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 .   14 ,   N o .   3 J u n e   20 1 9 ,   pp .   1345 ~ 1355   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 4 .i 3 . pp 134 5 - 1355             1345       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 d a p t i v e   u p l i n k   schedu l i n g   m o d e l   f o r   W i M A X   n e t w o r k   u si n g   e v o l u t i o n a r y   c o m p u t i n g   m o d e l       M ah e s h   D   S   1 ,   C h an d r am ou l i   H   2 ,   S an jay   R   C h i tn i s   3   1   D e pa r t m e nt   o f   C S E ,   F a c ul t y   o f   E ng i ne e r i ng ,   C H R I S T   ( D e e m e d   t o   be   U n i v e r s i t y ) ,   I ndi a   2   D e pa r t m e nt   o f   C S E ,   E a s t   P o i n t   C o l l e g e   o f   E ng i ne e r i ng ,   I ndi a   3   D e pa r t m e nt   o f   C S E ,   D a y a na nda   S a g a r   U n i v e r s i t y I ndi 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 S e 9 ,   20 18   R e v i s e N o v   17 ,   2018   A c c e pt e F e b   22 ,   201 9       T he   i nc r e a s e d   us a g e   o f   s m a r t   pho ne s   ha s   l e t o   i nc r e a s e   u s a g e   a i n t e r ne t   ba s e a p pl i c a t i o s e r v i c e s .   T he s e   a pp l i c a t i o r e qu i r e s   di f f e r e nt   qua l i t y   o f   s e r v i c e   ( Q o S )   a nd  ba ndw i dt r e qu i r e m e n t .   W i M A X   i s   a e f f i c i e nt   n e t w o r t o   pr o v i s i o hi g ba ndw i dt c o nne c t i v i t y   a nd  c ov e r a g e   t o   e nd  us e r .   T m e e t   Q o S   r e qui r e m e n t   t h e   e x i t i ng   m o de l   us e a da pt i v e   m o de l   s e l e c t i o s c he m e .   H o w e v e r ,   t he s e   m o de l   i nduc e   ba n dw i d t h   w a s t a g e   a s   i t   do e s   no t   c o n s i d e r s   a ny   f e e dba c i nf o r m a t i o f o r   s c he dul i ng .   T h i s   w o r p r e s e n t   a A da pt i v e   U pl i nk   S c he dul i ng   ( A U S )   by   o pt i m i z i ng   M A C   l a y e r   us i ng   M ul t i - O b j e c t i v e   G e ne t i c   A l go r i t hm   ( M O G A ) .   T he   M A C   s c he du l e r   us e   f e e dba c i nf o r m a t i o f r o m   bo t phy s i c a l   l a y e r   a nd  a ppl i c a t i o l a y e r .   F u r t h e r ,   t o   m e e t   Q o S   r e qui r e m e n t   o f   a ppl i c a t i o a n ut i l i z e   ba n dw i d t e f f i c i e n t l y   t hi s   pa pe r   pr e s e n t e a a da p t i v e   m o dul a t i o s e l e c t i o s c he m e   b a s e o us e r   a pp l i c a t i o r e qui r e m e n t   us i ng   M O G A .   O u r   m o de l   p r o v i de s   a pp l i c a t i o l e v e l   ba s e d   Q o S   pr o v i s i o ni ng  f o r   W i M A X   ne t w o r k.   E x pe r i m e nt   a r e   c o nduc t e t o   e v a l u a t e   p e r f o r m a nc e   o f   A U S   ov e r   e xi t i ng   m o de l .   T he   o v e r a l l   r e s u l t   a t t a i n e s ho w s   A U S   m o d e l   a t t a i n   g oo pe r f o r m a nc e   i t e r m   o f   t hr o ug hput ,   s uc c e s s f ul   pa c ke t   t r a n s m i s s i o a nd   pa c ke t   c o l l i s i o n.   Ke y w or d s :   E v o l ut i o n a r y   c o m put i n g   G e n e t i c   a l go ri t hm   M o dul a t i o n   M ul t i - o bj e c t i v e   W i M A X   C opy r i gh t   ©   201 9   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 :   M a h e s D   S ,   D e pa r t m e n t   o f   CS E ,   F a c ul t y   o f   E n gi n e e r i n g ,     CH R IS T   (D e e m e t o   b e   U n i v e r s i t y ),     B a n g a l o r e ,   I n d i a .   E m a i l :   m a h e s h. ds 720 @ r e di f f m a i l . c o m       1.   I N TR O D U C TI O N     In   t h e   r u ra l   a r e a ,   t h e   b a t t l e   f i e l a n d   r e m o t e   a r e a ,   t h e   u n f e a s i b i l i t y   a n d   e c o n o m i c a l l y   pos s e s s   a   b i c h a l l e n ge s   b e c a us e   of   w i r e n e t w o r c o n f i gura t i o n   t o   a c c e s s .   T hus   w o r l dw i de   i n t e r o pe r a b i l i t y   fo r   m i c r o w a ve   a c c e s s   (W I - M A X [1]  t h a t   p r o v i de s   be s t   r e s ul t   f o r   l on a n w i de   r a n ge   t ra n s m i s s i o n   i n   w i r e l e s s   c o m m uni c a t i o n .   W i - M A X   o f fe r s   c us t o m a r y   w i r e l e s s   a c c e s s   w i t p r e - de f i n e Q o S   a n d   f a s t e t ra n s m i s s i o ra t e .   W i - M A X   i s   de s i g n e t o   pr o v i s i o n   s e r v i c e s   t IE E E   8 02. 11  s t a n d a r t ha t   g i v e s   m ob i l e   us e r   a c c e s s   t f a c i l i t y .   T h e   Q o S   b e c o m e s   a   ke y   pr o b l e m   [2],   d ue   t o   i n c r e a s e s   po pul a ri t y   a nd  a do pt i o o f   w i r e l e s s   n e t w o r k,   a n t hus   t h e   W i - M A X   p r o v i de s   s upe r i o r   a n f i n e - g ra i n e s e r v i c e   t h a t h e   o t h e r   t e c hn o l o g y .   T h e   W i - MAX  s e r v i c e s   a r e   c a t e go r i z e i t o   r e a l - t i m e   s e r v i c e s   s uc h   a s   U n s o l i c i te d   G r an S e r v i c e   (U G S ):   T hi s   s e r v i c e s   s uppo r t   t h e   c o n s t a nt   b i t   ra t e   t ra f f i c   l i ke   vo i c e   b a s e a ppl i c a t i o n   s e r v i c e s .   P o l l i ng  s e r v i c e   s uc h   a s   R e al   t i m e   p o l l i n s e r v i c e s   ( r tP S ):   T hi s   s e r v i c e s   s uppo r t   f l e xi b l e   s i z e   of   da t a   pa c ke t s   w h i c h   i s   c o m po s e of   c o n s t a nt - i n f o r m a t i o n   s t r e a m s   t ha t   a r e   i s s ue a t   pe ri o di c   t i m e   i nt e r v a l s   l i ke   M P E G   v i de o .   Ex te n d e d   r e al - ti m e   P o l l i n S e r v i c e   ( e r tP S ):  i t   r e qui r e s   l o w   de l a y   a n da t a   ra t e   a s s u r a n c e   l i ke   v a r i a b l e   r a t e   r e a l - t i m e   da t a .   N o n - r e al - t i m e   P o l l i n S e r v i c e   (n r tP S ):   I n   t h i s   s e r v i c e s   i t   r e qui r e s   m i ni m um   d a t a   ra t e   a n a l s o   s uppo rt   t h e   R T N S   de l a y   t o l e r a n c e   l i ke   F T P ,   t ha t   i s   c o m po s e of   v a r i a b l e   s i z e   d a t a   p a c ke t   a n d a t a   s t r e a m s .   L a s t l y ,   B e s t   Effo r ( BE):   In  t hi s   s e r v i c e ,   i t   do e s n ’t   r e qui r e   gua ra nt e e o f   Q o S   fo r   e xa m pl e ,   ht t p .   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 .   14 ,   N o .   3 J u n e   20 1 9   :     1345     1355   1346   W i M A X   n e t w o r i s   t h e   m o s t   pr e f e r r e n e t w o r a do pt e i n   t a c t i c a l   a s   w e l l   a s   c e l l ul a r   n e t w o r [3]  t o   pr o v i de   t h e   f a c i l i t y   of   da t a   e xc h a n ge   a n i n f o rm a t i o n   s ha r i n t o   e nh a n c e   t h e   p r o c e s s   of   m i l i t a r y   o r ga n i z a t i o n.   F o r   s uc h   n e t w o r r e qui r e s   s t ri c t   Q o S   pr o v i s i o n i n a n t h e y   us ua l l y   i n t e r a c t   w i t h   a   s t a t i c   s t r a t e gi c   n e t w o r k   w h i c h   ha s   a   l a rge r   b a n dw i dt h   a n m o r e   r e l i a b l e   c o m m uni c a t i o n   l i n ks .   T h e r e f o r e ,   t h e   e ff i c i e n t   b a n dw i dt h   a l l o c a t i o n   o s c h e dul i n m e c ha n i s m   i s   n e e de d.   I t hi s   a l l o c a t i o n   t h e   b a n dw i dt h   i s   de pe n de n t   [4] ,   o w h a t   t h e   c o m m uni c a t i o n   m e di a   c a s uppo r t / o f fe r   f o r   c e l l u l a a nd  t a c t i c a l   c o m m u ni c a t i o n   n e t w o r k.   T h e   f un da m e nt a l   c o m po n e n t   o f   s c h e dul i n i s   a   r e s o ur c e   m a na ge m e n t   i n   w i r e l e s s   n e t w o r a n a l s o   s h o w s   t h e   m a i r o l e   i p r o v i s i o n i n g   Q o S   s uc h   a s   de l a y ,   i d i ff e r e n t   c l a s s e s   t h e   d a t a   p a c ke t   a nd  t hr o ug hput   i s   l o s s e s   i 802 . 16 .   T hi s   m o de l   i   p r e s e n t e i n   [4] ,   [ 5]  i s n' t   e f f e c t i v e   i n   us i ng  t ra n s m i s s i o c a pa c i t y   pr o f i c i e n t l y   a n c a n' t   f o r e s e e   t h e   n u m b e r   o f   us e r s   i n   n e t w o r a n a l s o   n o t   a b l e   t o   pr e di c t   t i m e   v a r y i n t r a f f i c   of   t h e   n e t w o r k.   T h us ,   t h e   t hr o u g h pu t   e f f i c i e n c y   a n Q o S   of   W i M A X   n e t w o r i s   a f f e c t i n g.   T o   a dd r e s s   i n   [6] ,   [7 pr e s e nt e a e vo l ut i o na r y   c o m put i n m o de l   t o   e nha n c e   Q oS   of   W i M A X   n e t w o r by   o pt i m i z i ng  t i m e   a n d   b a n dw i dt r e qui r e m e n t   o f   s ubs c r i b e r .   H ow e ve r ,   t h e i a pp r o a c i s   n o t   e f f i c i e n t   i n   s y n c hr o ni z i n s ub s c r i b e r.   T h us ,   i n c u r s   c o m put a t i o n   o v e rh e a d.   A s   a   r e s ul t ,   t h e   r e a l - t i m e   r e qui r e m e n t   o f   a ppl i c a t i o m a y   t o   be   a ppl i c a b l e .   T h e r e fo r e ,   s y n c hr o n i z i n t h e   s ub s c r i b e r   a nd  i t s   a ppl i c a t i o n   p r e r e qui s i t e   i s   a   s i g ni f i c a nt   pa ra m e t e fo r   e f f i c i e n t   s e r v i c e   p r o v i s i o n i n g.   In   [8 p r e s e n t e a   c h a nn e l   a c c e s s   m e c h a n i s m s   a m o n s ub s c r i b e r   us i n t i m e   s l o t t e m e c h a ni s m .   H e r e ,   s e t   of  c h a nn e l   i s   s h a r e a m o n s ub s c r i b e r   a n e a c h   s ub s c r i b e r   pr o v i de s   a   de di c a t e s l o t   t i m e   t t r a n s m i t   t h e   pa c ke t .   T h e y   pr e s e n t e a   m o de l   n a m e l y   t hro ugh put   i n v a r i a n t   i . e .   i t   i s   t i m e   s y n c hr o n i z e d.   H ow e ve r ,   i m p r o pe r   m e a s u r i ng  o f   s y n c h r o ni z a t i o n   w i l l   r e s ul t   i n   hi g h e r   pa c ke t   f a i l u r e   ra t e .   F u rt h e r ,   t h e y   di d   n o t   c o n s i de r e s e r v i c e   s e l e c t i v i t y / pr i o r i t i z a t i o n   r e qui r e m e n t   o f   v a r i e s e r v i c e   i n   W i M A X   n e t w o r k.     A l o n w i t h   i t   a l s o   i n duc e   b a n dw i dt h   w a s t a ge   s i n c e   t h e s e   m o de l   i s   i m pl e m e n t e w i t h o ut   f e e d b a c k.   T o   us e   b a n dw i dt h   m o r e   e ff i c i e n t l y   a n p r o v i s i o n ,   n um b e r   o f   m e t h o ds   h a s   b e e n   p r e s e n t e i n   [9] - [12]  w i t h   f e e d b a c k   i n   up l i n k   s c h e du l i n g .   H ow e ve r ,   t h e s e   m o de l   i n duc e s   de l a y   due   t o   f e e d b a c c o m put a t i o n .   A s   a   r e s ul t ,   i nduc e   hi g h e r   pa c ke t   c o l l i s i o n .   T h e r e f o r e ,   i t   i s   n e c e s s a r y   t o   b ui l a   f e e db a c k   b a s e upl i nk  s c h e dul i ng  m e c ha n i s m   t h a t   w i l l   gi v e   be t t e r   Q o S   a n r e duc e   de l a y .   F o r ,   a t t a i ni n b e t t e r   Q o S   fo r   upl i nk  s c h e dul i ng  [7]  pr e s e nt e a   M e t a   h e u r i s t i c   pa rt i c l e   s w a rm   o pt i m i z a t i o n   (M H P S O t o   c om put e   t i m e   du r a t i o n   o f   f r a m e   t ha t   w i l l   o f fe r   b e t t e r   a l l o c a t i o n   a n i n   [13]  p r e s e n t e a   ge n e t i c   a l go ri t hm   (G A )   t o   o pt i m i z e   t hr o ug h pu t   o f   t h e   n e t w o r i n   t h e   dow n l i nk  s c h e du l i n g .   H ow e v e r ,   t h e y   di n o t   c o n s i de o pt i m i z i ng  up l i nk  s c h e du l i n g   a nd  i t   i s   n o t   s ui t a b l e   f o r   s o l v i n m ul t i - o b j e c t i ve   pr o b l e m .   In   t h i s   w o r k,   w e   pr e s e n t   a n   A d a p t i v e   U pl i n S c h e du l i n ( A U S fo r   W i M A X   n e t w o r k.   T hi s   w o r pr e s e nt e a n   o pt i m i z a t i o n   of   M A C   s c h e dul e r   f o r   pr o v i s i o n i n Q o S .   T h e   M A s c h e dul e r   i s   us e   i n f o r m a t i o f r o m   b o t h   p h y s i c a l   l a y e r   a n d   a p pl i c a t i o n   l a y e r .   A t   L a s t ,   t h e   a ppl i c a t i o n   o f   Q o S   r e qui r e m e n t   b a ndw i dt h   i s   us e   t o   e ff i c i e n t l y   t h i s   w o r pr e s e nt e a n   a da p t i v e   m o dul a t i o n   s e l e c t i o n   s c h e m e   b a s e o n   us e r   a pp l i c a t i o n   r e qui r e m e nt   us i n g   M ul t i - O b j e c t i ve   G e n e t i c   A l go r i t h m   (M O G A ).   T he   Co nt r i b ut i on  of   r e s e ar c w or k   i s   as   f ol l ow s :   a.   T h e   n o v e l t y   of   o ur   w o r i s   w e   pr e s e n t e a n   a ppl i c a t i o n   l e ve l   b a s e Q o S   pr o v i s i o n i n f o r   W i M A X   n e t w o r a n d   m u l t i - o b j e c t i ve   ge n e t i c   a l go ri t h m   i s   a do pt e t o   s o l ve   t h e   o pt i m i z a t i o n   p r o b l e m   o f   Q o S   pr o v i s i o n i n g .   b.   T h e   o ve r a l l   r e s ul t   a t t a i n e s h o w s   A U S   m o d e l   a t t a i n   go o d   pe r f o r m a n c e   i t e r m   o f   a t t a i ni n hi g h e t hr o ughput ,   s uc c e s s f ul   pa c ke t   t ra n s m i s s i o a n d   m i ni m i z i n p a c ke t   c o l l i s i o n.   T h e   r e s t   o f   t h e   pa pe r   i s   o r g a n i z e a s   f o l l ow s .   In   S e c t i o n   2 ,   t h e   p r o po s e a da pt i v e   upl i n s c h e dul i ng  de s i gn  f o r   W i M A X   i s   p r e s e n t e d .   I pe n ul t i m a t e   s e c t i o n   e xpe ri m e n t a l   s t udy   i s   c a rr i e o ut .   T h e   c o n c l us i o n   a n f ut ur e   w o r i s   de s c r i b e i l a s t   s e c t i o n .       2.   A D A P TI V E   U P LI N K S C H ED U LI N G   M O D EL   F O R   WI M A X   N ET WO R K   T h i s   w o r p r e s e n t   a A da p t i v e   U pl i n S c h e dul i ng  (A U S d e s i gn  f o r   W i M A X   n e t w o r t o   p r o v i s i o n   Q o S   f o r   b o t h   r e a l - t i m e   a n d   n o n - r e a l   ri m e   t ra f f i c   l o a a n s e rv i c e s .   F i r s t l y ,   w e   pr e s e n t   a r c h i t e c t ur e   a n d   s y s t e m   m o de l   a nd  de s c r i b e s   o pt i m i z a t i o n   p r o b l e m   of  t h i s   w o r k.   S e c o n dl y ,   w e   pr e s e n t   M A s c h e dul e r   o pt i m i z a t i o t h a t   us e   i n f o r m a t i o n   f r o m   b o t h   p h y s i c a l   l a y e r   a n a p pl i c a t i o n   l a y e r .   L a s t l y ,   t o   ut i l i z e   b a ndw i dt h   e ff i c i e n t l y   a n m e e t   Q o S   r e qui r e m e nt   o f   a ppl i c a t i o n   t h i s   w o r pr e s e nt e a n   a da p t i v e   m o dul a t i o n   s e l e c t i o n   s c h e m e   a n m ul t i - o b j e c t i ve   ge n e t i c   a l go r i t h m   (M O G A ) .     2. 1 .       A r c h i te c tu r e   o W i M A X   N e tw o r k   T h i s   s e c t i o de s c r i b e s   t h e   a r c h i t e c t u r e   o f   pr o po s e W i M A X   a r c h i t e c t u r e .   T h e   a r c h i t e c t ur e   o f   t hi s   m o de l   i s   s h o w n   i n   F i gu r e   1.   W i M A X   a r c h i t e c t ur e   i s   c o m po s e of   B a s e   s t a t i o n   (B S a n s e t   o f   s ubs c r i b e r   s t a t i o n   (S S w hi c h   i s   c o nn e c t e t o   b a s e   s t a t i o n .   T h e   b a s e   s t a t i o n   i s   f urt h e r   c o nn e c t e w i t h   s e r v e r   o ga t e w a y .   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 dapt i v e   upl i nk   s c h e du l i ngm ode l   f or   W i M A X   n e t w or k   us i ng   e v o l ut i onar y   c om put i ng   m ode l   ( Mahe s D   S )   1347   T h e   c o n n e c t i o n   a m o n S S   a n B S   i s   c o m po s e of   upl i nk  (U L a nd  do w n l i n (D L ).   If   t h e   f l ow   of   t ra f f i c   f r o m   S S   i s   t o w a r d   B S   t h e n   i t   i s   c a l l e U L   a n i f   t h e   f l o w   of   t r a f f i c   f r o m   B S   i s   t o w a r d   S S   t h e i t   i s   c a l l e D L .             F i gu r e   1 .   A r c h i t e c t ur e   o f   W i M A X   n e t w o r k       2. 2 .       S ys t e m   M o d e l   an d   O p ti m i z ati o n   P r o b l e m   o Wi M A X   N e tw o r k   T h i s   s e c t i o n   de s c ri b e s   s y s t e m   m o de l   a n o pt i m i z a t i o n   p r o b l e m   o f   o ur   w o r k.   T hi s   pa pe r   c o n s i de r s   W i M A X   n e t w o r c o m po s e of       n um b e r   o f   s t a t i o n s .   T h e   de v i c e   pa i (       )   r e p r e s e n t   t h e   c ha nn e l   l i n a m o n de v i c e       a n d       a n d   a l l   c ha nn e l   l i n ks   i s   c o m po s e o f   a   l i n k   s e t     .   L e t          de pi c t s   t h e   c ha nn e l   l i n k   c a pa c i t y   o l i n k   (       )   a n d   t h e   c ha nn e l   l i nk  c a p a c i t y   i s   r e p r e s e n t e d   a s   f o l l o w s :         [        (       )     ]   (1)     L e t   c o n s i de r   t ha t   t h e   ov e r a l l   c h a nn e l   c a pa c i t y   of  a   l i n i s   de t e r m i n e us i n i nt e r f e r e n c e   f r o m   n e i g h b o r i ng  de v i c e s   a n t r a n s m i t t e r   t ra n s m i s s i o n   po w e r .   T h e r e f o r e       c a b e   e xpr e s s e a s   f o l l ow s :           (   )   (2)     W h e r e       i s   t h e   t o t a l   c ha nn e l   l i n po w e r   a s s i g n m e n t   w hi c c a b e   e xpr e s s e a s   f o l l ow s :         [        (       )     ]   (3)     W h e r e       i s   t h e   r a t e   po w e r   pa ra m e t e r,   l e t   us   c o n s i de a   t ra f fi c   f l ow       w hi c i s   i ni t i a l i z e f r o m   s ub s c r i b e r   s t a t i o n   (t ra n s m i t t e r )   t o   t h e   b a s e   s t a t i o ( r e c e i v e r w i t a   b a n d w i dt i s   r e p r e s e nt e a s   f o l l ow s :           ,         -   (4)     W h e r e         i s   t h e   b a n dw i dt l i m i t s .   T h e   b a n dw i dt l i m i t   o p t i m i z a t i o p r o b l e m   f o pa rt i c ul a s e r v i c e   i s   e xpr e s s e a s   f o l l ow s :                        (     )     (5)     S uc h   t h a t                      (       )     a n d                 i s   t h e   f i n a l   s e t ,   w h e r e       (     )   i s   u t i l i t y   pa ra m e t e r   t ha t   de pi c t s   t h e   b a n dw i dt u t i l i t y .   B a s e o di f f e r e n t   f o r m s   o       ( m o dul a t i o c o di n g   r a t e o ut p ut   t hr o ug hp ut   v a l ue   i s   m a x i m i z e d .   I t hi s   f l ow   o f   r a t e   b a l a n c e a t   t h e   l i nk   n o de     ,   i t   r e q ui r e s   t h e   l i nk   c a pa c i t y   t o   b e   e qua l   o r   m o r e   t ha i nput   t ra f f i c .   Co n s i de r i ng  t h e s e   c a s e   w e   ob t a i n                  (       )                  (       )                                                           (6)     W h e r e            i s   c a pa c i t y   of   c h a nn e l   l i n k   (       )   de s t i n a t i o n   f o r     .   In   W i M A X   n e t w o r di f fe r e nt   s e r v i c e s   h a s   d i f f e r e n t   p ri o r i t y   o r   s e l e c t i v i t y   t o   m e e t   Q o S   r e qui r e m e nt .   F o r   t ha t   a   h e r e   w e   i nt r o duc e   a   Q o S   f un c t i o n   a s   f o l l o w 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 .   14 ,   N o .   3 J u n e   20 1 9   :     1345     1355   1348       (     )             (     )   (7)     W h e r e (     )   i s   t h e   b i a s   t o   p r o v i s i o n   e a c h   s e r v i c e   t ra f f i c       a t   d e v i c e     .   I n   W i M A X   n e t w o r k,   a l l   l o a i i n i t i a l i z e by   s ub s c r i b e r   s t a t i o n   t o w a r ds   b a s e   s t a t i o n.   T h e r e f o r e   t h e   o pt i m i z a t i o n   p r o b l e m   i s   ob t a i n e   a s   f o l l ow s :                              (     )                                        (       )       (8)                                                            W h e r e     i s   t h e   b a s e   s t a t i o n   (B S ).   S o l v i n t h e   o pt i m i z a t i o n   p r o b l e m   of   a bo ve   e qua t i o n   i s   do n e   b y   us i n e v o l ut i o n a r y   a ppr o a c h .   H ow e ve r ,   i W i M A X   n e t w o r k,   i t   i s   c o m po s e di ffe r e nt   s e l e c t i v i t y   o r   p r i o r i t y   a n m o dul a t i o n   ra t e s .   F u r t h e r   t o   a t t a i n   h i g h e r   b a n dw i dt t h e y   c a n   c h a nge s   t h e i r   m o dul a t i o n   b a s e o n   r e c e i v e s i gn a l   t o   n o i s e   r a t i o   (S N R ).   K e e pi n t h e   w e i gh t   c o ns t a n t   w i l l   a f f e c t   t h e   pe r f o r m a n c e   of   n e t w o r a n d   v i o l a t e   t h e   Q o S   r e qui r e m e n t   o f   a ppl i c a t i o n .   T h i s   w o r pr e s e n t   a n   a da p t i v e   m o dul a t i o n   c o di n o pt i m i z a t i o a pp r o a c h   a n n o v e l   e vo l ut i o n   a pp r o a c h   us i ng  m ul t i   o b j e c t i ve   ge n e t i c   a l go r i t h m   i s   p r e s e n t e t o   ov e r c o m e   t h e   c h a l l e n ge s   a nd  p r o b l e m s .       2. 3 .       M A C   S c h e d u l i n O p ti m i z ati o n   T o   a t t a i e nha n c e pe r f o r m a n c e ,   t hi s   w o r us e   f e e db a c k   i n f o r m a t i o n   f r o m   b o t h   p h y s i c a l   a n d   a ppl i c a t i o n   l a y e r   w h i c c a n   b e   de s c r i b e a s   f o l l o w s :               (         )   (       )       (9)     w h e r e      (         )   i s   t h e   m o dul a t i o n   us e d   w h e p a c ke t   f a i l u r e   p r o b a b i l i t y   (P F P       a nd  f o a   gi v e s i g na l   t n o i s e   r a t i o       a n d         i s   t h e   Q o S   r e qui r e m e nt   p a ra m e t e r   w hi c de pe n d   o n   t y pe   o f   t r a f f i c   o r   l o a us e s uc a s   un s o l i c i t e g ra n t   s e r v i c e s   (U G S ),   P o l l i ng  s e r v i c e   (P S a nd  B e s t   e ffo r t   (B E ).     i s   t h e   b i a s   pa ra m e t e us e f o r   a   c h o s e n   m o dul a t i o n   s c h e m e .   A n   e ff e c t i v e   m e c h a n i s m   t o   s o l ve   o pt i m i z a t i o n   p r o b l e m   i s   t o   us e   ge n e t i c   a l go ri t hm   a n d   a da p t i v e   m o dul a t i o n   s c h e m e   w hi c i s   p r e s e n t e i s ub s e que n t   s e c t i o n.     2. 4 .       A d ap t i v e   M o d u l ati o n   S c h e m e   T o   a t t a i a n   e f f i c i e n t   a da p t i v e   m o dul a t i o n   s e l e c t i o n   m e t h o d,   t h e   s c h e du l i ng  m o de l   s h o ul d   m a xi m i z e   t h e   b a n dw i dt h   u nde r   s pe c i f i c   pa c ke t   f a i l u r e   pr o b a b i l i t y .   T he r e fo r e ,   t h e   o bj e c t i v e   of   o ur   de s i g n   i s   t o   b r i n a   go o t r a de - o f f   b e t w e e n   a t t a i s upe r i o b a n dw i dt ut i l i z a t i o a nd  m i ni m i z i n g   pa c ke t   f a i l u r e   p r o b a b i l i t y       L e t   c o n s i de t ha t   t h e   t r a n s m i s s i o n   po w e r   t o   b e   c o n s t a nt   a n d   S N R   i s   s e gm e nt e i nt o           s uc c e s s i ve   pa r t i t i o n s ,   w h o s e   e n d   po i n t s   i s   de pi c t e d   a s *     +             ,   w h e r e       i s   t h e   a m o unt   o f   t ra n s m i s s i o t y pe   a v a i l a b l e .     If   t h e   p r e s e n t   s i g n a l   t o   n o i s e   r a t i o       ,               - ,   f o r                 ,   t y pe       i s   c h o s e a nd   r e s pe c t i ve   m o dul a t i o m o de l   i s   s e l e c t e d.   W h e de e p   f a di n g   e n s ue s ,       f a l l   i n t o ,           - ,   w hi c i s   t y pe   w i t n o   m o r e   t h i n g   t o   b e   s e n t .   T h e   e n po i nt s   o f         i s   a i m po r t a nt   f a c t o r   t o   b e   i de n t i f i e d.   T h i s   w o r c o n s i de a d a pt i v e   w h i t e   G a us s i a n   c h a nn e l .   T h e r e f o r e ,   t h e   pa c ke t   f a i l u r e   p r o b a b i l i t y   c a n   b e   e s t i m a t e o r   a pp r o xi m a t e c o n s i de r i ng      i s   g r e a t e t ha n   z e r o   a n d   l e s s   t ha      a s   f o l l ow s :            (   )       (10)     a n i f       i s   g r e a t e o e qua l   t o          t ha P F P   i s   a p p r o xi m a t e a s   f o l l ow s :            (   )              (         )   (11)     By   i n v e r s i n t h e   (10)   a nd  (11 ),   t h e   e n po i nt   o f   s i gna l   t o   no i s e   r a t i o s   c a b e   c o m put e i f   t h e   e n d   po i n t   p a c ke t   f a i l u r e   p r o b a b i l i t y   of   a   s e r v i c e   pr o v i de i s         a s   f o l l o w s :                                   .         /                           (12)                       U s i n a b ov e   e qua t i o n   a   s ub s c r i b e r   s t a t i o n   c a n   e s t i m a t e s   i t s   c o di n a n m o dul a t i o n   s c h e m e   us i n g   i n f o r m a t i o o f   i t s   p r e s e nt   s i g n a l   t o   n o i s e   ra t i o       f r o m   p h y s i c a l   l a y e r .   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 dapt i v e   upl i nk   s c h e du l i ngm ode l   f or   W i M A X   n e t w or k   us i ng   e v o l ut i onar y   c om put i ng   m ode l   ( Mahe s D   S )   1349   2. 5 .       Mu l ti - O b j e c ti v e   G e n e ti c   A l go r i th m   T h i s   s e c t i o n   p r e s e n t   a   n o v e l   m ul t i - o b j e c t i ve   ge n e t i c   a l go ri t hm   a pp r o a c h   f o r   a t t a i n i ng  e ff i c i e n t   s c h e dul i ng  de s i g n .   L e t   c o n s i de r   t ha t     ̅ (   )   i s   t h e   c hr o m o s o m e s   a t   e a c h   s t e p       w h i c h   de p i c t s   t h e   p r e s e n t   b a n dw i dt a l l o c a t i o n.   T h e   t w o   i ni t i a l   c hr o m o s o m e s   a r e   r e p r e s e n t e a s   f o l l ow s :       ̅   (   )   *       (   )         (   ) +         ̅   (   )   *       (   )         (   ) +   (13)     T h e   n e xt   t w o   ge n e ra t i o i s   r e p r e s e nt e a s   f o l l ow s :       ̅   (       )   *       (       )         (       ) +         ̅   (       )   *       (       )         (       ) +     (14)     N ow   ob t a i n   t h e   Q O S   r e qu i r e m e n t   f r o m   a pp l i c a t i o l a y e r   t o   f i na l i z e         ,   w h i c c o m put e s   t h e   s e l e c t i v i t y   of   t hi s   s e r v i c e   c l a s s e s .   T o   de f i n e   t h e   a d a pt i v e   m o dul a t i o c o di n g   c l a s s   o f   p h y s i c a l   l a y e r   t o   f i n a l i z e     (         )   f o r   e a c s ub s c r i b e c o n s i de ri n g   p r e s e nt   s i g n a l   t o   n o i s e   r a t i o       a n d   P F P .   N o w   l e t ’s   c o m put e   w e i gh t         f o r   e a c s ub s c r i b e r   us i ng  (9) .   E m pl o y   M O G A   t o   s o l ve   (8).   T h e   M O G A   i s   c o m po s e of   fo l l ow i n p h a s e s   s uc h   us   S e l e c t i o n ,   C r o s s ov e r ,   a n M ut a t i o n .   T h e   M O G A   i t e ra t e s   a m o ng  a l l   t h e s e   pha s e s   t i l l   t h e   de s i r e f i t n e s s   f un c t i o i s   r e a c h e d,   w hi c i s   de s c r i b e a s   f o l l o w s       (   ̅   (   ) )                              (     )     (15)     T h e   s e l e c t i o n   p r o c e s s   i s   o b t a i n e a s   f o l l ow s :         .       (   ) /         (       (   ) )       (       (   ) )           (16)     W h e r e     .       (   ) /   i s   t h e   s e l e c t i o p r o b a b i l i t y   of       (   )         or     .   S i m i l a rl y ,   t h e   c r o s s o ve r   p r o c e s s   i s   o b t a i n e a s   f o l l ow s :               (       )           (   )   (       )       (   )             (       )           (   )   (       )       (   )   (17)     W h e r e     i s   t h e   c r o s s ov e r   pa ra m e t e r .   T h e n,   i n   t h e   m ut a t i o p r o c e s s ,   t hi s   w o r f i r s t l y   c o n s t r uc t   a r b i t ra r y   c hr o m o s o m e   a s   f o l l ow s :           (       )   ,           -   (18)     W h e r e         o r           i s   t h e   uppe r   b o un o f   t h e   s ub s c r i b e r   r a t e   a n d         i s   t h e   l o w e r   bo un d.   F i na l l y ,   b a n dw i dt a r e   a l l o c a t e t o   d i f f e r e n t   s ub s c r i b e r.   T h e   p r o po s e A da pt i v e   U pl i n k   S c h e du l i ng  de s i g us i ng  f e e d b a c i n f o r m a t i o a t t a i go o d   pe r f o r m a n c e   w h e n   c o m pa r e d   w i t h   s t a t e - of - a rt   t e c hn i que   w h i c h   i s   e xpe r i m e nt a l l y   s h o w n   i n e xt   c ha pt e r.       3.   R ES U LT   A N D   A N N A L Y S I S   T h i s   s e c t i o n   p r e s e n t   e xpe ri m e nt   a n a l y s i s   of   pr o pos e A da pt i v e   U pl i n S c h e dul i n (A U S de s i gn   f o r   W i M A X   pe r f o r m a n c e   a t t a i n e o ve r   s t a t e   of - a rt   t e c hni que   [8 ].   T h e   e xpe ri m e nt   i s   c o n duc t e o n   W i n do w s   10   64 - b i t   o pe r a t i ng  s y s t e m ,   Int e l   P e n t i um   I - c l a s s   64 - b i t   p r o c e s s e r ,   16  G B   R A M ,   a n de di c a t e G B   C U D A   e n a b l e N V ID IA   G P U .   T h e   s i m ul a t o r   i s   i m p l e m e n t e us i ng   D o t   N e t   f r a m e w o r 4. us i ng  C#  p r o gra m m i ng  l a n gu a ge ,   C + +   l i b ra r y ,   a n V i s u a l   s t u di o   2017  pl a t f o r m .   T h i s   w o r c o n s i de r s   f o l l ow i n W i M A X   e n v i r o n m e n t   s t a nda rd  o b t a i n e f r o m   [14] .   W e   us e IE E E   802 . 16   n e t w o r w i t h   po i nt - to - m u l t i po i n t   a r c hi t e c t u r e   t ha t   c o m po s e of   m ul t i pl e   s ub s c r i b e r   s t a t i o n   a nd  a   b a s e   s t a t i o n .   T h e   b a s e s t a t i o i s   c o nn e c t e (w i r e d)  t hr o ug a   s e r v e o r   g a t e w a y .   H e r e   w e   us e   O r t h o go n a l   F r e que n c y   D i v i s i o n   M ul t i p l e   A c c e s s   (O F D M A ph y s i c a l   l a y e r .   M o r e   de t a i l   o f   ph y s i c a l   l a y e r   pa r a m e t e r   u s e c a n   b e   ob t a i n e f r o m   T a b l e   1 F urt h e r,   e xpe r i m e n t   c o n s i de a u r b a n   e n v i r o nm e nt   s e t up   t o   de s i gn   l o n g - t e rm   de s i g n   o f   W i M A X   w i r e l e s s   c h a nn e l .   F o r   m o de l l i ng  pa t h - l o s s   t hi s   w o r us e m o de l   pr e s e nt e i n   [15],   f o r   m ul t i p a t h   f a d i n e ff e c t   w e   us e d   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 .   14 ,   N o .   3 J u n e   20 1 9   :     1345     1355   1350   m o de l   p r e s e n t e i [16 ].   L a s t l y ,   f o r   i n t e r f e r e n c e   m o de l l i n g   t hi s   w o r us e n e i g h b o r i n c e l l s   i n   t o   c o n s i de r a t i o n   f o r   c o m put i ng  p a c ke t   f a i l u r e   p r o b a b i l i t y   a n f o r   s ha do w i n m o de l l i n g   w e   c o n s i de r e d   l o gn o rm a l   ra n do m   v a r i a b l e   w i t h   z e r o   m e a n   a n s t a n d a r de v i a t i o o f   8. dB .   W e   ha us e d   Q P S K ,   Q A M   16,   a n Q A M 64  m o dul a t i o n   s c h e m e   w i t h   di f f e r e n t   c o di n ra t e .   M o r e   i n f o r m a t i o n   c a b e   o b t a i n e f r o m   T a b l e   1 B a s e o n   S i g na l - to - n o i s e   ra t i o   t h e   m o dul a t i o s c h e m e s   c h a nge s   d y n a m i c a l .   T h e   c o m pl e t e   s i m ul a t i o n   pa r a m e t e r   us e i n   t h i s   w o r a r e   de s c r i b e d   i n   T a b l e   I.   E xpe ri m e n t   a r e   c o n duc t e t o   e v a l ua t e   pe r f o r m a n c e   of  pr o po s e A U S   m o de l   ov e r   e xi t i ng  m o de l   [8],   n a m e l y   T (T hr o ug h pu t   I n v a ri a nt s e que n c e   i n   t e rm s   o t hr o ughput ,   s uc c e s s f ul   pa c ke t   t ra n s m i s s i o a n d   pa c ke t   c o l l i s i o n   c o n s i de r i ng  v a r i e s ub s c r i b e r   s t a t i o n,   v a ri e f r e que n c y   s l o t s ,   a nd  v a r i e d   t i m e   s l o t s .       T a b l e   1 .   S i m u l a t i o P a ra m e t e Co n s i de r e d   N e t w o rk   P a ra m e t e r   V a l u e   N e t w o rk   S i z e   5 0 m   *   5 0 m   N u m b e r   o b a s e   s t a t i o n   p e r e g i o n   1   N u m b e r   o s u b s c ri b e s t a t i o n   2 0 ,   3 0   &   4 0   M o d u l a t i o n   s c h e m e   Q P S K ,   Q A M - 1 6 ,   Q A M - 64   Co d i n g   ra t e s   Q P S K   (3 / 4 ),   Q A M - 1 6   (1 / 2 ,   3 / 4 ),   a n d   Q A M - 6 4   (2 / 3 ,   3 / 4 ).   N u m b e r   o F r e q u e n c y   C h a n n e l s   7   N u m b e r   o t i m e   s l o t s   8   μ s   Ba n d w i d t h   9   t o   2 7   M b p s   M e s s a g e   i n fo r m a t i o n   s i z e   2 7   b y t e s       3. 1 .   Th r o u gh p u P e r fo r m an c e   Ev al u ati o n   C o n s i d e r i n V ar i e d   S u b s c r i b e r   S tat i o n ,   V ar i e d   F r e q u e n c S l o ts   an d   V ar i e d   T i m e   S l o ts   T h i s   s e c t i o n   p r e s e n t   t hr o ug h pu t   pe r f o r m a n c e   a t t a i n e by   pr o po s e A U S   m o de l   ov e r   e xi t i n T I   s e que n c e   m o de l   c o n s i de r i ng  v a ri e s ub s c r i b e r   s t a t i o n ,   f r e que n c y   s l o t s ,   a nd  t i m e   s l o t s .   F i gu r e   s h o w s   t hr o ughput   pe r f o r m a n c e   a t t a i n e by   A U S   m o de l   ove r   T I   s e que n c e   m o de l   c o n s i de r i ng  v a r i e s ub s c r i b e s t a t i o n .   T h e   s ub s c r i b e r   s t a t i o n   a r e   v a r i e a s   20 ,   30 ,   a nd  40  a n A U S   m o de l   a t t a i n e a   t hr o ug h p ut   i m p r o v e m e n t   o 32. 08%,   31 . 32% ,   a n 21 . 01%  o v e r   T s e qu e n c e   m o de l   r e s pe c t i v e l y .   A n   a v e r a ge   t hr o ughput   i m p r o v e m e n t   o f   28. 14%  i s   a t t a i n e by   pr o p o s e A U S   m ode l   ov e r   T s e que n c e   m o d e l .   F urt h e r,   t hi s   w o r c o n duc t e t hr o ughput   pe r f o r m a n c e   e v a l ua t i o n   c o n s i de r i n g   v a r y i n f r e que n c y   a n t i m e   s l o t   c o n s i de ri n f i xe n u m b e r   o f   s u b s c r i b e r   s t a t i o n.   F i gu r e   s h o w s   t h e   t hr o ug h pu t   pe r f o r m a n c e   o ut c o m e   a t t a i n e by   A U a n d   T I   s e que n c e   m o de l   fo r   v a r i e f r e que n c y   c o n s i d e r i ng  4 s ub s c ri b e r   s t a t i o n .   F r o m   F i gu r e   i t   c a b e   s e e n   t ha t   t hr o ughput   de g r a de s   w i t h   i n c r e a s e   i n   f r e que n c y   s l o t s .   T h e   f r e que n c y   s l o t s   i s   v a r i e a s   4,   6,   a nd  a nd  A U S   m o de l   a t t a i n e d   a   t hr o ug h pu t   i m p r o v e m e n t   o f   22. 85% ,   22. 1% ,   a n 14. 64%  o v e r   T I   s e que n c e   m o de l   r e s pe c t i v e l y .   A n   a v e r a ge   t hr o ug h pu t   i m p r o v e m e n t   of   22. 85%  i s   a t t a i n e by   pr o po s e d   A U S   m o de l   ov e r   T s e que n c e   m o de l   c o n s i de ri n v a r i e f r e que n c y   s l o t s .   S i m i l a rl y ,   F i gur e   s h o w s   t h e   t hr o ug h put   pe r f o r m a n c e   o ut c o m e   a t t a i n e by   A U a n T s e que n c e   m o de l   c o n s i de r i n v a r i e t i m e   s l o t s   r e s pe c t i v e l y   c o n s i de r i ng  40   s ub s c r i b e r   s t a t i o n.   F r o m   F i gu r e   i t   c a n   b e   s e e n   t h a t   t hr o ug hput   de gra de s   w i t h   i n c r e a s e   i n   t i m e   s l o t s .   T h e   t i m e   s l o t s   i s   v a r i e a s   4 ,   6 ,   a n a n A U S   m o de l   a t t a i n e a   t hr o ug h pu t   i m p r o v e m e n t   o f   16. 0 6%,   3 9. 09 %,   a n d   18. 98 r e s pe c t i v e l y .   A n   a v e r a ge   t hr o ug h p ut   i m p r o v e m e n t   of   22. 85%  i s   a t t a i n e by   pr o po s e d   A U S   m o de l   ov e r   T s e que n c e   m o de l   c o n s i de r i ng  v a ri e t i m e   s l o t s .   F r o m   o ve r a l l   r e s ul t   i t   c a b e   s e e n   a s   w e   i n c r e a s e   s ub s c r i b e r   s t a t i o n   m o r e   n u m b e r   o pa c ke t s   a r e   ge n e r a t e a s   r e s ul t   a t t a i n   hi g h e r   t hr o ug h p ut .   F u r t h e r ,   a s   w e   i n c r e a s e   t h e   s i z e   o f   f r e que n c y   a nd  t i m e   s l o t s ,   t h e   t hr o ug hput   de g ra de s   s i n c e   gi v i n m o r e   t i m e   f o r   pa c ke t   t r a n s m i s s i o n   a n pe r m i t t i n m o r e   us e r   by   di v i di ng  f r e que n c y   r e s ul t   i n   b a n dw i dt h   w a s t a ge s   a nd  r e duc e da t a   ra t e .   A n   a v e ra ge   t hr o ug h put   i m p r o v e m e n t   of   24. 24%  i s   a t t a i n e by   pr o po s e A U ove r   T s e que n c e   m o de l   c o n s i de r i ng  v a r i e s ub s c r i b e r   s t a t i o n,   f r e que n c y   s l o t s ,   a n d   t i m e   s l o t s .   T h e   o ve r a l l   t hr o ug h put   r e s ul t   a t t a i n e c o n s i de r i ng  v a ri e s ub s c r i b e r   s t a t i o n ,   f r e que n c y   s l o t s ,   a n d   t i m e   s l o t s   s h o w s   t h a t   A U m o de l   i s   s c a l a b l e     a n e f f i c i e n 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 dapt i v e   upl i nk   s c h e du l i ngm ode l   f or   W i M A X   n e t w or k   us i ng   e v o l ut i onar y   c om put i ng   m ode l   ( Mahe s D   S )   1351       F i gu r e   2 .   T hr o ug h put   pe r f o r m a n c e   e v a l ua t i o n   c o n s i de ri n v a ri e s ub s c r i b e r   s t a t i o n           F i gu r e   3 .   T hr o ug h put   pe r f o r m a n c e   e v a l ua t i o n   c o n s i de ri n v a ri e f r e que n c y   s l o t s           F i gu r e   4 .   T hr o ug h put   pe r f o r m a n c e   e v a l ua t i o n   c o n s i de ri n v a ri e t i m e   s l o t s       3. 2 .   S u c c e s s fu l   P ac k e t   T r an s m i s s i o n   P e r fo r m an c e   Ev al u ati o n   C o n s i d e r i n V ar i e d   S u b s c r i b e r   S tati o n ,   V ar i e d   F r e q u e n c y   S l o ts   an d   V a r i e d   T i m e   S l o ts   T h i s   s e c t i o n   p r e s e nt   s uc c e s s f ul   pa c ke t   t r a n s m i s s i o n   pe r f o r m a n c e   a t t a i n e by   pr o po s e A U S   m o de l   ov e r   e xi t i n T s e que n c e   m o de l   c o n s i de r i n v a r i e s ub s c r i b e r   s t a t i o n,   f r e que n c y   s l o t s ,   a n t i m e   s l o t s .     F i g u r e   s h o w s   s u c c e s s f ul   pa c ke t   t ra n s m i s s i o n   pe r f o r m a n c e   a t t a i n e b y   A U S   m o d e l   ov e r   T s e que n c e   m o de l   c o n s i de r i ng  v a r i e s ub s c r i b e s t a t i o n .   T h e   s ub s c r i b e r   s t a t i o a r e   v a r i e d   a s   2 0,   30 ,   a nd  4 a n A U S   m o de l   a t t a i n e a   s uc c e s s f ul   pa c ke t   t r a n s m i s s i o n   i m p r o v e m e n t   o 26. 41 %,   17 . 28% ,   a n 13 . 51%  o v e r   T s e que n c e   m o de l   r e s pe c t i v e l y .   A n   a v e r a ge   s uc c e s s f ul   pa c ke t   t r a n s m i s s i o n   i m p r o ve m e n t   o f   19. 07%  i s   a t t a i n e b y   pr o po s e A U S   m o d e l   ov e r   T s e que n c e   m o de l .   F urt h e r ,   t hi s   w o r c o n duc t e s uc c e s s f ul   pa c ke t   t r a n s m i s s i o n   pe r f o r m a n c e   e v a l ua t i o c o n s i de r i n g   v a r y i n f r e que n c y   a n t i m e   s l o t   c o n s i de r i ng  f i xe n u m b e r   o f   s ub s c r i b e r   s t a t i o n .   F i gu r e   s h o w s   t h e   s uc c e s s f ul   pa c ke t   t r a n s m i s s i o n   pe r f o r m a n c e   o ut c o m e   a t t a i n e b y   A U a n d   T I   s e que n c e   m o de l   fo r   v a r i e f r e que n c y   c o n s i de r i ng  4 s ub s c ri b e r   s t a t i o n .   F r o m   F i gu r e   i t   c a b e   s e e n   t ha t   s uc c e s s f ul   pa c ke t   t ra n s m i s s i o n   de gra de s   w i t h   i n c r e a s e   i f r e que n c y   s l o t s .   T h e   f r e que n c y   s l o t s   i s   v a ri e a s   4 ,   6,   a n 8   a nd  A U S   m o de l   a t t a i n e d   a   s uc c e s s f ul   pa c ke t   t r a ns m i s s i o n   i m p r o v e m e n t   o f   27. 52%,   35 . 44 % ,   a n d   23. 53 o ve r   T s e que n c e   m o de l   r e s pe c t i v e l y .   A n   a v e r a ge   s uc c e s s f ul   pa c ke t   t r a n s m i s s i o n   i m p r o ve m e n t   o 28. 83 i s   a t t a i n e by   pr o po s e A U S   m o d e l   ov e r   T s e que n c e   m o de l   c o n s i de ri n v a r i e f r e que n c y   s l o t s .   0 5 10 15 20 2 0 _ S S 3 0 _ S S 4 0 _ S S T h ro u g h p u t   a c h i e v e d   p e c h a n n e l   (M b p s )   N u m b e o f   s u b s c ri b e s t a t i o n   T hr o ughput  pe r f o r m a nc e   c o ns id e r in v a r ie s ubs c r ib e r   s ta ti o n   AUS T s e q u e n c e s 0 5 10 15 20 4 6 8 T h ro u g h p u t   a c h i e v e d   p e c h a n n e l   (M b p s )   N u m b e o f   f re q u e n c y   s l o t   T hr o ughput  pe r f o r m a nc e   c o ns id e r in v a r ie f r e que nc y   s lo ts   AUS T s e q u e n c e s 0 5 10 15 20 4 6 8 T h ro u g h p u t   a c h i e v e d   p e c h a n n e l   (M b p s )   N u m b e o f   t i m e   s l o t   T hr o ughput  pe r f o r m a nc e   c o ns id e r in v a r ie ti m e   s lo ts   AUS T s e q u e n c e 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 .   14 ,   N o .   3 J u n e   20 1 9   :     1345     1355   1352   S i m i l a rl y ,   F i gur e   s h ow s   t h e   s uc c e s s f ul   pa c ke t   t r a n s m i s s i o n   pe r f o r m a n c e   o ut c o m e   a t t a i n e by   A U a n T s e que n c e   m o de l   c o n s i de ri n v a ri e t i m e   s l o t s   r e s pe c t i v e l y   c on s i de ri n 40   s ub s c r i b e r   s t a t i o n.   F r o m   F i gu r e   i t   c a n   b e   s e e n   t h a t   s uc c e s s f ul   pa c ke t   t r a n s m i s s i o n   de gra de s   w i t h   i n c r e a s e   i n   t i m e   s l o t s .   T h e   t i m e   s l o t s   i s   v a r i e a s   4,   6,   a nd  a n A U S   m o d e l   a t t a i n e a   s uc c e s s f ul   pa c ke t   t ra n s m i s s i o n   i m p r o v e m e n t   o 15. 73%,   25 . 92 %,   a n 3 4. 04 2%  r e s pe c t i v e l y .   A n   a v e r a ge   s uc c e s s f ul   pa c ke t   t ra n s m i s s i o i m p r o v e m e n t   o f   25. 23%  i s   a t t a i n e by   pr o po s e A U S   m o de l   ove r   T s e que n c e   m o de l   c o n s i de r i n g   v a r i e t i m e   s l o t s .   F r o m   o v e r a l l   r e s ul t   i t   c a n   b e   s e e n   a s   w e   i n c r e a s e   s ub s c r i b e r   s t a t i o m o r e   num b e r   o f   pa c ke t s   a r e   ge n e ra t e a s   r e s ul t   a t t a i n   hi g h e r   s uc c e s s f ul   pa c ke t   t ra n s m i s s i o n.   F u rt h e r,   a s   w e   i n c r e a s e   t h e   s i z e   o f   fr e que n c y   a nd   t i m e   s l o t s ,   t h e   s uc c e s s f ul   pa c ke t   t r a n s m i s s i o n   de g ra de s   s i n c e   gi v i n m o r e   t i m e   fo r   pa c ke t   t ra n s m i s s i o n   a n pe r m i t t i n m o r e   us e r   b y   di v i di ng  f r e que n c y   r e s ul t   i b a ndw i dt h   w a s t a ge s   a n r e duc e da t a   ra t e .   A n   a v e r a ge   s uc c e s s f ul   pa c ke t   t ra n s m i s s i o i m p r o v e m e n t   o f   24. 37%   i s   a t t a i n e by   pr o po s e A U o ve r   T s e que n c e   m o de l   c o n s i de r i n g   v a r i e s ub s c r i b e r   s t a t i o n ,   f r e que n c y   s l o t s ,   a nd  t i m e   s l o t s .   T h e   o ve r a l l   s uc c e s s ful   pa c ke t   t ra n s m i s s i o n   r e s ul t   a t t a i n e c o n s i de r i ng  v a r i e s ub s c r i b e s t a t i o n ,   f r e que n c y   s l o t s ,   a nd  t i m e   s l o t s   s h o w s   t h a t   A U m o de l   i s   s c a l a b l e   a nd  e f f i c i e n t .           F i gu r e   5 .   S uc c e s s f ul   pa c ke t   t ra n s m i s s i o n   pe r f o r m a n c e   e v a l ua t i o c o n s i de r i n g   v a r i e s ub s c r i b e s t a t i o n           F i gu r e   6 .   S uc c e s s f ul   pa c ke t   t ra n s m i s s i o n   pe r f o r m a n c e   e v a l ua t i o c o n s i de r i n g   v a r i e f r e que n c y   s l o t s           F i gu r e   7 .   S uc c e s s f ul   pa c ke t   t ra n s m i s s i o n   pe r f o r m a n c e   e v a l ua t i o c o n s i de r i n g   v a r i e t i m e   s l o t s   0 20 40 60 80 1 0 0 1 2 0 2 0 _ S S 3 0 _ S S 4 0 _ S S N u m b e o f   p a c k e t   t ra n s m i t t e d   s u c c e s s f u l l y   N u m b e o f   s u b s c ri b e s t a t i o n   S uc c e s s f ul   pa c ke tr a ns mi s s io c o ns id e r in v a r ie s ubs c r ib e r   s ta ti o   AUS T s e q u e n c e s 0 50 1 0 0 1 5 0 4 6 8 N u m b e o f   p a c k e t   t ra n s m i t t e d   s u c c e s s f u l l y   N u m b e o f   f re q u e n c y   s l o t s   S uc c e s s f ul   pa c ke tr a ns mi s s io c o ns id e r in v a r ie f r e que nc y   s lo ts   AUS T s e q u e n c e s 0 20 40 60 80 1 0 0 4 6 8 N u m b e o f   p a c k e t   t ra n s m i t t e d   s u c c e s s f u l l y   N u m b e o f   t i m e   s l o t s   S uc c e s s f ul   pa c ke tr a ns m is s io c o ns id e r in v a r ie ti m e   s lo ts   AUS T s e q u e n c e s 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 dapt i v e   upl i nk   s c h e du l i ngm ode l   f or   W i M A X   n e t w or k   us i ng   e v o l ut i onar y   c om put i ng   m ode l   ( Mahe s D   S )   1353   3. 3 .   C o l l i s i o n   P e r fo r m an c e   Ev al u ati o n   C on s i d e r i n V a r i e d   S u b s c r i b e r   S tati o n ,   V a r i e d   F r e q u e n c y   S l o ts   a n d   V ar i e d   T i m e   S l o ts   T h i s   s e c t i o p r e s e n t   c o l l i s i o pe r f o r m a n c e   a t t a i n e by   pr o po s e A U S   m o de l   ov e r   e xi t i n g   T I   s e que n c e   m o de l   c o n s i de r i ng  v a ri e s ub s c r i b e r   s t a t i o n ,   f r e que n c y   s l o t s ,   a nd  t i m e   s l o t s .   F i gu r e   s h o w s   c o l l i s i o n   pe r f o r m a n c e   a t t a i n e by   A U S   m o d e l   ov e r   T s e que n c e   m o de l   c o n s i de ri n v a r i e s ub s c r i b e r   s t a t i o n.   T h e   s ub s c r i b e r   s t a t i o n   a r e   v a r i e a s   20,   30,   a n 4 a n A U S   m o de l   a t t a i n e a   c o l l i s i o n   r e duc t i o n   o f   76. 19%,   36. 73 %,   a n 11. 67%  o v e r   T s e que n c e   m o de l   r e s pe c t i v e l y .   A n   a v e r a ge   c o l l i s i o r e duc t i o n   o f   41. 53%   i s   a t t a i n e by   pr o pos e A U S   m o d e l   ove r   T s e que n c e   m o de l .   F ur t h e r ,   t h i s   w o r c o n duc t e c o l l i s i o n   pe r f o r m a n c e   e v a l ua t i o c o n s i de r i n g   v a r y i n f r e que n c y   a n t i m e   s l o t   c o n s i de r i ng  f i xe n u m b e r   o f   s ub s c r i b e r   s t a t i o n .   F i gu r e   s h o w s   t h e   c o l l i s i o n   pe r f o r m a n c e   o ut c o m e   a t t a i n e by   A U a n T s e que n c e   m o de l   fo r   v a r i e f r e que n c y   c o n s i de ri n 40  s ub s c r i b e r   s t a t i o n.   F r o m   F i gur e   i t   c a n   b e   s e e n   t ha t   l e s s   n u m b e r   o f   pa c ke t   c o l l i s i o n   o c c ur s   w i t h   i n c r e a s e   i n   f r e que n c y   s l o t s .   T h e   f r e que n c y   s l o t s   i s   v a r i e a s   4,   6,   a n a nd  A U S   m o de l   a t t a i n e a   c o l l i s i o n   r e duc t i o n   o f 19. 37%,   38 . 81% ,   a n 4 7. 62%   o v e r   T s e que n c e   m o de l   r e s pe c t i v e l y .     A n   a v e r a ge   c o l l i s i o n   r e duc t i o n   o f 35. 26%   i s   a t t a i n e d   by   pr o po s e A U S   m o de l   ov e r   T s e que n c e   m o de l   c o n s i de r i ng  v a r i e f r e que n c y   s l o t s .   S i m i l a rl y ,   F i gu r e   10   s h o w s   t h e   c o l l i s i o pe r f o r m a n c e   o ut c o m e   a t t a i n e by   A U a n T s e que n c e   m o de l   c o n s i de r i ng  v a ri e t i m e   s l o t s   r e s pe c t i v e l y   c o n s i de r i n g   40  s ub s c r i b e r   s t a t i o n .   F r o m   F i gu r e   10  i t   c a n   b e   s e e n   t h a t   l e s s   n u m b e r   o f   pa c k e t   c o l l i s i o n   o c c ur s   w i t h   i n c r e a s e   i n   t i m e   s l o t s .     T h e   t i m e   s l o t s   i s   v a r i e a s   4 ,   6 ,   a n 8   a nd  A U S   m o de l   a t t a i n e a   c o l l i s i o r e duc t i o o f   13. 01%,   36 . 71% ,   a n 62. 16 r e s pe c t i v e l y .   A n   a v e r a ge   t hr o ug h p ut   i m p r o v e m e n t   of   37. 29%  i s   a t t a i n e by   pr o po s e d   A U S   m o de l   ov e r   T s e que n c e   m o de l   c o n s i de r i ng  v a ri e t i m e   s l o t s .   F r o m   o ve r a l l   r e s ul t   i t   c a b e   s e e n   a s   w e   i n c r e a s e   s ub s c r i b e r   s t a t i o n   m o r e   n u m b e r   o f   pa c ke t s   a r e   ge n e ra t e a s   r e s ul t   a t t a i h i g h e c o l l i s i o n.   F u rt h e r,   a s   w e   in c r e a s e   t h e   s i z e   o f   f r e que n c y   a n d   t i m e   s l o t s ,   w e   c a n   s e e   t ha t   l e s s   n um b e r   o f   pa c ke t   c o l l i s i o o c c ur s   s i n c e   gi v i ng  m o r e   t i m e   fo r   pa c ke t   t r a n s m i s s i o n   a n pe r m i t t i n m o r e   us e r   by   di v i di n f r e que n c y   r e s ul t   i n   gi v i n e n o ugh   t i m e   a n m o r e   s l o t s   f o r   t ra n s m i s s i o n   t o   b e   s uc c e s s ful .   A n   a v e ra ge   c o l l i s i o n   r e duc t i o n   o f   38. 03%  i s   a t t a i n e d   by   pr o po s e A U ov e r   T s e que n c e   m o de l   c o n s i d e r i n g   v a r i e s ub s c r i b e s t a t i o n,   f r e que n c y   s l o t s ,   a n t i m e   s l o t s .   T h e   o ve r a l l   c o l l i s i o n   r e s ul t   a t t a i n e c o n s i de ri n v a r i e s ub s c r i b e r   s t a t i o n ,   f r e que n c y   s l o t s ,   a n t i m e   s l o t s   s h o w s   t h a t   A U m o de l   i s   s c a l a b l e   a n d   e f f i c i e n t .           F i gu r e   8 .   Co l l i s i o pe r f o r m a n c e   e v a l ua t i o n   c o n s i de r i ng  v a ri e s ub s c r i b e r   s t a t i o n           F i gu r e   9 .   Co l l i s i o pe r f o r m a n c e   e v a l ua t i o n   c o n s i de r i ng  v a ri e f r e que n c y   s l o t s     0 50 1 0 0 1 5 0 2 0 _ S S 3 0 _ S S 4 0 _ S S N u m b e o f   p a c k e t   c o l l i d e d   N u m b e o f   s u b s c ri b e s t a t i o n   C o ll is io pe r f o r m a nc e   c o ns id e r in v a r ie s ubs c r ib e r   s ta ti o n   AUS T s e q u e n c e s 0 50 1 0 0 1 5 0 2 0 0 4 6 8 N u m b e o f   p a c k e t   c o l l i d e d   N u m b e o f   f re q u e n c y   s l o t s   C o ll is io pe r f o r m a nc e   c o ns id e r in v a r ie f r e que nc y   s lo ts   AUS T s e q u e n c e 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 .   14 ,   N o .   3 J u n e   20 1 9   :     1345     1355   1354       F i gu r e   10 .   Co l l i s i o n   pe r f o r m a n c e   e v a l u a t i o n   c o n s i de ri n g   v a ri e t i m e   s l o t s       4.   C O N C LU S I O N   T h i s   p a pe r   p r e s e nt e a e ff i c i e n t   up l i nk  s c h e du l i n g   m o de l   f o r   W i M A X   n e t w o r k.   T h e   m o de l   pr e s e nt e a pp l i c a t i o l e v e l   b a s e Q o S   pr o v i s i o n i n g   f o r   W i M A X   n e t w o r k.   F o r   a t t a i n   hi g h e r   b a n dw i dt h   b a s e o n   us e r   a pp l i c a t i o s pe c i f i c   r e qui r e m e n t   t h e   M A s c h e du l e c h a nge s   m o dul a t i o n   b a s e o n   r e c e i ve s i gna l   t o   n o i s e   ra t i o .   F o r,   m a x i m i z i ng  b a n dw i dt h   ut i l i z a t i o n   a nd   us e r   Q o S   r e qui r e m e n t   m ul t i - o b j e c t i v e ,   ge n e t i c   a l go ri t hm   i s   m o de l e d.   E xpe ri m e n t   a r e   c o n duc t e t o   e v a l ua t e   pe r f o r m a n c e   o f   A da pt i v e   U pl i n k   S c h e dul i n g   m o de l   ove r   e xi t i ng  m o de l .   T h e   o ve r a l l   r e s ul t   a t t a i n e s h o w s   A U S   m o de l   a t t a i n   go o pe r f o r m a n c e   i n   t e rm   of  t hr o ughput ,   s uc c e s s f ul   pa c ke t   t r a n s m i s s i o n   a nd  pa c ke t   c o l l i s i o n .   A a v e ra ge   pa c ke t   t hr o ug h pu t   pe r f o r m a n c e   i m p r o v e m e n t   o f   24. 24%  i s   a t t a i n e by   A da pt i v e   U pl i nk  S c h e dul i n m o de l   ov e r   e xi t i n m o de l   c o n s i de r i ng  v a r i e s ub s c r i b e r   s t a t i o n   a n v a r i e f r e que n c y   s l o t s   a n v a r i e t i m e   s l o t s .   F u r t h e r,   a n   a v e r a ge   s uc c e s s f ul   pa c ke t   t ra n s m i s s i o n   i m p r o v e m e n t   of   24. 37%  i s   a t t a i n e by   A da pt i v e   U pl i n S c h e dul i n m o de l   o ve r   e xi t i n g   m o de l   c o n s i de ri n v a r i e s ub s c r i b e r   s t a t i o n s   a n v a r i e f r e que n c y   s l o t s   a n v a r i e t i m e s   s l o t s .   A n   a v e ra ge   pa c ke t   c o l l i s i o n   r e duc t i o n   of   38. 03%  i s   a t t a i n e by   A da pt i v e   U pl i n S c h e dul i ng  m o de l   ove r   e xi t i n m o de l   c o n s i de r i ng  v a r i e s ub s c r i b e r   s t a t i o n   a n v a r i e f r e que n c y   s l o t s   a n v a r i e t i m e   s l o t s .   T h e   o ve r a l l   r e s ul t   a t t a i n e d   s h o w s   s c a l a b l e   pe r f o r m a n c e   i rr e s pe c t i v e   of   s ub s c r i b e r   s t a t i o n,   f r e que n c y ,   t i m e   s l o t s   s i z e .     In   f ut u r e   w e   w o ul f ur t h e r   e v a l u a t e   o ur   p r o po s e m o d e l   c o n s i de r i ng  v a ri e n e t w o r pa r a m e t e r.   F urt h e r,   w e   pr e s e n t   a   s c h e dul i n m o de l   t o   pr o v i s i o n   f a i rne s s   fo r   n o n - r e a l   t i m e   a n po l l i n s e r v i c e   w i t m i ni m u m   de l a y .       R EF ER EN C ES   [1 ]   V .   P .   F i r a s   S h a w ka t   H a m i T he   d i f f e r e nc e   be t w e e I E E E   802. 16  /   W i M A X   a nd  I E E E   802. 11  /   W i - F i   ne t w o r ks   f o r   T e l e m e di c i ne   A ppl i c a t i o ns   I J R T E ,   I S S N :   2277 - 3878 ,   V o l um e - 2 ,   I s s ue - 5 ,   2013 .     [2 ]   M .   T a g hi po o r ,   S .   M j a f a r i   a nd  V .   H o s s e i n i ,   Q u a l i t y   of   S e r v i c e   a nd  R e s o ur c e   A l l o c a t i o i W i M A X ,   I n   T e c h,   C r o a t i a ,   20 12 .     [3 ]   A na nd  R ,   J i t e nd r a na t M ung a r a ,   W i r e l e s s   E nv i r o nm e n t   A w a r e   A da pt i v e   S c he d ul i ng   T e c hni que   f o r   C e l l ul a r   N e t w o r ks ,   I ndone s i an  J our nal   o f   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng  an C o m put e r   S c i e nc e   V o l .   11,   N o .   1,   J u l y   2018,   pp .   318~ 332 .   [4 ]   A v i na s K a ur ,   H a r v i nde r   S i ng h,   P a r v e e S h a r m a ,   B a ndw i d t A l l o c a t i o S c he dul i ng   A l go r i t hm s   f o r   I E E E   802. 16   W i M a P r o t o c o l   t o   I m pr ov e   Q o S :   A   S ur v e y ,   I nt e r na t i o na l   J ou r nal   o f   C om pu t e r   A ppl i c a t i ons   ( 0975    888 7)   V o l um e   98   N o . 1 1,   20 14.   [5 ]     E .   C .   R o s a   a nd  P .   R .   G ua r di e r o ,   C A C   a nd  U pl i nk  S c h e dul i ng   A l go r i t hm s   i W i M A X   N e t w o r ks ,   T e l e c om m uni c at i on s   M a gaz i ne ,   v o l .   1 3( 2 ) ,   p p.   32 - 39 ,   I S S N   1516 - 2 338,   2 011 .   [6 ]   E .   R .   D o s c i a t t i   a nd  A .   F o r o nda ,   " T i m e   f r a m e   o pt i m i z a t i o us i ng   P S O   t o   g ua r a nt e e   Q o S   i I E E E   802. 16  n e t w o r k s ,   S c i e nc e   a nd   I nf o r m a t i o C o nf e r e nc e   ( S A I ) ,   L o ndo n ,   pp .   5 06 - 513 ,   2 015.   [7 ]   E .   R .   D o s c i a t t i ,   W .   G o doy   J uni o r   a nd   A .   F o r o nda ,   " T Q / P S O   -   A   N e w   S c he du l e r   t o   O p t i m i z e   t he   T i m e   F r a m e   w i t h   P S O   i W i M A X   N e t w o r k s , "   i I E E E   L a t i A m e r i c a   T r ans a c t i o ns ,   v o l .   13,   no .   1 ,   pp.   3 65 - 376 ,   2015 .   [8 ]   Y .   Z h a ng ,   Y .   H .   L o ,   W .   S .   W o ng   a nd  F .   S h u,   " P r o t o c o l   S e que n c e s   f o r   t he   M ul t i pl e - P a c ke t   R e c e pt i o C ha nne l   W i t ho ut   F e e dba c k , "   i I E E E   T r ans ac t i o ns   on   C om m un i c at i on s ,   v o l .   64 ,   no .   4 ,   pp .   1687 - 16 98 ,   2 0 16 .   [9 ]   R .   A m i a nd  J .   M a r t i n ,   " A s s e s s i ng   P e r f o r m a nc e   G a i ns   T hr o ug G l o ba l   R e s o ur c e   C o nt r o l   o f   H e t e r o g e ne o us   W i r e l e s s   N e t w o r k s , "   i n   I E E E   T r a ns a c t i on s   on  M o bi l e   C om p ut i ng ,   v o l .   1 5,   no .   2,   p p.   29 2 - 305 ,   2 016 .   [1 0 ]   M .   Y .   A r s l a n,   K .   S un da r e s a n ,   S .   V .   K r i s h na m u r t hy   a nd  S .   R a ng a r a j a n ,   " i B U S :   A I nt e g r a t e B e a m f o r m e r   a nd   U pl i nk  S c he dul e r   f o r   O F D M A   S m a l l   C e l l s , "   i I E E E / A C M   T r a n s a c t i o ns   o N e t w o r ki ng ,   v o l .   24 ,   no .   2 ,     pp.   90 1 - 914,   2 016 .   0 20 40 60 80 1 0 0 1 2 0 1 4 0 1 6 0 1 8 0 4 6 8 N u m b e o f   p a c k e t   c o l l i d e d   N u m b e o f   t i m e   s l o t s   C o ll is io pe r f o r m a nc e   c o ns id e r in v a r ie ti m e   s lo ts   AUS TI  s e q u e n c e s Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.