   [9] .   A e f f i c i e n t   R a di o   R e s o ur c e   M a n a ge m e nt   (R R M f un c t i o s uc h   a s   pa c ke t   s c h e dul i ng  p l a y s   a   v i t a l   r o l e   i n   m a i nt a i ni n g   t h e s e   f our   s t a nda rds   i t h e   L T E - A dv a n c e s y s t e m .   P a c ke t   s c h e dul i ng  r e qui r e s   a a l go ri t hm   t o   de c i de   t h e   pa c ke t s   t ha t   a r e   t o   b e   t ra n s m i t t e t o   a   p a r t i c ul a us e a n d   di s t r i b ut e s   t h e   ra di o   r e s o ur c e s   e ff i c i e n t l y   s uc h   t h a t   t h e   Q o S   of   m ul t i m e di a   s e r v i c e s   a r e   m a i nt a i n e w hi l e   t h e   t hr o ughput   a nd  c a p a c i t y   a r e   m a xi m i z e d   [ 10]   A   n u m b e r   o f   pa c ke t   s c h e du l i ng  a l go r i t hm s   h a v e   b e e n   de v e l o pe d   [11 - 19] .   F o e xa m pl e ,   t h e   c l a s s i c   M a xi m um - L a r ge s t   W e i g ht e D e l a y   F i r s t   (M - L W D F [15 ]   i s   o n e   o f   t h e   pa c ke t   s c h e dul i n g   a l go ri t hm s   t ha t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A   s t udy   of   pa c k e t   s c h e du l i ng   a l gor i t hm s   i l ong   t e r m   e v o l ut i on - adv a nc e d   ( M ohd   Mu e e U l   Is l am   M at t oo )   517   s h o w e a e xc e l l e n t   pe r f o r m a n c e   i t h e   l e ga c y   w i r e l e s s   c o m m u n i c a t i o s y s t e m s .   T h e   M - L W D F   s e l e c t s   a   us e t o   r e c e i v e   i t s   pa c ke t s   b a s e o n   i t s   c h a nn e l   qu a l i t y ,   a v e r a ge   t hr o ug h put   a nd  p a c ke t   de l a y .   H ow e ve r ,   t h e   M - L W D F   a s   w e l l   a s   a   m a j o r i t y   o f   c l a s s i c   pa c ke t   s c h e dul i ng   a l g o r i t hm s   w e r e   de v e l o pe fo r   t h e   w i r e l e s s   s y s t e m s   t h a t   a s s um e a l l   t ra n s m i t t e p a c ke t s   a r e   c o rr e c t l y   r e c e i ve a t   t h e   us e r s .   T hi s   i s   n o t   a   p ra c t i c a l   a s s u m pt i o n s   a s   t h e   w i r e l e s s   s y s t e m s   a r e   p r o n e   t o   v a r i o us   i m p a i rm e nt s   a nd   s o m e   t ra n s m i t t e pa c ke t s   m a y   be   e r r o n e o us l y   r e c e i v e a n r e qu i r e   r e t r a n s m i s s i o n .   T h e r e f o r e   a   n e w   pa c k e t   s c h e dul i ng  a l go ri t hm   w hi c h   i n c o r po r a t e t h e   n e e fo r   r e t ra n s m i s s i o o f   pa c ke t s   n e e ds   t o   b e   de ve l o pe d.   It   w o ul b e   o f   i nt e r e s t   t o   p i do w n   a   pa c ke t   s c h e dul i n g   a l go ri t hm   w hi c ( r e ) t r a n s m i t s   pa c ke t s   i t h e   m o s t   p r o f i c i e n t   m a nn e a n d   do e s   j us t i c e   b e t w e e n   t h e   o l d   p a c ke t s   t h a t   n e e r e t ra n s m i s s i o a n d   n e w   pa c ke t s   t ha t   r e qui r e   t r a n s m i s s i o f o r   t h e   f i r s t   t i m e   w h i l e   t a ki n g   t h e   c ha nn e l   i m p a i rm e n t s   i nt o   c o n s i de ra t i o n .   H e n c e ,   t h e   s t udy   e v a l ua t e s   a n c o m pa r e s   t h e   c l a s s i c   p a c ke t   s c h e dul i n g   a l go ri t hm s   f o r   p r o v i di n g   s a t i s f a c t o r y   Q oS   f o r   m o r e   m ul t i m e di a   us e r s   i do w n l i n k   L T E - A dv a n c e d.   T h e   dow n l i nk   L T E - A dv a n c e d   w a s   c h o s e n   i t hi s   s t udy   due   t o   a   h i g h e v o l um e   o f   m u l t i m e di a   s e r v i c e s   i t ha t   di r e c t i o n.   T h e   c o nt r i b ut i o n   o f   t hi s   s t u dy   i s   t o   i de n t i fy   a   r o b us t   pa c ke t   s c h e dul i n a l go r i t h m   t ha t   c a n   m a x i m i z e   c a pa c i t y   w h i l e   m i n i m i z i ng  t h e   de t r i m e n t a l   e f f e c t s   of   c h a nne l   i m pa i r m e n t s   t o w a r ds   t h e   Q o S   o f   m ul t i m e di a   s e r v i c e s .   T h e   r e s t   o f   t h e   pa pe i s   s t r uc t u r e d   i f o ur  s e c t i o n s .   S e c t i o 2   d i s c us s e s   v a ri o us   pa c ke t   s c h e dul i ng  a l go ri t hm s   us e f o L T E - A dv a n c e d.   S e c t i o 3   e xpl a i n s   t h e   m e t h o us e f o t hi s   r e s e a r c f o l l ow e by   a n a l y s i s   of   r e s ul t s   i S e c t i o 4.   T h e   c o n c l us i o o f   t h e   c o n d uc t e w o r k   i s   gi v e i S e c t i o n   5 .       2.   RE LA TED   WO R K   N ow a da y s ,   t h e   n e t w o r ks   m o s t l y   n e e t o   de a l   w i t t h e   m u l t i m e di a   a p pl i c a t i o n s .   A s   s uc h ,   i t   i s   i m po rt a nt   t h a t   t h e   pa c ke t   s c h e dul i n a l go r i t h m s   a r e   a w a r e   o f   t h e   Q o S   s t a n d a r ds   t o   b e   a c h i e v e d.   A ddi t i o n a l l y ,   i n   o r de t o   s uppo r t   t h e   i m p r o v e da t a   r a t e   o ffe r e by   t h e   L T E - A dv a n c e t h e r e   i s   a   n e e f o r   a n   e f f i c i e n t   pa c ke t   s c h e du l i n g   a l go ri t hm .   T h e   c l a s s i c   p a c ke t   s c h e dul i n g   a l go ri t hm s   i n c l ud i n g   t h e   M - L W D F   w e r e   de v e l o p e f o r   t h e   T i m e - D i v i s i o n   M u l t i pl e   A c c e s s   (T D M A ) - b a s e w i r e l e s s   s y s t e m s .   In  t h e s e   T D M A - b a s e s y s t e m s ,   o n l y   o n e   us e r   i s   s e l e c t e t o   r e c e i v e   i t s   p a c ke t s   i e a c s c h e dul i n g   i nt e r v a l .   T hi s   i s   i n   c o nt r a r y   t o   t h e   do w n l i n k   L T E - A dv a n c e s y s t e m   t ha t   a l l o w s   m o r e   t ha o n e   us e r s   t o   r e c e i v e   i t s   pa c ke t s   i n   e a c h   s c h e dul i n g   i nt e r v a l .     T h e r e f o r e ,   a   n u m b e r   o f   w o r ks   m o di f i e t h e   c l a s s i c   pa c ke t   s c h e dul i n a l go r i t h m s   i n   o r de r   t o   s uppo r t   pa c ke t   s c h e dul i n g   a t   e a c h   s c h e du l i n g   i nt e r v a l ,   a t   e a c h   f r e q ue n c y   a n o e a c h   Co m po n e nt   C a rr i e r   ( C C) .   I t   s h o ul b e   n o t e t ha t   t h e   L T E - A dv a n c e s uppo r t s   pa c ke t   t r a n s m i s s i o n s   o m u l t i pl e   CCs   o f r e que n c y   b a n ds   a n t h e   m i n i m u m   ra di o   r e s o ur c e   t h a t   i s   a v a i l a b l e   f o r   us e   by   t h e   c o m pe t i n g   us e r s   i s   k n o w n   a s   a   R e s o ur c e   B l oc k   (R B ).   A n   R B   i s   o f   180  kH z   b a n dw i dt h   a n d   e xt e nds   up   t o   1   m s   d u r a t i o n.   T h e s e   i n c l ude   t h e   C ha nn e l   A w a r e   Q ue ue   A w a r e   (CA Q A [ 17] ,   C r o s s - l a y e r   B a s e Q ue ue - A w a r e   (CB Q A [18] ,   R o b us t   M - L W D F (R M 1)  a n d   Ro b us t   M - L W D F (R M 2)  [19]   w hi c w e r e   t h e   m o di f i e v e rs i o n s   o f   t h e   M - L W D F   a l go ri t hm .   T h e s e   m o di f i e v e r s i o n s   o f   M - L W D F   s c h e dul i n a l go r i t h m s   a r e   di s c us s e ne xt .     2. 1 .     C h an n e l   A w ar e   Q u e u e   A w a r e   (C A Q A )   [17 ]   L T E - A dv a n c e s y s t e m s   w h i c c a t e t o   t h e   hi g h - s pe e m ul t i m e di a   s e r v i c e s   n e e d   a e nha n c e t hr o ughput   pe r f o r m a n c e   i n   a dd i t i o n   t o   m a i n t a i ni n t h e   Q o S   r e qu i r e m e nt   o f   t h e   v a ri o us   a ppl i c a t i o n s .   T hi s   c o m po un ds   t h e   i s s ue   o f   h i g da t a   ra t e   t ra n s m i s s i o n,   w h i c us ua l l y   c o m e s   w i t a   l o w   f a i rn e s s   a nd  de l a y   pe r f o r m a n c e s .   CA Q A   i s   a   s c h e dul i n a l go r i t hm   t h a t   p r o v i de s   go o t hr o u gh p ut   pe r f o r m a n c e   w i t h o ut   a   s e r i o us   s e t b a c t o   t h e   Q o S   r e qui r e m e nt   o f   t h e   m ul t i m e di a   s e r v i c e s .   I o t h e w o r ds ,   a   go o t r a de - of f   i s   a c hi e v e d   b e t w e e n   t hr o ug h p ut ,   f a i rn e s s   a n d   Q o S   r e qui r e m e nt s .     T h e   s c h e du l i n g   a l go ri t hm   ut i l i z e s   a   c r o s s   l a y e r   i nt e r a c t i o n s   a p p r o a c h   t o   m a ke   t h e   s c h e dul i n g   de c i s i o n s   (i . e .   t h e   d a t a   r a t e   f r o m   t h e   p h y s i c a l   l a y e r ,   t h e   Q o S   f a c t o r   (de l a y   de a dl i n e f r o m   t h e   a ppl i c a t i o n   l a y e r   a n H e a d - of - L i n e   (H O L pa c ke t   de l a y   f r o m   t h e   M e di um   A c c e s s   Co n t r o l   (M A C)  l a y e r ).     T h e   s c h e dul i ng  de c i s i o n s   a r e   ca rri e o u t   i n   a c c o r da n c e   w i t h   ( 1)     i k j i i i i k j i T t r t W t W T t r k * ) ( * ) ( 2 ) ( e x p ) ( m a x a r g , , , ,   (1)   w h e r e   r i , j , k ( t )   r e p r e s e n t s   t h e   i n s t a n t a n e o us   da t a   ra t e   o f   t h e   us e o CC   j   o R B   a t   t i m e   t T i   r e p r e s e nt s   t h e   de l a y   t hr e s h o l of   t h e   us e r   i   a nd  W i ( t )   r e p r e s e n t s   t h e   H O L   pa c ke t   de l a y   of   us e r   a t   t i m e   t .     T h e   a l go r i t hm   t e n ds   t o   m a xi m i z e   t h e   i n s t a n t a n e o us   da t a   ra t e   e nh a n c i ng   t h e   t hr o ug h p ut   pe r f o r m a n c e   of   t h e   s y s t e m .   S i m ul t a n e o us l y ,   t h e   a l go r i t h m   m a ke s   us e   of   t h e   r a t i o   o f   di ffe r e n c e   b e t w e e n   de l a y   t hr e s h o l of  t h e   us e r   a n H O L   pa c ke t   de l a y   t o   t h e   p r o duc t   o f   t h e   H O L   pa c ke t   de l a y ,   i n s t a n t a n e o us   da t a   r a t e   a n d   de l a y   t hr e s h o l d   e n s u ri n g   i m p r o v e f a i rn e s s   a n d   s a t i s f a c t o r y   Q o S   p e r f o r m a n c e .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   1 8 ,   N o .   2 A p r i l   20 20   :     516   -   5 24   518   2. 2 .     C r o s s - l aye r   Bas e d   Q u e u e - A w ar e   ( C BQ A )   [18 ]   T h e   i n c r e a s e   i t h e   t hr o ug h pu t   pe r f o r m a n c e   o f   a n y   s c h e dul i n g   a l go r i t hm   c o m e s   a t   t h e   c o s t   o f   l ow   f a i rn e s s   a n d   de l a y   pe r f o r m a n c e .   T h e   CB Q A   s c h e dul i n g   a l go ri t hm   i s   de s i g n e i n   s uc a   m a nn e s o   t ha t   s y s t e m   t hr o ughput   c a b e   i n c r e a s e w i t h o ut   m a ki ng  a   c o m p r o m i s e   w i t h   t h e   f a i rn e s s   a nd  de l a y   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   n e t w o r k.   T h e   CB Q A   a l go ri t hm   m a ke s   t h e   s c h e dul i ng  de c i s i o n s   a c c o r di n t o   t h e   f o l l ow i n m a t h e m a t i c a l   e qua t i o n .     i i i i i k j i T t W t W T t R t r k * ) ( ) ( e x p ) ( ) ( m a x a r g , ,   (2)       w h e r e   r i , j , k ( t )   r e p r e s e n t s   t h e   i n s t a nt a n e o us   d a t a   ra t e   o f   t h e   us e o n   CC   j   o R B   a t   t i m e   t R i ( t )   r e p r e s e n t s   t h e   a v e r a ge   t hr o ug h p ut   o f   us e r   a t   t i m e   t ,     T i   r e p r e s e nt s   t h e   de l a y   t hr e s h o l o f   t h e   us e r   i   a nd  W i   r e p r e s e n t s   t h e   H O L   pa c ke t   de l a y   o f   us e r   a t   t i m e   t .     A s   i s   e v i de n t   f r o m   t h e   a b ov e   e qua t i o n,   t h e   a l go ri t hm   u n de r   d i s c us s i o n   m a ke s   us e   o f   t w o   r a t i o s   t o   m a ke   t h e   s c h e du l i n g   de c i s i o n s .   F i r s t l y ,   i t   us e s   t h e   ra t i o   o f   i n s t a nt a n e o us   da t a   ra t e   t o   a v e ra ge   t hr o ug h put ,   w h i c e n s u r e s   a   go o f a i rn e s s   a n d   t hr o ug h p ut   pe r f o r m a n c e .   S e c o ndl y ,   t h e   a l go r i t hm   ut i l i z e s   t h e   r a t i o   o f   di f f e r e n c e   b e t w e e n   t h e   de l a y   de a dl i n e   a nd  H O L   pa c ke t   de l a y   t o   t h e   pr o duc t   o f   t h e   t w o ,   e n s u r i ng  a e nh a n c e Q o S   pe r f o r m a n c e .   T hus ,   t h e   a l go r i t hm   p r o v i de s   a   go o t r a de - of f   p o i n t   b e t w e e n   t h e   c o m pe t i n g   p a r a m e t e r s .       2. 3 .     R o b u s M - LWD F 1   (R M 1 [1 9]     T h e   R ob us t   M L W D F a l go ri t hm   p r e f e r s   t h e   r e t r a n s m i s s i o n   o f   pa c ke t s   ov e r   t r a n s m i s s i o n   o f   n e w   pa c ke t s .   T h e   R M a l go ri t hm   o pe r a t e s   i n   t w o   pa r t s .   T h e   f i r s t   pa r t   o f   t h e   a l go r i t hm   a l w a y s   s t a r t s   by   de t e r m i ni n g   i f   t h e r e   a r e   us e r s   a v a i l a b l e   f o r   r e t ra n s m i s s i o n.   If   y e s ,   t h e pri o r i t y   of   us e r s   f o r   pa c ke t s   r e t r a n s m i s s i o a r e   de t e r m i n e d   r a n do m l y .   It   s h o ul d   b e   n o t e t h a t   o nl y   o n e   us e i s   a l l o w e t o   r e c e i v e   i t s   pa c ke t s   i e a c C C.   T h e r e a f t e r ,   t h e   pa c ke t s   o f   t h e   s e l e c t e us e r s   a r e   r e t ra n s m i t t e d.   T h e   s e c o n pa rt   o f   t h e   a l go ri t hm   c o m e s   i nt o   pl a y   o n l y   w h e n   r e t ra n s m i t t i ng  p a c ke t s   a r e   a b s e n t .   T h e   s c h e dul i n de c i s i o n s   f o r   t h e   n e w   pa c ke t s   of   a   us e r   a r e   m a de   a c c o r di n t o   t h e   f o l l o w i n e qua t i o n s   a n d   a l l   o f   t h e   a v a i l a b l e   R B s   w i l l   b e   us e f o r   t ra n s m i s s i o o f   t h e s e   n e w   pa c ke t s :     ) ( ) ( _ ) ( * m a x a r g , t R t r a v g t W a k i j i i i   (3)   m a x 1 , , m a x , ) ( * 1 ) ( _ RB k k k j i j i t r RB t r a v g   (4)   w h e r e   a i   r e p r e s e nt s   t h e   Q o S   r e qui r e m e n t   o f   us e r   i ,   W i   r e p r e s e nt s   t h e   H O L   pa c ke t   de l a y   of   us e r   a t   t i m e   t ,   r i , j , k ( t r e p r e s e n t s   t h e   i n s t a n t a n e o us   da t a   ra t e   o f   t h e   us e o C C   j   o R B   a t   t i m e   t ,   R i ( t )   r e p r e s e nt s   t h e   a v e ra ge   t hr o ughput   o f   us e r   a t   t i m e   t   a nd  RB m a x   r e pr e s e nt s   t h e   m a x i m um   num b e o f   RB s   a v a i l a b l e .       T h e   R M a l go ri t hm   m a ke s   t h e   s c h e du l i n g   de c i s i o f o r   o n e   CC  a t   a   t i m e .   I t   i s   w o r t m e nt i o n i n g   t h a t   w h e n   a   n e w   us e pa c ke t   i s   t r a n s m i t t e d ,   t h e   s e c o n s t e o f   t h e   a l go r i t h m   s t o r e s   t h e   i n f o rm a t i o a b o ut   t h e   M o d ul a t i o n   a nd  Co di n g   (M CS us e d.   I c a s e   t h e   p a c ke t   i s   l o s t   o r   r e c e i v e i n   e rr o t h e   s a m e   d a t a   w i l l   b e   ut i l i z e fo r   r e t ra n s m i s s i o o f   t h e   p a c ke t .     2. 4 .     R o b u s M - LWD F 2   (R M 2 [1 9]   A n o t h e m o di f i e v e r s i o n   o f   M - L W D F   a l go r i t h m   i s   t h e   R M a l go r i t h m .   T h i s   a l go ri t hm   g i v e s   e qua l   o ppo r t u n i t y   t o   t h e   n e w   a n r e t r a n s m i t t i ng  us e r s .   T h e   w o r ki ng  o f   t h i s   a l go r i t hm   c o n s i s t s   o f   fo ur   s t e p s .   S t e 1   i n v o l ve s   t h e   de t e rm i na t i o o f   t h e   n a t u r e   o f   pa c ke t s   t o   b e   t ra n s m i t t e d.   If   r e t ra n s m i t t i n g   p a c ke t s   a r e   p r e s e n t ,   t h e n   t h e   a l go ri t hm   c a l c u l a t e s   t h e   n u m b e r   o f   r e qui r e d   R e s o ur c e   B l o c ks   ( RB r e q )   n e e de t o   t r a n s m i t   t h e m .   If   RB r eq   i s   l e s s   t ha n   t h e   R B s   a v a i l a b l e   i n   t h e   C C,   t h e   us e w i l l   b e   i n c l ude i n   t h e   a c t i v e   l i s t .   H ow e v e r ,   a   n e w   us e r   i s   a dde d   t o   t h e   a c t i v e   l i s t   by   de f a ul t .   T h e   s e c o n s t e i n v o l ve s   t h e   s e l e c t i o n   o f   t ha t   us e a c c o r di ng  t o   E qu a t i o n   3 .   I n   t h e   t h i r d   s t e p,   i f   a   r e t ra n s m i t t i n g   us e ha s   b e e n   s e l e c t e d,   t h i s   s t e p   w i l l   ra n do m l y   a s s i g t h e   RB r e q   t o   t h a t   us e r .   I t   h a s   b e e n   o b s e r ve t h a t   t h e   ra n do m   a l l o c a t i o o f   t h e   R B s   i n c re a s e s   t h e   s y s t e m   t hr o ug h pu t .   T h e   f i na l   p r o c e s s   i n v o l ve i t hi s   s t e i s   t o   upd a t e   t h e   l i s t   o f   a v a i l a b l e   R B s   a n d   t h e   b uf fe r .     S t e 4   c o m e s   i nt o   pl a y   o n l y   w h e n   a   n e w   us e ha s   b e e c h o s e i s e c o n s t e p.   T h e   a l l o c a t i o o f   R Bs   i s   pe r f o r m e i n   s uc h   a   w a y   s o   a s   t o   s e l e c t   t h e   R B   w i t h   b e s t   c ha nn e l   c o n di t i o n s ,   m i ni m i z i n t h e   n u m b e r   o f   R Bs   r e qui r e d   f o r   t ra n s m i s s i o n .   T h e r e a f t e r,   t h e   R B s   t ha t   a r e   a l l o c a t e a r e   r e m o v e f r o m   t h e   l i s t   o f   a v a i l a b l e   R B s .   It   a l s o   i n v o l ve s   upda t i n t h e   us e r   b uf fe r   a t   t h e   b a s e   s t a t i o n.   T h e   s t e p   i s   e xe c ut e u nt i l   a l l   t h e   n e w   pa c ke t s   a r e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A   s t udy   of   pa c k e t   s c h e du l i ng   a l gor i t hm s   i l ong   t e r m   e v o l ut i on - adv a nc e d   ( M ohd   Mu e e U l   Is l am   M at t oo )   519   t r a n s m i t t e o t h e r e   a r e   n o   m o r e   R B s   a v a i l a b l e .   L a s t l y ,   t hi s   s t e s t o r e s   t h e   i n f o rm a t i o r e ga r d i n t h e   f i r s t   t r a n s m i s s i o o f   pa c ke t s   w h i c w i l l   b e   ut i l i z e i n   c a s e   t h e   pa c ke t s   n e e r e t r a n s m i s s i o n .   R M a l go r i t hm   o f fe r s   s o m e   a ddi t i o n a l   a dv a nt a ge s   t ha n   R M s c h e dul i n a l go r i t h m   w h e r e   i t   c a s c h e dul e   m o r e   t ha n   o n e   us e r   o n   e a c h   CC  i o n e   s c h e dul i n g   i nt e r v a l .         3.   R ES EA R C H   M ET H O D   T h e   c o m put e r   s i m u l a t i o i s   a e c o n o m i c a l   m e t h o o f   m o de l l i n a   m o b i l e   c e l l ul a n e t w o r k,   s i m pl e   t o   i m p l e m e nt   a n d   i t   a l l o w s   f ul l   c o n t r o l   t o   s t udy   t h e   b e ha v i o r   o f   t ra f f i c   f l ow   w h e n   c o m pa r e d   t o   o t h e m e t h o ds   of  m o de l l i n g .   F o t hi s   r e s e a r c w o r k,   c o m put e r   s i m ul a t i o m e t h o w a s   c h o s e n   i l i g h t   o f   t h e   a f o r e m e n t i o n e r e a s o n s .   T hi s   s i m ul a t o r   m a ke s   a   n u m b e r   o f   a s s um p t i o n s   i n   o r de t o   m i n i m i z e   t h e   c o m pl e xi t y   i n v o l ve i n   m o de l l i n t h e   do w n l i nk  L T E - A dv a n c e a n d   due   t o   t i m e   l i m i t a t i o n s .   It   i s   w o r t m e n t i o ni n h e r e   t h a t   t h e s e   a s s um pt i o n s   a r e   i l i n e   w i t h   t h e   p r e v i o us   r e s e a r c w o r ks   c on d uc t e i n   t h i s   do m a i n.   T h e   s i m ul a t i o m o de l l e a   m a c r o   c e l l   do w n l i n k   L T E - A dv a n c e o f   0. km   r a di us .   T he   us e r s   a r e   di s t ri b ut e u ni f o r m l y   i t h e   c e l l   a nd  m o ve   i a   f i xe d i r e c t i o w i t h   a   s pe e o f   30  k m / h.   A t   t h e   s t a rt   o f   t h e   d a t a   s e s s i o n   t h e   di r e c t i o o f   m o t i o n   f o a   us e r   i s   s e t   r a ndo m l y   a n d   o r e a c h i ng  t h e   b o un d a r y   of   t h e   c e l l   i t ha t   d i r e c t i o t h e   us e r s   a r e   w ra ppe d   a r o u n d   t o   m a ke   s u r e   t h e y   s t a y   i t h e   a r e a   o f   s i m u l a t i o n.   T h e   v a ri o us   o t h e p a r a m e t e r s   f o m o de l l i ng   t h e   do w n l i n k   L T E - A dv a n c e a r e   s i m i l a r   t o   [20 - 24 ] .   T h i s   pa pe r   c o n s i de r e t h e   R e a l   T i m e   (R T v i de o   s t r e a m i ng  a ppl i c a t i o o f   256  kb ps   a v e r a g e   d a t a   ra t e   fo r   s t udy   [25] .   T h e   v i de o   i s   o n e   s uc h   m u l t i m e di a   a ppl i c a t i o w h i c h   o f   l a t e   ha s   b e c o m e   o n e   m a j o r   pa rt a ke i c o n s um pt i o n   o f   L T E - A dv a n c e ra di o   r e s o ur c e s .   It   i s   o f   i nt e r e s t   t o   n o t e   t ha t   t h e   m i ni m u m   A v e r a ge   T hr o ug h put   t h a t   n e e ds   t o   b e   m a i n t a i n e f o r   v i de o   s t r e a m i n g   a p pl i c a t i o n   ha s   b e e n   a s s um e t o   b e   234. kb ps .   T h e   v a l ue   i s   s e l e c t e o n   t h e   b a s i s   t ha t   i t   i s   t h e   m i ni m um   da t a   ra t e   t ha t   n e e ds   t o   b e   m a i nt a i n e d   i o rde t o   c o n duc t   a   v i de s e s s i o n   o f   t w o   m i n u t e s   fo r   e a c us e r   w i t h o ut   i t s   b uff e r   ru nn i n o ut   o f   r e s o ur c e s   (i n   c a s e   upo n   i ni t i a t i o o f   t h e   v i de o   s e s s i o n   t h e   s i z e   o f   de - j i t t e b uff e r   i s   a s s um e d   f ul l   a t   1 s   du r a t i o n ).   I t   h a s   f urt h e b e e n   a s s um e d   i t hi s   s i m ul a t i o s e t up  t h a t   t h e   b uf fe r   de l a y   t hr e s h o l s h o ul n o t   e xc e e 100  m s .       4.   R ES U LTS   A N D   A N A L Y S I S   P a c ke t   s c h e dul i n g   a l go ri t hm s   p l a y   a   v i t a l   r o l e   i m a i n t a i ni n g   a   b a l a n c e   b e t w e e n   Q o S   r e qu i r e m e nt   a n d   pr o f i c i e n t   u t i l i z a t i o o f   t h e   r a di o   r e s o ur c e s   a v a i l a b l e   t o   L T E - A dv a n c e n e t w o r k.   A d di t i o na l l y ,   gi v e t ha t   t h e   v i de o   a pp l i c a t i o w a s   c h o s e f o r   s t udy ,   t h e   s e l e c t e m e t ri c s   m us t   de f i n e   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   R T   a p pl i c a t i o n s   i n   a   w h o l e s o m e   m a nn e r .   A s   s uc h,   t hi s   pa pe e v a l ua t e t h e   pe rfo r m a n c e   of   t h e   pa c ke t   s c h e dul i ng  a l go ri t hm s   o n   t h e   b a s i s   o f   P a c ke t   L o s s   R a t i o   (P L R a nd  t h e   A v e ra ge   T hr o ugh put .   T h e s e   m e t r i c s   a r e   c o n s i de r e c o m m o n   w h e e v a l ua t i n g   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   pa c ke t   s c h e dul i n g   s uppo r t i n g   t h e   R T   m u l t i m e di a   a pp l i c a t i o n s .   G i v e n   t h a t   t h e   CA Q A   a n d   CB Q A   a l go r i t h m s   di d   n o t   di s c us s   h o w   r e t ra n s m i s s i o pa c ke t s   a r e   h a ndl e d,   t hi s   s t udy   a s s um e s   t h a t ,   p a c ke t s   o f   us e r s   t ha t   r e qui r e   r e t r a n s m i s s i o a r e   pri o r i t i z e a s   c o m pa r e d   t o   n e w   pa c ke t s ,   w hi c i s   a   s i m i l a m e t h o d   b e i n g   i m p l e m e nt e d   a s   i R M 1   a l go r i t hm .   H ow e ve r ,   c o n t ra r y   t o   R M a l go ri t hm   t ha t   s e l e c t s   o n l y   a   us e f o r   t o   r e c e i ve   r e t r a n s m i t t e d   pa c ke t s ,   t h e   CA Q A   a n d   CB Q A   a l go ri t hm   a l l o w   m o r e   t ha a   us e t o   r e c e i v e   r e t r a n s m i t t e p a c ke t s   i e a c h   s c h e dul i ng  i n t e r v a l   a o n   e a c h   C C.       T h e   pe r f o r m a n c e   s t u dy   i s   di v i de i nt o   t w o   pha s e s .   A t   f i r s t ,   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e s e   a l go r i t h m s   f o r   m a x i m i z i n t h e   s y s t e m   c a pa c i t y   w i t h o ut   c o m pr o m i s i n t h e   Q o S   of   R T   a pp l i c a t i o i s   i n v e s t i ga t e d.   T h e r e a f t e r ,   t h e   de t ri m e nt a l   e ff e c t s   of   c h a nn e l   i m pa i rm e nt s   o n   t h e   Q o S   o f   R T   a ppl i c a t i o n s   i s   s t u di e d.   I n   t hi s   p ha s e ,   t h e   m o s t   r o b us t   pa c ke t   s c h e dul i ng  a l go r i t h m   t ha t   c a m i ni m i z e   t h e s e   de t r i m e n t a l   e ff e c t s   i s   p i nn e do w n .         4. 1 .     P e r fo r m an c e   o P ac k e S c h e d u l i n A l go r i th m s   w i th   I n c r e as i n S ys t e m   C ap ac i ty       F i gu r e   1   i l l us t ra t e s   t h e   P L R   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   pa c ke t   s c h e d ul i n g   a l go r i t h m s   w i t i n c r e a s i n g   s y s t e m   c a pa c i t y .   W i t t h e   i n c r e a s e   i t h e   s y s t e m   c a p a c i t y ,   m o r e   pa c ke t s   a r e   b e i n g   di s c a r de d   by   t h e   s c h e dul e r s ,   i n c r e a s i ng  t h e   P L R .   T hi s   c a n   b e   a t t r i b ut e t o   t h e   f a c t   t ha t   w he n   m o r e   us e r s   a r e   a v a i l a b l e ,   m o r e   p a c ke t s   ha v e   t w a i t   f o ( r e )t ra n s m i s s i o a t   t h e   b uff e r   o f   t h e   b a s e   s t a t i o n .   A s   t h e   r a di o   r e s o ur c e s   a v a i l a b l e   t o   t h e   s y s t e m   a r e   l i m i t e d ,   i t   c a n   b e   s e e n   f r o m   F i g u r e   1   t ha t   t h e r e   i s   a   s ha r p   r i s e   i t h e   P L R   be y o n 50   us e r s .   T h i s   i s   b e c a us e   m o r e   pa c ke t s   w a i t i ng  f o r   ( r e )t r a n s m i s s i o n   a pp r o a c h   t h e   de l a y   t hr e s h o l d   a n d   t h e   s c h e du l e r s   di s c a r d   t h e s e   p a c ke t s .   I t   m us t   b e   n o t e h e r e   t h a t   t h e   P L R   f o r   R T   m ul t i m e di a   s e r v i c e s   n e e t o   b e   b e l ow   10 - 3   s o   t ha t   t h e   r e qui r e d   Q o S   of  R T   s e r v i c e s   i s   s a t i s f i e d.   It   c a b e   s e e f r o m   T a b l e   1   t ha t   R M s c h e dul i ng   a l go ri t hm   s uppo rt s   a b o ut   6 7. 74 m o r e   us e r s   t h a t h e   R M s c h e dul i n a l go r i t hm .   T h e   pe r c e nt a ge   i m p r o v e m e n t s   o f   t h e   R M a l go r i t hm   o v e r   CB Q A   a n CA Q A   s c h e du l i n g   a l go ri t hm s   i s   40 . 54 a n d   33 . 33%,   r e s pe c t i v e l y   fo r   de l a y   t hr e s h o l o f   10 - 3   F i gu r e   c o m pa r e s   t h e   c a pa c i t y   of   t h e   s y s t e m   w i t h   t h e   A v e r a ge   T hr o ug h put   o f   us e r s .   R M a l go r i t hm   s h o w s   t h e   w o r s t   pe r f o r m a n c e   a m o n t h e   f o ur   s c h e dul i n a l go r i t hm s ,   w hi l e   t h e   o t h e r   t hr e e   s h o w   a   s i m i l a r   pe r f o r m a n c e .   F r o m   T a b l e   i t   c a de pi c t e t h a t   i n   t e rm s   o f   A v e r a ge   T hr o ug h pu t   t h e   R M a l go r i t h m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   1 8 ,   N o .   2 A p r i l   20 20   :     516   -   5 24   520   o ut pe r f o r m s   t h e   R M s c h e dul i ng  a l go ri t hm   by   a   m a r g i n   o f   25. 53% .   H ow e ve r ,   t h e   m a rgi n   o f   i m p r o v e m e n t   o ve r   CB Q A   a nd  CA Q A   a l go r i t h m s   a r e   n o t   t h a t   p r o m i n e nt .   T h e   pe r c e nt a ge   i m p r o ve m e n t s   b e i n 5 . 36 a n 3 . 51 %,   r e s pe c t i v e l y .           F i gu r e   1 .   P L R   v s   S y s t e m   Ca pa c i t y       T a b l e   1 .   M a xi m u m   S y s t e m   Ca pa c i t i e s / P L R   t h r e s h o l d   o f   10 - 3   P a c k e t   S c h e d u l i n g   A l g o ri t h m   M a x i m u m   S y s t e m   Ca p a c i t y   RM 2   i m p ro v e m e n t   o v e o t h e s c h e d u l i n g   a l g o ri t h m s   (% )   RM 1   31   6 7 . 7 4   CBQ A   37   4 0 . 5 4   CA Q A   39   3 3 . 3 3   RM 2   52   -           F i gu r e   2 .   A v e r a ge   t hr o ug h pu t   v s   S y s t e m   Ca pa c i t y       T a b l e   2 .   M a xi m u m   S y s t e m   Ca pa c i t i e s   t o   s up po r t   M i ni m um   A v e r a ge   T hr o ug h pu t   o f   234. kb ps .   P a c k e t   S c h e d u l i n g   A l g o ri t h m   M a x i m u m   S y s t e m   Ca p a c i t y   RM 2   i m p ro v e m e n t   o v e o t h e s c h e d u l i n g   a l g o ri t h m s   (% )   RM 1   47   2 5 . 5 3   CBQ A   56   5 . 3 6   CA Q A   57   3 . 5 1   RM 2   59   -     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A   s t udy   of   pa c k e t   s c h e du l i ng   a l gor i t hm s   i l ong   t e r m   e v o l ut i on - adv a nc e d   ( M ohd   Mu e e U l   Is l am   M at t oo )   521   4. 2 .     Th e   I m p ac o C h an n e l   I m p ai r m e n ts   o n   P ac k e S c h e d u l i n P e r fo r m an c e   It   i s   a s s um e d   i t hi s   pe r f o r m a n c e   c o m pa r i s o t ha t   t h e   c ha nn e l   i s   i m p a i r e due   t o   t h e   de l a y   i n   C h a nn e l   Q ua l i t y   In f o r m a t i o (CQ I )   r e po r t .   T h e   CQ I   de l a y   l e a ds   t o   p a c ke t s   b e e n   r e c e i v e i e rr o a s   t h e   CQ I   a v a i l a b l e   a t   t h e   b a s e   s t a t i o m a y   b e   di ffe r e n t   f r o m   t h e   CQ I   t ha t   i s   re po r t e due   t o   c h a nn e l   v a ri a t i o n   a s   w e l l   a s   us e r   m o b i l i t y .   It   m us t   b e   n o t e h e r e   t h a t   t h e   num b e o f   us e r s   o r   s y s t e m   c a pa c i t y   i s   ke pt   c o n s t a n t   t hr o ug h o ut   t h i s   pha s e   o f   s t ud y   s o   a s   t o   m a ke   t h e   c o m pa r i s o b e t w e e n   c o m pe t i n g   a l go ri t hm s   m o r e   r e l e v a n t .   F i gu r e   3   d r a w s   a   c o m pa r i s o b e t w e e t h e   c o m pe t i n g   a l go ri t hm s   b a s e d   o v a r y i n g   CQ I   de l a y   a n d   P L R .   T h e   i n c r e a s e   i n   P L R   w i t h   t h e   i n c r e a s i n CQ de l a y   c a n   b e   a t t ri b ut e t o   t h e   i n c r e a s e   i n   t h e   de l a y   b e t w e e n   t h e   CQ I   r e po rt e by   t h e   us e a nd  t h e   a c t ua l   t ra n s m i s s i o n.   T h e   M o dul a t i o a n d   Co di n g   (M CS )   s e l e c t e f o r   t h a t   us e r   s t a r t s   t o   b e c o m e   m o r e   a n d   m o r e   i rr e l e v a n t   r e s ul t i n g   i d e c a de n c e   i n   t h e   f a i t h f ul   t ra n s m i s s i o o f   pa c ke t s F urt h e rm o r e ,   i t   c a b e   o b s e r v e t h a t   R M s c h e dul i ng   a l go r i t hm   c a t o l e ra t e   CQ I   de l a y   up  t o   61   m s   w h e r e a s   R M c a n   t o l e r a t e   a   CQ de l a y   up  t o   m s ,   CB Q A   f o r   12  m s   a n d   CA Q A   s c h e du l i n g   a l go ri t hm   f o r   18  m s .   T h e s e   s t a t i s t i c s   s h o w   t h e   r o b us t n e s s   o f   R M s c h e dul i ng  a l go r i t h m   a ga i n s t   CQ I   de l a y .   It   c a b e   de duc e f r o m   T a b l e   t ha t   R M s c h e dul i n a l go r i t h m   o ut pe r f o r m s   t h e   o t h e r   a l go ri t hm s   u n de s t udy   by   ove r w h e l m i n pe r c e nt a ge s   of   1933. 33 %,   408 . 33 a n d   238 . 88%   f o r   R M 1,   CA Q A   a n d   C B Q A   s c h e dul i n g   a l go ri t hm s ,   r e s pe c t i v e l y.         F i gu r e   3 .   P L R   v s .   CQ D e l a y       T a b l e   3 .   M a xi m u m   CQ I   D e l a y   i n   m s   f o r   m i ni m um   P L R   t hr e s h o l o f   10 - 3   P a c k e t   S c h e d u l i n g   A l g o ri t h m   CQ D e l a y   RM 2   i m p ro v e m e n t   o v e o t h e s c h e d u l i n g   a l g o ri t h m s   (% )   RM 1   3   1 9 3 3 . 3 3   CA Q A   12   4 0 8 . 3 3   CBQ A   18   2 3 8 . 8 8   RM 2   61   -       F i gu r e   4   i l l us t ra t e s   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   c o m pe t i ng  a l go r i t hm s   i t e r m s   o f   A ve r a ge   T hr o ug h pu t   i n   pr e s e n c e   o f   i n c r e a s i ng  CQ de l a y .   T h e   R M s c h e dul i n a l g o r i t hm   s h o w s   a   pr o g r e s s i v e   de pr e c i a t i o n   w i t h   a n   i n c r e a s i ng  CQ de l a y .   T h e   CA Q A   s c h e du l i n g   a l go ri t hm   s h o w s   a   m uc b e t t e r   pe r f o r m a n c e   t ha n   t h e   o t h e r   t w a n d   f a l l s   s h o rt   o f   t h e   R M s c h e dul i n g   a l go ri t hm   o nl y   by   a   s m a l l   m a r g i n .   T h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   CB Q A   s c h e dul i ng   a l go r i t hm   i s   i l i n e   w i t t h e   CA Q A   s c h e dul e t i l l   a   CQ I   de l a y   o f   45  m s ,   a f t e w hi c i t   s t a r t s   t de t e r i o ra t e   v e r y   qui c kl y .   It   c a n   b e   ob s e r v e f r o m   T a b l e   t ha t   t h e   R M a n CA Q A   s c h e dul i ng  a l go ri t hm s   o ut pe r f o r m   R M s c h e du l i n g   a l go ri t hm   by   a   m a rgi o f   m o r e   t ha n   225% .   T h e   i m p r o v e m e n t   m a rgi o f   R M a n CA Q A   s c h e dul i n g   a l go r i t hm   o v e r   CB Q A   s c h e dul e i s   m o r e   t ha n   30% .   A s   i s   e v i de nt   f r o m   t h e   pe r f o r m a n c e   c o m pa r i s o n s   o f   t h e   s c h e dul i ng  a l go r i t hm s   u n de r   s t udy ,   i t   c a b e   c o n c l ude t ha t   t h e   R M s c h e dul i ng   a l go r i t hm   o ut pe r f o r m s   t h e   o t h e s c h e du l i n g   a l go r i t hm s   i t e rm s   o f   a l l   t h e   e v a l ua t i n g   p a r a m e t e r s   c o n s i de r e f o r   t h i s   s t udy .   T h e   pe r f o r m a n c e   i m p r o v e m e n t   o f   R M s c h e dul i n g   a l go ri t hm   ov e r   t h e   R M 1   s c h e dul i n g   a l go ri t hm   c a b e   u nde r s t o o f r o m   t h e   f a c t   t ha t   R M 1   s c h e dul i n g   a l go r i t hm   a l l o c a t e s   a l l   a v a i l a b l e   R B s   i a   CC   f o r   ( r e )   t ra n s m i s s i o t o   a   s e l e c t e us e r   i w h i c s o m e   o f   t h e   R B s   m i g ht   n o t   b e   ut i l i z e d,   w h i c l e a ds   t o   w a s t a ge   o f   a l r e a dy   l i m i t e ra di o   r e s o ur c e s .   T h i s   p r o b l e m   i s   f u r t h e r   c o m po un de d   w h e t h e   s a m e   M CS   i s   put   t o   us e   fo r   r e t r a n s m i s s i o n   o f   t h o s e   pa c ke t s .   T h e   c r o s s   l a y e r - b a s e a pp r o a c h e s   c o n s i de r e i n   t hi s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   1 8 ,   N o .   2 A p r i l   20 20   :     516   -   5 24   522   s t udy   i . e .   CB Q A   a n d   CA Q A   f urt h e t h e   c a us e   o f   t h e   a t t a i ni n g   a   de c e n t   t ra de - o ff   b e t w e e n   t h e   Q o S   r e qui r e m e n t   a n d   t h e   hi g d a t a   r a t e   o f   t h e   L T E - A dv a n c e s y s t e m .   T h e   t w o   a pp r o a c h e s   p r o v i de   t h e   s a m e   t ra n s m i s s i o o ppo r t u n i t y   t o   r e t r a n s m i t t i n a n n e w   pa c ke t s   l i ke   t h a t   o f   RM s c h e dul i n a l go r i t hm .   H ow e ve r ,   CB Q A   a nd  CA Q A   s c h e dul i ng  a l go ri t hm s   i n v o l v e   a n   e xpo n e nt i a l   f u n c t i o n   i n   t h e i r   m a t h e m a t i c a l   e qu a t i o n s   w h i c h   c a us e s   t h e   e f fe c t s   o f   de l a y   t o   b e   m o r e   p r o n o un c e d   t ha t h e   R M 2   s c he dul i n g   a l go r i t hm .   T hi s   c a us e s   t h e i pe r f o r m a n c e   t o   de t e ri o r a t e   w h e a   c e rt a i de l a y   t hr e s h o l d   i s   c r o s s e d.     T h e   o ut pe r f o r m a n c e   o f   t h e   R M s c h e dul i ng  a l go r i t h m   c a b e   e xpl a i n e d   by   t h e   f a c t   t ha t   i t   c a s c h e dul e   m o r e   t ha n   o n e   us e o e a c C i o n e   s c h e dul i ng  i n t e r v a l   w h i c l e a ds   t o   t h e   e f f i c i e n t   ut i l i z a t i o n   o f   t h e   ra di o   r e s o ur c e s .   T hi s   s e e m s   t o   b e   t h e   p ri m e   a dv a n t a ge   o f   t h e   w i nn i n g   a l go ri t hm   o ve r   t h e   o t h e s c h e du l i n g   a l go ri t hm s .         F i gu r e   4 .   A v e r a ge   T hr o ug h p ut   a n d   CQ I   D e l a y       T a b l e   4 .   M a xi m u m   CQ I   i m s   f o r   M i ni m um   A v e r a ge   T hr o u ghput   o f   234. kb ps .   P a c k e t   S c h e d u l i n g   Al g o r i t h m   CQ I   D e l a y   RM 2   i m p r o v e m e n t   o v e r   o t h e r   s c h e d u l i n g   a l g o r i t h m s   (% )   RM 1   20   > 2 2 5   CA Q A   > 6 5   -   CBQ A   50   > 3 0   RM 2   > 6 5   -       5.   C O N C LU S I O N     P a c k e t   s c h e dul i ng   f o r m s   a   c o rn e s t o n e   o f   R R M   m e c h a ni s m s   a s   i t   i s   r e s po n s i b l e   f o r   e f f i c i e n t   a l l o c a t i o of   r a d i o   r e s o ur c e s   a m o ng  t h e   us e r s   a nd  h e n c e   n e e ds   s uffi c i e n t   a t t e n t i o n   f r o m   t h e   r e s e a r c h   c o m m u ni t y .   A ddi t i o n a l l y ,   t h e   n e e t o   m a i n t a i a   c e r t a i Q o S   fo r   a   L TE - A dv a n c e a pp l i c a t i o a t   a n   i m p r o v e da t a   r a t e   c a l l s   fo r   m e c h a ni s m s   t ha t   c a s c h e dul e   t h e   p a c ke t s   m o r e   p r o f i c i e n t l y .   T h e   m a i c o nt r i b ut i o n   o f   t h i s   p a pe i s   t i de nt i fy   a   c l a s s i c   p a c ke t   s c h e dul i n a l go r i t h m   t ha t   c a n   m a xi m i z e   s y s t e m   c a pa c i t y   w h i l s t   p r o v i di ng  s a t i s f a c t o r y   R T   Q o S   a n d   i s   r o b us t   t o   c ha nn e l   i m p a i rm e n t s .   S i m u l a t i o n   r e s ul t s   s ugge s t   t h e   e ff i c a c y   o f   t h e   R M s c h e du l i n g   a l go ri t hm   a g a i n s t   t h e   o t h e s c h e du l i n g   a l go ri t hm s   c o n s i de re f o r   t h i s   r e s e a r c h   w o r k.   T h e   R M s c h e du l i n g   a l go ri t hm   o ut pe r f o r m s   t h e   o t h e s c h e du l i ng   a l go r i t hm s   b o t i t e rm s   o f   s y s t e m   c a pa c i t y   a s   w e l l   a s   r o b us t n e s s   a ga i n s t   t h e   c ha nn e l   i m pa i r m e n t s .   T h e   pa pe pi n s   do w n   a n   o pt i m u m   s c h e du l i n g   a l go ri t hm   f o r   a   s i n g l e   c e l l   s c e n a r i o .   T h e   po t e n t i a l   f ut u r e   r e s e a r c w o r m a y   i n c l ude   t h e   i n c l us i o o f   m ul t i - c e l l   s c e na r i o s .   T h e   s i m u l a t i o c o n duc t e w r a ps   t h e   us e r s   i nt o   t h e   s a m e   c e l l   upo r e a c hi n g   t h e   c e l l   b o un da r y .   S i n c e ,   ha n do v e r   i s   a i m po rt a nt   RR M   f un c t i o n,   t h e r e f o r e   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   p a c ke t   s c h e d ul i n g   a l go ri t hm s   c a b e   s t udi e w h i l e   c o n s i de r i ng   ha n do v e r ,   w hi c c a g r e a t l y   i m p r o v e   t h e   s y s t e m   pe r f o r m a n c e   of   dow n l i nk  L T E - A dv a n c e s y s t e m s .       A C K N O WL ED G E M EN TS     W e   a r e   v e r y   gr a t e f ul   t o   K e m e n t e r i a n   P e n di di k a n   M a l a y s i a   f o r   s uppo r t i n t h i s   r e s e a r c u n de r   t h e   g ra nt   ID   o f   F RG S / 1/ 2019/ T K 04 / U IA M / 02/ 2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A   s t udy   of   pa c k e t   s c h e du l i ng   a l gor i t hm s   i l ong   t e r m   e v o l ut i on - adv a nc e d   ( M ohd   Mu e e U l   Is l am   M at t oo )   523   R EF ER EN C ES     [ 1]   S .   F .   S .   A dna n,   M .   A .   M .   I s a ,   a nd  H .   H a s h i m ,   T e s t be v e r s us   s i m u l a t i o a ppr o a c o R F   c o m m uni c a t i o w i t h   A A β   a s y m m e t r i c   e nc r y pt i o s c he m e   o i n t e r ne t   o f   t hi ng s   de v i c e s ,   I ndon e s .   J .   E l e c t r .   E ng.   C om p ut .   Sc i . ,   v o l .   14 ,   no .   1,   pp .   353 3 59,   2 019 .   [ 2]   A .   A .   Z .   I br a h i m   a nd   F .   H a s h i m ,   A a r c hi t e c t u r e   o f   5G   ba s e d   o n   S D N   N V   w i r e l e s s   ne t w o r k,   I n done s .   J .   E l e c t r .   E ng.   C om p ut .   Sc i . ,   v o l .   14 ,   no .   2,   pp .   725 734 ,   201 9.   [ 3]   S .   K e m p,   D i g i t a l   i n   201 8.   I nt e r n e t   U s e r s   P a s s   t h e   4   B i l l i o M a r k ,   [ W e l og   pos t ]   R e t r i e v e f r om   ht t ps : / / w e ar e s oc i a l . c om ,   20 18 .   [ 4]   L .   C he n,   W .   C he n ,   X .   Z ha ng ,   a nd   D .   Y a ng ,   A na l y s i s   a nd   s i m u l a t i o n   f o r   s pe c t r um   a g g r e g a t i o i n   L T E - a dv a nc e s y s t e m ,   i n   I E E E   V e h i c u l a r   T e c hn ol ogy   C on f e r e nc e   ( V T C   F al l ) ,   20 14,   pp .   1 6.   [ 5]   E .   D a hl m a n,   S .   P a r kv a l l ,   a nd   J .   S ko l d,   4G :   L T E / L T E - a dv an c e f o r   m ob i l e   br o adba nd.   A c ade m i c   pr e s s .   A c a de m i c   P r e s s ,   2 013 .   [ 6]   A .   G ho s h,   R .   R a t a s uk ,   B .   M o nda l ,   N .   M a ng a l v e dhe ,   a n T .   T h o m a s ,   L T E - a dv a nc e d:   ne xt - g e ne r a t i o w i r e l e s br o a dba n t e c hno l o gy ,   I E E E   W i r e l .   C om m un . ,   v o l .   17 ,   no .   3 ,   201 0 .   [ 7]   A s ha   a nd   G .   M a ha d e v a n,   A A da pt i v e   C r o s s - L a y e r   A r c hi t e r c t u r e   t o   O pt i m i z e   Q o S   P r o v i s i o ni ng   i M A N E T ,   I ndo ne s .   J .   E l e c t r .   E ng .   C om pu t .   S c i . ,   v o l .   6,   no .   1 ,   pp.   1 6 25 ,   201 7 .   [ 8]   C. - C .   L i n,   K .   S a n dr a s e g a r a n ,   R .   H . A . M . ,   a nd   M .   X ue ,   R e qu i r e m e nt   o f   ha ndo v e r   m o de l i ng   i n   t he   do w nl i n k   3G P P   l o ng   t e r m   e v o l ut i o s y s t e m ,   i n   4t h   I n t e r na t i ona l   C on f e r e nc e   o n   A d v anc e d   I nf or m a t i on   N e t w or k i ng   a nd   A p pl i c a t i ons   W or k s hop ,   2 010 ,   pp .   3 05 3 10 .   [ 9]   P .   E .   M o g e ns e n   e t   a l . ,   L T E - A d v a nc e d:   T he   pa t t o w a r ds   g i g a bi t / s   i w i r e l e s s   m o bi l e   c o m m uni c a t i o ns ,   i W i r e l e s s   C om m uni c at i on ,   V e hi c ul a r   T e c hno l og y ,   I E E E   1s t   I n t e r nat i on al   C on f e r e nc e   on  I n f or m at i on   T he or y   and   A e r os pac e   &   E l e c t r oni c   Sy s t e m s   T e c hno l ogy ,   201 0,   pp .   147 151 .   [ 10]   W .   A .   N .   W .   A bdu l l a h,   N .   Y a a ko b,   B .   R .   A hm a d,   M .   E .   E l o ba i d ,   a n S .   A .   Y a h ,   C o r r up t e pa c ke t s   d i s c a r d i ng   m e c ha ni s m   t o   a l l e v i a t e   c o ng e s t i o i n   w i r e l e s s   bo d y   a r e a   n e t w o r k ,   I ndo ne s .   J .   E l e c t r .   E ng .   C om pu t .   S c i . ,   v o l .   14 ,   no .   2,   pp .   581 587 ,   2019 .   [ 11]   B .   S .   T s y ba ko v ,   F i l e   T r a n s m i s s i o n   o v e r   W i r e l e s s   F a s t   F a d i ng   D o w nl i nk,   I E E E   T r ans .   I nf .   T he or y ,   v o l .   48 ,   no .   8,   pp.   23 23 2 337 ,   2002 .   [ 12]   A .   A kht a r   a nd   H .   A r s l a n,   D o w nl i nk   r e s o ur c e   a l l o c a t i o n   a n d   p a c ke t   s c he dul i ng   i n   m u l t i - num e r o l o gy   w i r e l e s s y s t e m s ,   20 18   I E E E   W i r e l .   C om m un .   N e t w .   C on f .   W or k .   W C N C W   2018 ,   pp.   3 62 3 67,   2 018 .   [ 13]     e t   a l .   D a h l m a n ,   E . ,   3G   E v ol ut i on :   H SP A   and   L T E   f or   M obi l e   B r oa dband .   E l s e v i e r   L t d . ,   2 007 .   [ 14]     e t   a l .   J a l a l i ,   A . ,   D a t a   T h r o ug hput   o f   C D M A - H D R   a   H i g E f f i c i e nc y - Hi g D a t a   R a t e   P e r s o na l   C o m m uni c a t i o W i r e l e s s   S y s t e m ,   i n   I E E E   51s t   V e hi c ul a r   T e c hno l og y   C o nf e r e nc e   P r oc e e di ngs ,   20 00,   p p.   18 54 1 858 .   [ 15]   A .   M a t he w ,   K .   K um a r a n,   K .   R a m a na n,   A .   S t o l y a r ,   a n P .   W hi t i n g ,   P r o v i di ng   Q ua l i t y   of   S e r v i c e   ov e r   a   S h a r e W i r e l e s s   L i n k,   I E E E   C om m un . ,   v o l .   39 ,   no .   2 ,   pp .   150 154 ,   2001 .   [ 16]   G .   B a r r i a c   a nd  J .   H o l t z m a n ,   I nt r o duc i ng   D e l a y   S e ns i t i v i t y   i n t o   t he   P r o po r t i o na l   F a i r   a l g o r i t hm   f o r   C D M A   D o w nl i n S c he dul i ng ,   i I E E E   Se v e nt h   I n t e r na t i ona l   Sy m po s i um   o S pr e ad  Spe c t r um   T e c hn i que s   and   A p pl i c a t i on s ,   200 2,   pp .   652 6 56.   [ 17]   G .   A i y e t o r o   a nd  F .   T a ka w i r a ,   A   C r o s s - l a y e r   ba s e pa c ke t   s c he d ul i ng   s c he m e   f o r   m ul t i m e di a   t r a f f i c   i n   s a t e l l i t e   L T E   ne t w o r k s ,   i I E E E   6 t h   I n t e r na t i ona l   C o nf e r e nc e   on   N e w   T e c hnol o gi e s ,   M obi l i t y   an Se c u r i t y   ( N T M S) 201 4,   pp .   1 6.   [ 18]   G .   A i y e t o r o   a nd   F .   T a ka w i r a ,   A   ne w   u s e r   s c he d ul i ng   s c he m e   i n   L T E / L T E - A   ne t w o r ks   us i ng   c r o s s - l a y e r   de s i g a ppr o a c h,   i n   I E E E   M i l i t a r y   C om m un i c at i on s   C onf e r e nc e   M I L C O M ,   2 015 ,   pp.   1 6.   [ 19]   H .   A .   M .   R a m l i   a nd   F .   N .   M .   I s a ,   I m pr ov i ng   r e a l - t i m e   m ul t i m e d i a   s c he dul i ng   i n   p r a c t i c a l   m o bi l e   c e l l ul a r   c ha nn e l s ,   i I E E E   6 t h   I n t e r na t i ona l   C onf e r e nc e   o I n t e l l i ge nt   an A dv an c e Sy s t e m s   ( I C I A S) ,   201 6,   pp .   1 6.   [ 20]   M .   I .   H .   M a n s o r ,   H .   A .   M .   R a m l i ,   A .   L .   A s na w i ,   a nd   F .   N .   M .   I s a ,   S i m ul a t i o o f   pa c ke t   s c he du l i ng   i n   c o g ni t i v e   l o ng   t e r m   e v o l ut i o n - a dv a nc e d,   I ndone s .   J .   E l e c t r .   E ng .   C om pu t .   S c i . ,   v o l .   8 ,   no .   2 ,   pp .   533 540 ,   2017 .   [ 21]   H .   A .   M .   R a m l i ,   A .   L .   A s na w i ,   F .   N .   M .   I s a ,   A .   W .   A z m a n,   a n M .   I .   H .   M a n s o r ,   I nv e s t i g a t i o ns   o f   c o m po ne nt   c a r r i e r   s e l e c t i o n   a l g o r i t hm s   i n   L o ng   T e r m   E v o l ut i o n - A d v a nc e d,   I ndo ne s .   J .   E l e c t r .   E ng .   C om pu t .   Sc i . ,   v o l .   10 ,   no .   1,   pp.   330 3 36,   2 018 .   [ 22]   H .   A .   M .   R a m l i ,   F .   N .   M .   I s a ,   A .   L .   A s na w i ,   A .   Z .   J u s o h,   a n A .   W .   A z m a n,   U r g e nc y - A w a r e   S c he du l i ng   A l g o r i t hm   f o r   D o w nl i nk   C o g ni t i v e   L o n g   T e r m   E v o l ut i o n - A d v a nc e d,   i n   20 19   I E E E   89t h   V e hi c ul a r   T e c hn ol o gy   C o nf e r e nc e   ( V T C   Spr i ng) ,   2 019 ,   no .   1 5.   [ 23]   H .   A .   M .   R a m l i   a nd   Z .   I .   R i z m a n ,   N o v e l   s c he du l i ng   a l g o r i t hm   f o r   o pt i m i z i ng   r e a l - t i m e   m u l t i m e d i a   pe r f o r m a nc e   i L o ng   T e r m   E v o l ut i o n - A dv a n c e d,   T ur k i s J .   E l e c t r .   E ng .   C om pu t .   Sc i . ,   v o l .   25 ,   no .   1 ,   pp .   2 47 2 73 ,   2 017 .   [ 24]   H .   A .   M .   R a m l i ,   K .   S a nd r a s e g a r a n,   A .   F .   I s m a i l ,   S .   .   L a t i f ,   a nd   F .   N .   M .   I s a ,   A   S i m u l a t i o T o o l   f o r   D o w nl i nk  L o ng  T e r m   E v o l ut i o n - A d v a nc e d,   R e s .   J .   A pp l .   Sc i .   E ng .   T e c h nol . ,   p p.   20 32 20 41,   2 014 .   [ 25]   K .   S a n dr a s e g a r a n ,   H .   A .   M .   R a m l i ,   a nd   R .   B a s uk a l a ,   D e l a y - P r i o r i t i z e d   S c he dul i ng   ( D P S )   f o r   R e a l   T i m e   T r a f f i c   i n   3G P P   L T E   S y s t e m ,   i n   I E E E   W i r e l e s s   C om m un i c a t i on   and   N e t w or k i ng   C o nf e r e nc e ,   201 0,   pp .   1 5.                   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   1 8 ,   N o .   2 A p r i l   20 20   :     516   -   5 24   524   B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S       M O H D   M U E E N   U L   I S L A M   M A T T O O   f i n i s h e d   h i s   M a s t e r s   de g r e e   i n   C o m m uni c a t i o n   E ng i ne e r i ng   a t   t h e   I nt e r n a t i o na l   I s l a m i c   U ni v e r s i t y   o f   M a l a y s i a   i n   2 018.   P r e v i o us l y ,   he   g r a d ua t e d   c um   l a ud e   f r o m   t h e   U n i v e r s i t y   o f   K a s hm i r   i n   E l e c t r o ni c s   a nd   C o m m uni c a t i o n   E ng i ne e r i ng   i t he   y e a r   201 4.   B e f o r e   e m ba r ki ng   t he   f i e l d   o f   r e s e a r c h   a n d   a c a de m i c s ,   h e   w o r k e d   a s   a n   a pp r e nt i c e   a n d   a   f i e l m a i n t e n a nc e   e ng i ne e r   i t h e   s u bj e c t   f i e l o f   w i r e l e s s   c o m m u ni c a t i o n.   M a k i ng   h i s   i nd us t r y   e xpe r i e nc e   a   p l a t f o r m   f o r   hi s   a c a de m i c   c a r e e r ,   h e   s t a r t e d   h i s   r e s e a r c i n   t h e   s a m e   kno w l e dg e   do m a i n.   H i s   c ur r e n t   r e s e a r c i n t e r e s t s   i nc l ude :   pa c ke t   s c he du l i n g   i n   L T E - a dv a nc e d   s y s t e m s ,   c a r r i e r   a g g r e g a t i o a nd   c o g ni t i v e   r a d i o   ne t w o r ks .       H U D A   A D I B A H   M O H D   R A M L I   r e c e i v e d   t he   M . S c .   d e g r e e   i n   S o f t w a r e   E ng i ne e r i ng   f r o m   U ni v e r s i t y   o f   T e c hno l o gy   M a l a y s i a   ( M a l a y s i a )   i n   2 006 ,   a n d   t h e   P h . D .   de g r e e   f r o m   U ni v e r s i t y   o f   T e c hno l o gy ,   S y dne y   ( A us t r a l i a )   i 2012 .   H e r   r e s e a r c i n t e r e s t s   a r e   m a i nl y   r e l a t e d   t o   pa c ke t   s c he dul i ng ,   r e s o ur c e   m a na g e m e n t ,   r a d i o   p r o pa g a t i o n,   c a r r i e r   a g g r e g a t i o a nd   c o g ni t i v e   r a di o   i n   m o bi l e   c e l l ul a r   ne t w o r ks .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.