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 .   1460 ~ 1470   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 4 .i 3 . pp 146 0 - 1470             1560       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   Qo S   h y b r i d   u p l i n k   schedu l e r   b a sed  o n   se r v i c e   t y p e   f o r   M 2 M   c o m m u n i c a t i o n s   i n   L T E   n e t w o r k s       M ar i yam   O u ai s s a 1 ,   A b d a l l ah   R h atto y 2   1 I nf o r m a t i o a nd   C o m m uni c a t i o n   S y s t e m s   E ng i ne e r i ng   R e s e a r c G r o up,   H i g S c ho o l   o f   T e c hno l o gy ,     M a t he m a t i c a l   M o de l i ng   a nd   C o m put e r   S c i e nc e   L a bo r a t o r y ,   E c o l e   N a t i o na l e   S u r i e ur e   d e s   A r t s   e t   M é t i e r s   M o ul a y - I s m a i l   U n i v e r s i t y ,   M o r o c c o   2 D e pa r t m e n t   o f   C o m put e r ,   I nf o r m a t i o a nd   C o m m uni c a t i o S y s t e m s   E ng i n e e r i ng   R e s e a r c h   G r o up,     H i g S c ho o l   o f   T e c hno l ogy ,   M o r o c c o       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   A r t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   D e c   08 ,   2018   R e v i s e J a n   21 201 9   A c c e pt e F e b   28,   201 9       T he   i nt r o duc t i o o f   M a c hi ne - to - M a c hi ne   ( M 2 M )   c o m m uni c a t i o ns   i c e l l u l a r   ne t w o r k s   c r e a t e s   a   ne w   s e t   o f   c ha l l e ng e s   be c a u s e   o f   t he   un i q ue   s e r v i c e   r e qu i r e m e n t s   a n f e a t u r e s   o f   M 2M   de v i c e s .   O ne   o f   t he s e   c ha l l e n g e s   i s   t he   m a na g e m e nt   o f   r a d i o   r e s o ur c e s ,   e s p e c i a l l y   o t he   up l i nk  b e c a u s e   o f   t he   unf a i r ne s s   a n po o r   pe r f o r m a nc e   t ha t   o c c ur s   w he a l l o c a t i ng   r e s o ur c e s   t us e r s .   L o n g   T e r m   E v o l ut i o ( L T E )   a nd  L T E - A dv a n c e ( L T E - A )   a r e   e xc e l l e n t   c a nd i d a t e s   f o r   s uppo r t i ng   M 2 M   c o m m uni c a t i o ns   b e c a us e   o f   t he i r   na t i v e   I P   c o nne c t i v i t y   a nd  s c a l a b i l i t y   f o r   a   v a r i e t y   of   de v i c e s .   T he r e f o r e ,   L T E   s c he dul e r s   s ho ul b e   a b l e   t o   m e e t   t h e   ne e ds   o f   M 2M   d e v i c e s   s uc a s   t i m e   c o ns t r a i nt s   a nd  s pe c i f i c   Q ua l i t y   o f   S e r v i c e   ( Q o S )   r e qu i r e m e n t s .   I t hi s   p a pe r ,   t he s e   c o ns t r a i n t s   a r e   s t ud i e a nd  a na l y z e d,   f oc us i ng   o t hr e e   s c he d ul e r s ;   t h e y   a r e   R o und  R o bi ( R R ) ,   F i r s t   M a x i m um   E xpa ns i o ( F M E )   a nd  M a x i m um   T hr o ug hput   ( M T ) .   T h e s e   m e t ho ds   do   no t   pr o v i de   Q o S   t o   us e r s   w ho   us e   di f f e r e n t   t y pe s   o f   t r a f f i c   f l o w s .   T h e   s o l ut i o pr o po s e d   i n   t hi s   w o r i s   a   hy br i m o de l   be t w e e t w o   s c he du l e r s   e a c o f   t he m   i s   t he   b e s t   s c he d ul i n g   s o l ut i o f o r   t he   r e a l - t i m e   s e r v i c e   a nd  t h e   o t he r   f o r   t he   no n - r e a l - t i m e   s e r v i c e ,   i o r d e r   t o   m e e t   Q o S   c r i t e r i a   m a xi m i z i ng   t h r o ug hput   a nd  m i ni m i z i ng   pa c ke t   l o s s .   V i de o   a nd  v o i w e r e   s e l e c t e a s   r e a l - t i m e   t r a f f i c   a nd  be s t   e f f o r t   f or   no n - r e a l   t i m e .   T h e   s i m ul a t i o ns   r e s u l t s   s ho w   t ha t   t h e   pr o po s e s c he du l e r   r e a c he s   t he   l o w e s t   P a c ke t   L o s s   R a t e   ( P L R ) ,   d e l i v e r i ng   hi g he s t   t h r o ug hp ut   a n g oo dput   a m o ng   t he   o t h e r   s t r a t e g i e s .   Ke y w or ds :   L T E   L T E - A   M 2M   M T C   Q o S   R e s o ur c e   a l l o c a t i o n   S c h e dul i ng   U pl i n k   s c h e du l i n g   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 r i y a m   O ua i s s a ,     In f o r m a t i o a n d   Co m m u n i c a t i o n   S y s t e m s   E n gi n e e ri n g   R e s e a r c h   G r o up ,   H i g h   S c h o o l   o f   T e c h n o l o g y ,   M a t h e m a t i c a l   M o de l i ng  a n d   Co m put e S c i e n c e   L a b o r a t o r y ,     E c o l e   N a t i o na l e   S u ri e ur e   de s   A r t s   e t   M é t i e r s   M o ul a y - Is m a i l   U n i v e r s i t y ,     K m   5 ,   R ue   d ' A go ura y ,   N 6,   M e k n è s   500 00,   M o r o c c o .   E m a i l m a r i y a m . o ua i s s a @ e du. um i . a c . m a       1.   I N TR O D U C TI O N     T h e   I n t e rn e t   o f   T h i n gs   (Io T [1 ] - [ 2]  r e f e r s   t o   t h e   c o n t i n uo us   gr o w t h   o f   n e t w o r ks   o f   e v e r y da y   ob j e c t s   t h a t   i nt e r c o nn e c t   w i t h   e a c h   o t h e r   o w i t h   o t h e I n t e rn e t   s y s t e m s   v i a   w i r e l e s s   s e n s o r s   a t t a c h e t o   t h e m .   Io T   pr o m i s e s   a   f ut u r e   w h e r e   b i l l i o n s   o s m a r t   de v i c e s   w i l l   b e   c o n n e c t e a n m a n a ge t hr o ugh   a   r a n ge   of  c o m m uni c a t i o n   n e t w o r ks   a n c l o ud - b a s e s e r v e r s ,   e na b l i n g   t h e   e m e r ge n c e   o f   a   b r o a d   s pe c t r u m   o m o n i t o ri n a n c o n t r o l   a pp l i c a t i o n s .   M a c hi n e   t o   M a c h i n e   (M 2M c o m m u n i c a t i o n s   [3]  r e p r e s e n t   t h e   Io T   b r i dge   s uppo rt e by   c e l l ul a r   n e t w o r ks .   T h e y   a r e   a l s o   kn o w n   a s   M a c h i n e   T y pe   Co m m uni c a t i o n s   (M T C)   [4]  a n a r e   a   ke y   t e c h n o l o gy   fo r   pa rt i a l l y   e n a b l i ng  Io T .   M 2M   c o m m u n i c a t i o i s   a   n e w   pa r a d i g m   t ha t   f a c i l i t a t e s   t h e   ub i qui t o us   c o nn e c t i v i t y   be t w e e n   a   m y r i a o f   de v i c e s   w i t h o ut   o w i t l i m i t e h u m a i nt e r v e nt i o n.     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       Q oS  h y br i d   upl i n k   s c he du l e r   bas e on   s e r v i c e   t y pe   f or   M2 c om m uni c at i ons   i n   L T E   ( Mar i y am   O uai s s a )   1561   T h e   gr o w i n de m a n f o r   c o n n e c t i v i t y   h a s   c h a l l e n ge n e t w o r o p e r a t o r s   t o   de s i gn   n e w   r a di o   r e s o ur c e   a l l o c a t i o n   a l go r i t h m s   t o   ha n dl e   t h e   m a s s i v e   s c a l e   o f   M T a t   a f fo r da b l e   c o s t s   [5].   S c h e dul i ng  o r   r e s o ur c e   a l l o c a t i o n   i s   o n e   o f   t h e   m a j o r   c h a l l e n ge s   f a c i n M 2M   c o m m u ni c a t i o n s   o ve r   L o n T e rm   E v o l ut i o n   (L T E n e t w o r ks .   M 2M   t ra f f i c   h a s   u ni que   c h a ra c t e ri s t i c s ;   i t   us u a l l y   c o n s i s t s   of   a   l a r ge   n u m b e r   o f   s m a l l   d a t a   p a c ke t s ,   w i t h   s pe c i f i c   de l a y s ,   ge n e ra t e by   a   po t e n t i a l l y   l a r ge   n u m b e r   o f   de v i c e s   c o m pe t i n o n   s c a r c e   r a d i o   r e s o ur c e s   [6].   Curr e n t l y ,   L T E   i s   a n   i nt e rna t i o na l l y   r e c o gn i z e m o b i l e   c o m m uni c a t i o n   s t a n da rd  f o r   4G   [7].   W i t h   t h e   a dv e n t   o f   M 2M   de v i c e s   a n n e t w o r c a pa b i l i t i e s ,   a a pp r o pri a t e   upl i n s c h e du l i n s t ra t e gy   i s   s t r o n g l y   n e e d e for   s uc h   s y s t e m s .   S c h e dul i ng  m e t h o i s   o n e   of   t h e   h o t   t o pi c s   a m o n c u rr e n t   r e s e a r c h   f o r   M 2M   o n   L T E .   T h e r e   a r e   m a j o di f f e r e n c e s   b e t w e e n   M 2M   c o m m uni c a t i o n s   a n d   H um a t o   H um a (H 2H c o m m u n i c a t i o n s   [8 ] [ 9 ].     In   t h i s   pa pe r,   a n   i n - de pt h   r e s e a r c h   o n   t h e   a l l o c a t i o n   o f   M 2M   c o m m uni c a t i o n   r e s o ur c e s   a n L T E   s c h e dul i ng  i s   pe r f o r m e a n a   m e t h o fo r   M 2M   up l i n k   s c h e dul i n b a s e o n   t h e   e xi s t i n L T E   s c h e dul i ng  a l go ri t hm s   i s   i nt r o duc e d.   T hi s   p r o po s e s c h e dul e r   p r o v i de s   i n c r e a s e s y s t e m   t hr o ug h p ut   a n r e duc e s   t h e   a v e r a ge   s y s t e m   s e r v i c e   t i m e   by   us i n t h e   a pp r o p r i a t e   s c h e dul e r   de pe n di ng  o n   t h e   t y pe   of   s e r v i c e   Re a l   T i m e   (R T o r   N o n   R e a l   T i m e   (N R T ).   T h e   r e s t   o f   t h e   pa pe r   i s   o rga n i z e a s   f o l l ow s :   i n   s e c t i o n   w e   di s c us s   t h e   w o r a l r e a dy   d o n e   i n   t h i s   c o n t e x t .   S e c t i o n   de s c r i b e   t he   M 2M   s y s t e m   a r c hi t e c t u r e ,   t h e   M 2M   t ra f f i c   c h a ra c t e ri s t i c s   a n t h e   s c h e dul i n p r o c e s s   fo r   M 2M   c o m m u n i c a t i o n s .   T h e   f o ur t h   s e c t i o n   de a l s   w i t h   t h e   pr o c e dur e   a n t h e   m a t h e m a t i c a l   m o de l i n o f   t h e   pr o b l e m   of   a l l o c a t i o n   o r a d i o   r e s o ur c e s   i n   L T E   upl i n k ,     a s   w e l l   a s   t h e   a l go r i t h m s   c o n s i de r e i n   t h i s   a rt i c l e .   W e   pr e s e nt   o ur   s o l ut i o n   p r o po s e d   i n   s e c t i o n   5.   W e   e v a l ua t e   a nd  a na l y z e   i n   s e c t i o t h e   pe r f o r m a n c e s   o f   t h e   e xi s t i ng  a l go ri t hm s   a s   w e l l   a s   o ur   p r o po s i t i o n   a n w e   i ndi c a t e   t h e   b e s t   s c h e dul e r   i t e rm   o f   t hr o ug h pu t ,   go o dput ,   f a i rn e s s   i n de x,   s pe c t ra l   e ff i c i e n c y   a n d   P a c ke t   L o s s   R a t e   (P L R ).       2.   R ELA TED   WO R K S   In   t h i s   s e c t i o n,   w e   r e v i e w   e xi s t i n w o r ks   a dd r e s s i n up l i nk   s c h e dul i ng  i s s ue s   due   t o   i n c o r po ra t i o n   of   M 2M   i n   L T E   s y s t e m s .   In   [1 0],   a ut h o r s   i nt r o duc e   a   nov e l   M 2M   s c h e dul i n m e t ri c   t h a t   w e   t e r m   t h e   ``s t a t i s t i c a l   p r i o r i t y ' ' .   S t a t i s t i c a l   p ri o r i t y   i s   a   t e r m   t ha t   i ndi c a t e s   t h e   u n i q ue n e s s   o t h e   i n f o r m a t i o n   c a rr i e by   c e r t a i n   da t a   p a c ke t s   s e n t   b y   M a c h i n e   T y pe   Co m m uni c a t i o n s   D e v i c e s   (M T CD s ).   If   a n   M T CD   da t a   u ni t   i s   s i g n i c a nt l y   di s s i m i l a r   t o   t h e   pr e v i o us l y   s e n t   da t a ,   i t   i s   c o n s i de r e t o   c a rr y   n o n - r e du n da nt   i n f o r m a t i o n.   Co n s e que n t l y ,   i t   w o ul b e   a s s i gn e hi g h e r   s t a t i s t i c a l   p ri o r i t y ,   a n t h i s   M T CD   s h o ul d   t h e n   b e   gi v e n   hi g h e r   pri o r i t y   i t h e   s c h e dul i n g   p r o c e s s .   T h e   a ut h o r s   i n   [11]  p r o po s e   a   S m a r t   U pl i nk  S c h e dul i n A l go r i t hm   b a s e o n   e xi s t i n L T E   c e l l ul a r   n e t w o r a c c o r di n g   t o   t h e   c ha r a c t e r i s t i c s   o f   M 2M   s e r v i c e s   a n L T E   up l i n s c h e dul i n g .   T h e   a l go r i t hm   i n t e g r a t e s   t h e   i m p r o v e P r o p o r t i o n a l   F a i rn e s s   s c h e dul i ng  a l g o r i t hm   w i t h   H 2H   a n M 2M   s e r v i c e   m i que ui ng  m o de l .   T hi s   a l go r i t hm   o ff e r s   a n   i n c r e a s e s y s t e m   t hr o ug h p ut   t h e   p r o c e s s   a n r e duc e s   t h e   a v e ra ge   de l a y   o s y s t e m   s e r v i c e   w i t h o ut   a f f e c t i n i n t o   t h e   t ra di t i o n a l   v o i c e   a nd  v i de o   c o m m u n i c a t i o n s .   M 2M   A w a r e   S c h e dul i n A l go r i t hm   (M 2M A - S A p r o po s e i n   [12],   t h e   i de a   b e h i n t hi s   s o l ut i o n   i s   t o   c r e a t e   a a l go r i t hm   w h i c h   d i f f e r e n t i a t e s   b e t w e e n   M 2M   a n d   H 2H   s e r v i c e s .   F o r   m a s s i v e   M 2M   s e r v i c e s ,   a   c o m po un 2 - p h a s e   s c h e du l i n m e c ha n i s m   i s   p r e s e nt e d,   w hi c h   c o m b i n e s   m a xi m u m - ut i l i t y   s c h e dul i n w i t r o u n r o b i n   s c h e dul i n g.   F o r   H 2H   s e r v i c e s ,   a n   a l go ri t hm   na m e I t e rna t i v e   M a xi m um   E xp a n s i o (IM E i s   us e w h i c h   s a t i s f i e t h e   c o n t i gu i t y   c o n s t r a i n t   o f   L T E   upl i nk  r e s o ur c e   a l l o c a t i o n.   T h e   s i m u l a t i o n   r e s ul t s   s h o w   t h a t   M 2M A S A   n o t   o nl y   gua ra n t e e s   t h e   Q o S   of   H 2 H   c o m m u n i c a t i o n,   b ut   a l s o   i m p r o v e s   t h e   s y s t e m   t hr o ughput   a nd  t h e   c a p a c i t y   of   H 2H   us e r s .   T h e   a u t h o r s   o f   t h e   a rt i c l e   [ 13]  i n t r o duc e ,   a n a l y z e   a n d   s i m ul a t e   a   n e w   pr e di c t i v e / pr o a c t i v e   r e s o ur c e   a l l o c a t i o n   s c h e m e   f o r   t h e   L T E   upl i n f o r   us e   w i t h   e v e n t   b a s e M 2M   a ppl i c a t i o n s .   I n   t h i s   s c h e m e ,   w h e n   o n e   de v i c e   i n   a   g r o up  s e n ds   a   s c h e du l i n g   r e que s t ,   t h e   e N o de i de nt i f i e s   n e i g h b o r   de v i c e s   i n   t h e   s a m e   g r o up  w h i c h   m a y   be n e f i t   f r o m   a   p r e di c t i v e   r e s o ur c e   a l l o c a t i o n   i n   l i e o f   w a i t i n f o r   t h o s e   n e i g h b o r s   t o   s e n a   s c h e dul i ng  r e que s t   a t   t h e i n e xt   s c h e du l e o ppo r t u ni t y .     T h i s   p a pe r   [14 p r o v e s   t h i s   e n e rgy   m i ni m i z e s c h e dul i ng   p r o b l e m   i s   N P - ha r d ,   a nd  p r o po s e s   a   h e u r i s t i c   e n e r gy - e ff i c i e n t   a l go ri t hm   t o   a dd r e s s   i t .   T hi s   a l go ri t hm   e f fe c t i ve l y   s c h e dul e s   t h e   t ra n s m i s s i o n s   o f   a M 2M   n o de   i n   t h e   s a m e   t i m e   s l o t s ,   s o   t h a t   t h e   a c t i v e   t i m e   o f   t h e   M 2M   n o de   c a n   b e   m i n i m i z e d.     T h e   e xpe r i m e nt   r e s ul t s   s h o w   t h a t   u n de r   l i m i t e b a n dw i dt h   re s o ur c e ,   t h e   a l go ri t hm   c a n   m a i n t a i n   f a i rn e s s   a n d   l o w   da t a   d r o pp i n ra t i o s   w h i l e   a c h i e v i ng  e n e rgy   e ff i c i e n c y   fo r   a   r e a s o na b l e   n um b e o f   M 2M   n o de s .   In   t h i s   a r t i c l e   [15] ,   t h e   a ut h o r s   p r o po s e   a n   M 2M   up l i n k   s c he dul i n a l go r i t hm   t h a t   o ff e r s   a   b a l a n c e   b e t w e e n   t hr o ug h p ut   a n de l a y   r e qui r e m e n t s .   It   i s   a l s o   a da pt i v e   t t r a f f i c   c h a r a c t e r i s t i c s   s i n c e   i t   c o n s i de r s   bo t c h a nn e l   s t a t e   a n d   s y s t e m   de a dl i n e s   i a n   a dj us t a b l e   m a nn e a c c o r di n g   t o   n e t w o r n e e ds .     M uke s h   K um a r   G i l u ka   e t   a l   p r o po s e a   c l a s s   b a s e d y n a m i c   pr i o r i t y   s c h e dul i n a l go ri t hm   f o r   upl i nk  t ra n s m i s s i o n   o f   M 2M   a nd  H 2H   t r a f f i c   i n   L T E .   T he   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   a l go ri t hm   i s   e v a l ua t e by   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n   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   :     1460     14 70   1562   v a r i o us   m e t r i c s   s uc h   a s   H 2H   t hr o ug h pu t   a n s y s t e m   t hr o ughput   a nd  a l s o   c o m pa r e w i t h   e xi s t i n g     s c h e dul e r s   [16] .   T h i s   w o r [17]  di s c us s e s   t h e   c h a l l e n ge s   of   s c h e dul i ng  U E s   a nd  M 2M   t e rm i na l s   i n   L T E   n e t w o r ks .   T h e   L T E   s c h e du l e r   p l a y s   a n   i m po r t a nt   r o l e   i n   d i s t r i b ut i ng   ra di o   r e s o ur c e s   t o   us e r   e qui pm e n t s   (U E s a nd  M 2M   t e rm i na l s .   W e   p r e s e n t   a   h y b r i up l i n k   s c h e dul e r   t h a t   b a l a n c e s   t h e   ra di o   r e s o ur c e s   a l l o c a t i o t o   p r e s e r v e   h u m a n   us e r s   Q o E   a n f a i r l y   f ul f i l l s   M 2M   t e r m i na l s   c o m m uni c a t i o n   r e que s t s .   T h e   s i m ul a t i o n   r e s ul t s   s h ow   t h a t   t h e   p r o po s e s o l ut i o n   p r o v i de s   f a i s c h e du l i n g   o f   M 2M   t e r m i n a l s   w i t h o ut   i m pa c t i ng  t h e   U E .   In   [1 8],   t h e   a ut h o r s   p r o po s e   t w o   s c h e dul i n s c h e m e s   fo r   t h e   upl i n o f   L T E   b a s e c e l l ul a r   s y s t e m s ,   w h i c h   t a ke   i n t o   a c c o un t   b o t h   t h e   c ha nn e l   c o n d i t i o n s   a nd  t h e   m a x i m u m   a l l o w e de l a y   of   e a c h   de v i c e   r e - que s t i n t o   b e   s e r v e d.   In   c o n t ra s t   t o   o t h e s c h e dul i n a l go ri t hm s   n o   c l a s s e s   of   de v i c e s   a r e   f o r m e d,   b ut   t h e   e xa c t   de l a y   c o n s t r a i n t   o f   e a c h   de v i c e   i s   c o n s i de r e d,   a pp r o a c hi n t h e   r e qui r e m e nt s   o M 2M   c o m m u n i c a t i o n s   i n   a   m o r e   r e a l i s t i c   w a y .   T h i s   w a y ,   t h e   num b e r   o f   e ff e c t i ve l y   s e r ve r e que s t s   i n c r e a s e s ,   w h i l e   i t   b e c o m e s   po s s i b l e   t o   e x pl o i t   t h e   e xa c t   de l a y   c o n s t ra i nt s   i o r de r   t o   put   t h e   de v i c e s   i n   s l e e m o de s ,   u nt i l   n e xt   t r a n s m i s s i o n s .   It   i s   a l s o   s h o w n   t h a t   di v i di ng  t h e   de v i c e s   i n t o   a   l i m i t e num b e r   o f   Q o S   c l a s s e s   de t e r i o r a t e s   t h e   s y s t e m ' s   pe r f o r m a n c e .       3.   B A C K G R O U N D   In   t hi s   s e c t i o n ,   w e   de s c r i b e   t h e   n e t w o r a r c hi t e c t u r e   of   M 2 M   s y s t e m ,   w e   pr e s e n t   t h e   c ha r a c t e r i s t i c s   of   M 2M   c o m m u n i c a t i o n s   a nd  w e   i n t r o duc e   t h e   M 2M   s c h e du l i n g   p r o c e s s .     3. 1 .       S ys t e m   A r c h i te c tu r e   T h e   a r c h i t e c t ur e   o f   a   M 2M   s y s t e m   [19 ] - [ 20]  i n c l ude s   s e v e r a l   p a r t s   s uc h   a s   M a c h i n e   T y p e   Co m m u n i c a t i o n   D e v i c e s   (M T CD s ),   M a c h i n e   T y pe   Co m m uni c a t i o n   G a t e w a y s   (M T CG s ),   t h e   c o m m u ni c a t i o n e t w o r a n d   M a c h i n e   T y pe   Co m m uni c a t i o n   S e r v e r s   (M T S e r v e r s ).   T h e   M T CD   i s   t h e   de v i c e   us e t o   c o l l e c t   i n f o r m a t i o n   f r o m   t h e   e n v i r o nm e nt .   T h e   M T CD   s e n ds   da t a   t o   t h e   b a s e   s t a t i o n ,   w h i c h   i s   k n o w n   a s   e v o l v e d   N o de   (e N o de B i n   L T E ,   e i t h e r   di r e c t l y   o r   v i a   a n   M T CG .   T h e   M T CG   a c t s   a s   a   c l us t e r   h e a f o r   a   gr o up  of  M T CD s .   T h e   M T CG   a pp l i e s   s o m e   f o r m s   o f   pr o c e s s i n g   o da t a   c o m i n f r o m   M T CD s ,   t o   c o m pr e s s   t h e   a m o u n t   o f   da t a   t o   b e   s e n t   t o   t h e   e N o de B .   T h e   M T s e r v e r   i s   t h e   e n d - t a r ge t   o f   t h e   da t a   s e n t   by   M T CD s .     It   r e c e i ve s   da t a   v i a   t h e   b a c kha ul   f r o m   t h e   e N o de B   a n m a ke s   i t   a v a i l a b l e   fo r   a c c e s s   by   h um a n   o r   m a c h i n e   t y p e   us e r s   t hr o ug s o m e   a pp l i c a t i o i F i gu r e   1   [21 ] ,   [ 22] .             F i gu r e   1 .   M 2M   s y s t e m   a r c h i t e c t u r e       O n e   o f   t h e   i m po r t a nt   t a s ks   o f   e N o d e i n   t h e   L T E   n e t w o r i s   R a di o   R e s o ur c e   M a n a ge m e n t   (R R M ),   w h i c h   i s   t h e   a c c e pt a n c e   o r   r e j e c t i o n   of  n e t w o r c o n n e c t i o r e que s t s ,   e n s u r i ng  o pt i m a l   di s t ri b ut i o n   o f   r a di o   r e s o ur c e s   be t w e e n   t e rm i na l s .   It   c o n s i s t s   m a i n l y   of   t w o   e l e m e n t s   A d m i s s i o n   Co n t r o l   (A C)  a n P a c ke t   S c h e dul i ng  (P S ).   T h e   A i s   r e s po n s i b l e   f o r   t h e   a c c e pt a n c e   a n r e j e c t i o n   o f   n e w   r e que s t s ,   b ut   t h e   P S   r e a l i z e s   t h e   a l l o c a t i o n   o r e s o ur c e s   e f fe c t i ve l y   t o   t h e   v a r i o us   us e r s   a l re a d y   a c c e pt e by   t h e   CA .   T h e   A p r o c e s s e s   t h e   n e w   r e que s t s   fo r   c o nn e c t i o n   t o   t h e   n e t w o r k,   t h e   de c i s i o t o   a c c e pt   o r   r e j e c t   a   r e que s t   de pe n ds   o n   t h e   n e t w o r k' s   a b i l i t y   t o   off e r   t h e   Q ua l i t y   of  S e r v i c e   (Q o S r e qui re by   t h i s   r e que s t   w h i l e   e n s u r i n t h e   Q o S   of   t h e   r e que s t s   a l r e a dy   a dm i t t e i n   t h e   s y s t e m .   T h e   P S   fo r   i t s   pa r t   pe r f o r m s   t h e   m a pp i n g ,   t ha t   i s   t o   s a y   s e l e c t   t h e   us e r s   w h o   w i l l   us e   t h e   c h a nn e l   by   a s s i gn i ng  t h e m   ra di o   re s o ur c e s   RB s   t h a t   a l l o w   t h e m   t o   m a x i m i z e   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   s y s t e m   [23] .     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       Q oS  h y br i d   upl i n k   s c he du l e r   bas e on   s e r v i c e   t y pe   f or   M2 c om m uni c at i ons   i n   L T E   ( Mar i y am   O uai s s a )   1563     T h e r e   a r e   s e v e r a l   pa ra m e t e r s   t o   e v a l ua t e   t h e   pe r f o r m a n c e   of   t h e   s y s t e m ,   f o r   e xa m pl e   w e   c a m e nt i o n:   t h e   s pe c t r a l   e ff i c i e n c y   (t o t a l   s y s t e m   t hr o ug h pu t ),   t h e   e qui t y   b e t w e e n   t h e   us e r s ,   t h e   w a i t i n t i m e   of  e a c h   us e r   b e fo r e   i t   i s   s e r v e d.   T h e   d i v e r s i t y   of   t h e   pe r f o r m a n c e   pa r a m e t e r s   a l l o w e t h e   c r e a t i o n   o f   s e v e r a l   t y p e s   of   s c h e dul e r s .   F o r   t h e   upl i n (c o n s i de r e i n   t hi s   a r t i c l e ),   t h e   m e t h o us e i s   S i n gl e   Ca rri e r   F r e que n c y   D o m a i n   M u l t i pl e   A c c e s s   (S C - F D M A ),   a   v a r i a n t   o f   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 pl e   A c c e s s   (O F D M A ),   t h e y   h a v e   a l m o s t   t h e   s a m e   pe r f o r m a n c e ,   b ut   S C - F D M A   t r a n s m i t s   t h e   s ub - b a n ds   s e que n t i a l l y   t m i ni m i z e   t h e   P e a k - to - A v e r a ge   P o w e r   R a t i o   (P A P R ),   t hi s   i s   n e c e s s a r y   be c a us e   fo r   t h e   upl i n d i r e c t i o n,     t h e   t e rm i na l   e qui p m e n t   i s   pr o v i de w i t h   a   b a t t e r y   w i t h   l i m i t e l i f e .   T w o   o t h e r   pa ra m e t e r s   a f f e c t   t h e   de s i gn   o L T E   U pl i n s c h e dul i n a l go r i t hm s .   T h e s e   t w o   pa ra m e t e r s   a re   i m po s e by   t h e   a c c e s s   m e t h o S C - F D M A ,   a r e :   t h e   m i n i m i z a t i o n   of   t h e   pow e r   of   t r a n s m i s s i o n   i n   o rde r   t o   m a x i m i z e   t h e   l i f e   of   t h e   b a t t e r i e s   of   t h e   U E s   a n t h e   R B s   a l l o c a t e t o   a   s i n gl e   us e r   m us t   b e   c o n t i guo us .   T h i s   m a ke s   t h e   a l l o c a t i o o f   r a d i o   r e s o ur c e s   f o r   L T E   U pl i n k   m o r e   di f f i c ul t   t h a f o r   t h e   D o w n l i n k   [24 ] - [ 25] .     3. 2 .       Th e   C h a r a c te r i s ti c s   o M 2 M   C o m mu n i c ati o n s   M 2M   c o m m u n i c a t i o n s   c ha r a c t e r i s t i c s   di f f e r   f r o m   t h o s e   o f   H 2H   c o m m u n i c a t i o n s   i s e v e r a l   a s pe c t s .   3G P P   T S 22. 368  m a ke s   a   de t a i l e p r e di c t i o n   a n c l a s s i f i c a t i o n   f o r   t h e   pr o s pe c t i v e   M 2M   s e r v i c e s   [26].     By   a n a l y z i n g   w e   s um m a ri z e   t h e   m a i n   c ha r a c t e r i s t i c s   o f   t h e   M 2M   s e r v i c e s   i n   L T E   a s   f o l l o w s :   a.   T h e   n um b e o f   M 2 M   t e r m i n a l s   i s   s o   h uge   t ha t   i t   h a s   a t   l e a s t   t w o   m o r e   o r de r s   o f   m a g n i t ude   t ha n   t ha t   o t h e   t ra di t i o n a l   H 2H   t e r m i n a l s .   b.   M o s t   of   t h e   M 2M   c o m m u ni c a t i o n s   t r a f f i c   o c c ur s   i n   t h e   up l i nk  di r e c t i o n   f r o m   t h e   M T CD s   t o   t h e   e N B .   c.   M 2M   t e r m i n a l s   i n i t i a t e   s e s s i o n s   f r e que n t l y ,   b ut   e a c s e s s i o n   o n l y   l a s t s   f o r   a   s h o rt   t i m e .   d.   E a c h   M 2M   s e s s i o n   s e n ds   o n l y   o n e   o r   a   f e w   pa c ke t s ,   a n d   t h e   l e n g t h   o f   e a c pa c ke t   i s   v e r y   s h o rt .   e.   M a n y   M T a ppl i c a t i o n s   ha v e   s t r i c t   da t a   t ra n s m i s s i o n   de a d l i n e s .   A b i di n by   d e a dl i n e s   i s   n e c e s s a r y   t r e po rt   a n   a l a rm   fo r   a   di s a s t e r ,   t o   m a i n t a i n   a   c e r t a i n   da t a   r a t e   o r   a   c e r t a i n   Q o S   a nd  t o   s e n da t a   b e f o r e   t h e y   b e c o m e   us e l e s s   o r   o b s o l e t e .   f.   T h e r e   a r e   n u m e r o us   t y pe s   of   M T CD s   a n t h e y   a r e   us e i n   a   w i de   v a r i e t y   of  a ppl i c a t i o n s .   H e n c e ,   M T CD s   v a r y   w i de l y   i t e rm s   o f   r e qui r e m e nt s   o f   de a dl i n e s   a n d   n e e de Q o S .     3. 3 .       Th e   M 2 M   S c h e d u l i n P r o c e s s   S c h e dul i ng  i s   t h e   p r o c e s s   pe r fo r m e by   t h e   e N o de B   t o   a l l o c a t e   t i m e - f r e que n c y   r e s o ur c e s   kn o w n   a s   P h y s i c a l   Re s o ur c e   B l o c ks   ( P RB s t o   h um a n   U s e r   E qu i p m e n t   (U E s o r   M T CD s   i n   do w n l i nk  [27 ] - [ 2 8]  o r   upl i nk  di r e c t i o n .   F o r   upl i n s c h e du l i ng,   t h e   a s s i g n e r e s o ur c e s   t o   a   U E   o r   a n   M T CD   m us t   b e   c o n t i g uo us   [29].   T h e   ge n e ra l   s c h e m e   o f   M 2M   up l i n k   s c h e du l i n g   a l go ri t hm s   c a b e   di v i de i nt o   m a i n   s t e ps :   S t e (T i m e   D o m a i n   P a c ke t   S c h e dul i ng):   I n   t hi s   s t e p,   t h e   e N o de B   s e l e c t s   a n   M T CD   o r   a   g r o up  of  M T CD s   w i t h   t h e   h i g h e s t   p r i o r i t y   b a s e o n   c h a nn e l   s t a t e ,   f a i rn e s s ,   de l a y ,   Q o S ,   e t c ,   t o   b e   s c h e dul e f o r   t h e   c urr e n t   T ra n s m i s s i o T i m e   I n t e r v a l   (T T I).     S t e (F r e que n c y   D o m a i P a c ke t   S c h e du l i ng):   I n   t h i s   s t e p,   t h e   e N B   s e l e c t s   t h e   P R B s   t o   be   a s s i g n e t o   t h e   t e r m i n a l   t ha t   ha v e   b e e n   s e l e c t e i n   t h e   T D P S   s t a ge .   T h e   s e l e c t e M T CD   i s   a s s i g n e c o n t i guo us   P R B s   b a s e o n   c h a nn e l   s t a t e ,   t a ki ng  da t a   r a t e   m a xi m i z a t i o n   a n d   f a i rn e s s   i nt o   c o n s i de r a t i o [30] .         4.   O V ER V I EW  O F   L TE  U P LI N K   S C H ED U LI N G   T h i s   s e c t i o p r o v i de s   a n   o v e r v i e w   of   upl i n s c h e dul i ng  p ro c e s s   w i t h   m a t h e m a t i c a l   m o de l i n a n d   s t udi e s   t h e   m a i s c h e du l i n g   a l go ri t hm s   us i n g   i L T E   up l i nk  n e t w o r k.     4 . 1 .       U p l i n k   S c h e d u l i n P r o c e s s   S c h e dul i ng  i s   r e f e r ri n t o   t h e   p r o c e s s   of   a l l o c a t i n r e s o ur c e s   t o   U s e r   E qu i pm e n t   b a s e o s c h e dul i ng  a l go ri t hm s   t ha t   i s   l o c a t e a t   t h e   L T E   b a s e   s t a t i o n .   S c h e dul i ng  i s   a   p r o c e dur e   t ha t   a l l o c a t e s   ph y s i c a l   r e s o ur c e s   fo r   us e r s   a c c o r di n t o   a   c e r t a i n   a l go r i t h m   i n   e a c h   T T I .   R e s o ur c e   B l oc (RB i s   t h e   m i ni m u m   u ni t   o f   r e s o ur c e   a l l o c a t i o n   a n T T i s   1m s ,   a l s o   R B   i s   a   r e s o ur c e   gri t h a t   c o n s i s t s   o f   12  s ub c a r ri e r s   i n   o n e   t i m e   s l o t .   T h e   f r e que n c y   r e s o ur c e s   c o r r e s po n di ng  t o   t h e   RB   c a b e   o c c upi e f o r   a   pe ri o o f   T T o n c e   o n e   R B   i s   a l l o c a t e t o   a   us e r.   W h e n   h a v i n da t a   t o   s e n d,   a   us e r   f i r s t l y   s e n ds   a n   upl i n s c h e dul i ng  r e que s t   t o   b a s e   s t a t i o n   a nd  r e po rt s   i t s   o w n   c a c h e ,   w h i c h   c a n   m a ke   t h e   s c h e dul e r   o f   ba s e   s t a t i o n   a c qui r e   n e c e s s a r y   da t a   a n m a ke   a a c c ur a t e   de c i s i o n   a bo ut   s c h e dul i n g .   T h e n   t h e   s c h e dul e r   s e n d s   s c h e dul i n g   r e s ul t s   t o   us e r .   W h e n   r e c e i v i n t h e   pe r m i s s i b l e   m e s s a ge   o f   s c h e dul i n g ,   us e r   s e nds   da t a   a s   r e qu i r e i n   t h e   s c h e dul i n r e s ul t s   w h i c h   s pe c i fy   t h e   t r a n s m i s s i o n   f o r m a t ,   t h e   a v a i l a b l e   r e s o ur c e s   a n t h e   t ra n s m i s s i o n   t i m e .   B e s i de s ,   L T E   upl i n s c h e dul i ng  s h o ul s a t i s f y   t h e   c o n s t r a i nt   t ha t   a l l   R B s   a s s i g n e t o   a   s e r v i c e   r e que s t   a r e   c o nt i guo us   i f r e que n c y     do m a i n   [31 ] [ 32] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n   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   :     1460     14 70   1564   4. 2 .      M ath e m ati c a l   M o d e l i n g   T h e   upl i n s c h e dul i ng  a l go ri t hm s   t a ke   a   m a t ri w i t h   K   row s   (n um b e r   o f   a c t i v e   us e r s a n M   c o l um n s   ( n u m b e r   o f   R Bs ).   M i , m   i s   t h e   a s s o c i a t e v a l ue   i n   U E   i   a n R B   m .   D e pe n di ng  o n   t h e   pa ra di g m   us e d,   Cha nn e l   D e pe n de nt   (CD o r   P r o po r t i o na l   F a i rn e s s   (P F ),   t h i s   v a l ue   r e p r e s e n t s   t h e   C h a nn e l   S t a t e   I n f o r m a t i o (CS I)  o f   e a c h   R B   fo r   e a c U E   o t h e   CS I   r a t e   r e po r t .   T he   v a l ue s   of   t h e   m a t r i r e p r e s e n t   t h e   a s s o c i a t i o b e t w e e n   U E - R B ,   t h e s e   v a l ue s   a r e   us e by   t h e   s c h e dul e i F i gur e   2 .   T h e r e   a r e   t w o   m a j o r   CD   a n P F   pa ra di g m s   i n   t h e   l i t e r a t u r e   t ha t   m a ke   i t   po s s i b l e   t o   f i l l   t h e   m a t r i x .   T h e   f i r s t   CD ,   i n   t h e   p r o c e s s   of   c r e a t i n g   t h e   m a t ri x ,   C ha nn e l   S t a t e   I n f o r m a t i o n   (CS I)  o r   t h e   c ha nn e l   s t a t e   i s   c o n s i de r e d,   s o   U E s   t h a t   ha v e   t h e   h i g h e s t   CS v a l ue s   w i l l   ha v e   t h e   c ha n c e   t o   a l l o c a t e   m o r e   r e s o ur c e s ,     t h i s   a pp r o a c h   r e a c h e s   t h e   b e s t   v a l ue s   i n   f l o w ,   b ut   s h e   s uff e r s   f r o m   s t a r v a t i o n   p r o b l e m .   W hi l e   t h e   P F ,   m e a n w h i l e ,   h e   t a ke s   t h e   CS ra t e   r e po rt   f o r   e a c h   U E .   S o   e qui t y   i s   pr o po r t i o na l   t o   t h e   CS v a l ue   a n w e   c r e a t e   t h e   m a t ri x .   T h i s   a pp r o a c a c h i e v e s   goo ra t e s   by   s o l v i n g   t h e   f a m i n e   p r o b l e m   a t   t h e   s a m e   t i m e   [33] .           F i gu r e   2 .   U E - RB  a s s o c i a t i o n   m a t r i x       4. 3 .       S c h e d u l i n A l go r i th m s   S e ve r a l   a pp r o a c h e s   a n d   a l go ri t hm s   ha v e   b e e n   p r o po s e i t h e   l i t e ra t u r e   t o   a n s w e r   t h e   n e e t o   a l l o c a t e   r e s o ur c e s   e ff i c i e n t l y , ,   t h i s   d i v e r s i t y   a n d   m u l t i t ude   o f   a l go r i t hm s   i s   r e l a t e t o   t h e   f a c t o r s   c o n s i de r e a l l o w i n g   t h e   o pt i m a l   m a n a ge m e nt   o f   r a di o   r e s o ur c e ,   s pe c i f i c a l l y   t h e   t y pe   o f   t r a f f i c   a nd  Q o S   r e que s t e by   t h e   UE   [34 ] - [ 35] .     4. 3 . R o u n d   R ob i n   (R R )   T h i s   i s   o n e   o f   t h e   c l a s s i c   s c h e dul e r s   us e i m a n y   o l de r   s y s t e m s .   It s   p ri n c i p l e   i s   t o o   s i m pl e ,   j us t   di s t r i b ut e   t h e   R B s   o n   a l l   t h e   U E s   t ha t   r e qu i r e   ra di o   r e s o ur c e s .   I n   o ur   c a s e ,   i t   i s   us e a s   a   r e f e r e n c e   t o   e v a l ua t e   o t h e s c h e du l e r s .   T h e   p ri n c i pl e   o f   RR   i s   t o   di v i de   t h e   s e t   o f   RB s   o n   t h e   U E s ,                               t o   f o r m   R e s o ur c e   Chu n ks   (R C),   t h e   R i s   a   s ub s e t   of   RB s ,   a f t e r   w e   di s t r i b ut e   R Cs   a c r o s s   a l l   U E s .   W e   n o t e   t ha t                             i s   t h e   i nt e ge pa rt   o f   t h e   d i v i s i o n .     4. 3 . F i r s M ax i m u m   E x p an s i o n   (F M E)   T h e   i de a   of   t h i s   a l go r i t hm   i s   t o   s t a rt   a l l o c a t i n r e s o ur c e s   f r o m   t h e   l a r ge s t   v a l ue   i n   t h e   m a t ri x,   t h e e xpa n t h e   p r o c e s s   of   a l l o c a t i n g   r e s o ur c e s   ri g h t   a n l e f t . T h e   s t e ps   o f   t h e   F M E   a l go ri t hm   a r e :   S t e 1:   f i nd  t h e   p a i (U E 0, R B 0)  w i t t h e   l a r ge s t   v a l ue   i t h e   m a t r i x .   S t e 2:   a l l o c a t e R B t o   U E 0.   S t e 3:   f o r   t hi s   us e r ,   U E c o m pa r e   t h e   v a l ue s   o f   t h e   m a t ri x   f o r   R B +   a n d   t ha t   o f   RB - 1.   S t e 4:   If   t h e   v a l ue   o n   t h e   ri g ht   i s   gr e a t e r   t ha n   t h e   o n e   on   t h e   l e f t ,   t h e n   w i de n   t h e   a l l o c a t i o n   t o   RB + 1,   o t h e r w i s e   go   t o   RB - 1.   S t e 5:   f o r   e a c h   c o l um n   f i n t h e   m a x i m um   v a l ue ,   a l l o c a t e   t hi s   R B   t o   t h e   s e l e c t e us e r   i f   i t   c o r r e s po n ds   t o   t h e   m a v a l ue   o f   t h e   c o l um n   o r   i f   i t   i s   n o t   t h e   m a x,   b ut   t h e   a l l o c a t i o n   c a nn o t   b e   pe r f o r m e d   w i t h o ut   t h a t   t h e   c o n s t ra i nt   o f   c o n t i gu i t y   b e   r e s pe c t e d.   S t e 6:   R e pe a t   s t e 5   u nt i l   a l l   R B s   a r e   e xha us t e d .       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       Q oS  h y br i d   upl i n k   s c he du l e r   bas e on   s e r v i c e   t y pe   f or   M2 c om m uni c at i ons   i n   L T E   ( Mar i y am   O uai s s a )   1565   4. 3 . 3 .   M ax i mu m   Th r ou gh p u (M T)   T h i s   a l go r i t hm   pr o v i de s   a   m a xi m um   o v e r a l l   n e t w o r t hr o ug h p ut   by   a l l o c a t i n e a c h   R B   t U E s   t h a t   e xpe r i e n c e   b e t t e r   qua l i t y   of   t h e   r a di o   c h a nn e l .   T ha t   m e a n s ,   a   U E   t h a t   ha s   a   v e r y   g oo qua l i t y   of   t h e   c h a nn e l   w i l l   a l w a y s   be   pr o gr a m m e by   t h e   s c h e dul e r   f o r   t h e   t r a n s m i s s i o n   (up l i nk  a n d/ o r   dow n l i nk),   t h e   s c h e dul e c h o o s e s   t h e   us e i   f o r   t h e   t r a n s m i s s i o n   o f   t h e   kt r e s o ur c e   b l oc by   t h e   f o l l ow i n f o r m ul a :                           (             )               (1)     W h e r e :                 i s   t h e   e xpe c t e de b i t   f o r   t h e   us e i   a t   t i m e   t   i t h e   kt r e s o ur c e   b l o c a n d   N   t h e   n u m b e r   o f   us e r s   i n   t h e   c e l l .   T h e   di s a dv a nt a ge   o f   t h i s   s c h e dul e r   i s   t h a t   i t   i s   no t   f a i r   w h e n   a l l o c a t i n r e s o ur c e s   fo r   us e r s   a t   t h e   e dge s   of   t h e   c e l l .       5.   O U R   P R O P O S ED   S C H ED U L ER   In   o r de r   t o   f i n d   a   c o m p r o m i s e   b e t w e e n   t hr o ughput   a n f a i rn e s s ,   w e   pr o po s e   a   n e w   s c h e dul i n g   a l go ri t hm   t ha t   t a ke s   a dv a n t a ge   o f   t h e   b e n e f i t s   o f   t h e   R R   s c h e dul e a nd  t h e   F M E   s c h e dul e r   t o   gi v e   h i g h   pri o r i t y   t o   r e a l - t i m e   t r a f f i c .   T h e   pr o po s e n e w   s c h e dul e r   i s   i nt e nde t o   c o m b i n e   RR   a n F M E   s c h e dul e r s .   D e pe n di n g   o n   t h e   t y pe   of   t ra f f i c   f l ow ,   i t   c a b e   s a i t ha t   w h e n   t h e   r e a l - t i m e   t ra f f i c   i s   s t a rt e d,   t h e   R R   i s   a ppl i e b e c a us e   t h e   r e a l - t i m e   t ra f f i c   f l ow   r e qui r e s   a   v e r y   h i gh  da t a   r a t e .   O t h e r w i s e ,   F M E   i s   a ppl i e t o   s h o w   e qui t y   a m o n o t h e r   us e r s .   T h e   f l ow c h a r t   i n   t h e   F i gu r e   s h o w s   t h e   a l go r i t hm   o f   t h e   pr o po s e s c h e dul i n g .   D i f fe r e n t i a t i o n   b e t w e e n   r e a l - t i m e   a n n o n - r e a l - t i m e   o c c ur s   a t   t h e   be gi nni n o t h e   s c h e dul e r   b e fo r e   c h e c ki n c h a nn e l   c o n d i t i o n s   t o   t r e a t   r e a l - t i m e   t ra f f i c   a s   a   s pe c i a l   c a s e .   T h i s   a l l o w s   us   t o   gi v e   h i g h e r   p ri o r i t y   t o   r e a l - t i m e   t r a f f i c ,   s o   t h a t   t h e   r e s ul t   a p pe a r s   i t e rm s   o f   m a xi m u m   t hr o ug h pu t   a n d   m i n i m u m   p a c ke t   l o s s .   A f t e t ha t ,   w e   c a a p pl y   RR   s c h e dul e t o   r e a l   t i m e   t o   ge t   h i g t hr o ug hp ut .           F i gu r e   3 .   F l o w c h a r t   o f   t h e   p r o po s e s c h e dul e r       6.   R ES U LTS   A N D   A N A L Y S I S   In   t hi s   s e c t i o n ,   t h e   upl i n s c h e dul e r s   a l r e a dy   m e n t i o n e a n o ur   p r o po s a l   w i l l   b e   e v a l ua t e a n d   c o m pa r e us i n a n   o pe n   s o ur c e   s i m ul a t o r   L T E - S i m   [36] .   T o   e v a l ua t e   t h e   Q o S   of   a   n e t w o r k,   m a n y   pa r a m e t e r s   m us t   b e   a n a l y z e a s   t hr o ug h put ,   go o dput ,   f a i rn e s s   i n de x,   s pe c t ra l   e ff i c i e n c y   a n d   P L R   [37 ] - [ 38 ].     6. 1 .      S i m u l ati o n   En v i r o n m e n t   T h e   i m pl e m e n t a t i o o f   o ur   p r o po s e s c h e dul e i s   m a de   i a   L T E   upl i n t r a n s m i s s i o n   f o r   M 2M   c o m m uni c a t i o n   de v e l o p e w i t h   C + +   us i ng  t h e   L T E - s i m   s i m ul a t o r;   w e   e v a l ua t e   t h e   Q o S   s uppo r t   f o r   upl i n k   t r a n s m i s s i o b a s e o n   p ri o ri t y   a nd  d i f fe r e nt i a t i o n   b e t w e e n   h e t e r o ge n e o us   t ra f f i c   f o r   e xs i t i n g   upl i n k   s c h e dul i ng  t e c hn i q ue s   a n d   o ur  p r o po s 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 n   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   :     1460     14 70   1566   In   o u r   s i m ul a t i o n ,   w e   c o n s i de r   a   s i ngl e   L T E   c e l l ,   i n   w h i c h   t he   us e r s   a r e   uni f o r m l y   di s t ri b ut e d.   I n   t h e   c e n t r e   of   t h e   c e l l ,   t h e   e N o d e i s   p o s i t i o n e d,   w h e r e a s   t h e   us e r s   a r e   m o de l l e a c c o r di n t o   a   ra n do m   m o b i l i t y   m o de l .   In   t hi s   pa pe r ,   v i de o   a n v o i f l ow s   a r e   us e fo r   r e a l   t i m e   s e r v i c e s   w h i l e   i n f i n i t e - b uff e r   a s   kn o w n   a s   B e s t   e ffo r t   (B E f l o w s   r e pr e s e nt e t h e   n o n - r e a l   t i m e .   T h e   d i s t ri b ut i o o f   t h e   us e r s ,   i t e rm s   o f   t r a f f i c   c l a s s e s ,   i s   c o n s i de r e i n   o ur   s c e n a ri o   a s   fo l l ow s :   40%  of   us e r s   ha v e   v i de o   t r a f f i c   f l ow ,   40%  us e r s   w i t h   v o i t ra f f i c   a n 20 w i t h   b e s t   e ffo r t   (i n f i ni t e   b uff e r ).   T h e   pu rpo s e   of   t hi s   s i m u l a t i o n   i s   t o   e v a l ua t e   t h e   pe r f o r m a n c e   of  t h e   L T E   n e t w o r i n   hi g h   c o n ge s t i o n ,   o ur  e v a l ua t i o n   i s   b a s e o n   up l i nk  s c h e du l e r s   i m pl e m e n t e i n   t h e   b a s e   s t a t i o n s   o f   t h e   L T E   n e t w o r w h i c h   a r e   R R ,   F M E ,   M T   a nd   o ur   p r o po s e s c h e dul e r   b y   t h e   m e a s u r e m e n t   o t hr o ughput ,   go o dput ,   f a i rn e s s ,   s pe c t r a l   e ff i c i e n c y   a n P L R ,   t h e   s i m ul a t i o n   pa ra m e t e r s   a r e   i l l us t ra t e i n   t h e   fo l l ow i n g   T a b l e   1 .       T a b l e   1 .   S i m u l a t i o P a ra m e t e r s   S i m u l a t i o n   P a ra m e t e r s   V a l u e s   S y s t e m   t y p e   S i n g l e   c e l l   S i m u l a t i o n   d u ra t i o n   120s   F l o w   d u ra t i o n   120s   F ra m e   s t ru c t u re   F D D   M o b i l i t y   M o d e l     Ra n d o m   d i re c t i o n   Ce l l   ra d i u s   1 K m   S y s t e m   Ba n d w i d t h   2 0   M H z   RB  Ba n d w i d t h   1 8 0   k H z   T i m e   S l o t   0 . 5 m s   S c h e d u l i n g   T i m e   (T T I)   1 m s   N u m b e r   o RB s   100   RBs   M a x i m u m   d e l a y   0 . 1 s   V i d e o   Bi t   Ra t e s   2 4 2   k b p s   V o IP   Bi t   Ra t e s   8 . 4   k b p s   N u m b e r   o M T CD s   2 0   à   1 0 0       6. 2 .      Ev al u ati o n   M e tr i c s   6. 2 . Th r o u gh p u t   T h i s   i s   t h e   t o t a l   b i t   ra t e   i r e c e pt i o n ;   t h e   m e a s u r e m e nt   o f   t h i s   b i t   r a t e   i s   o n e   o f   t h e   i m po r t a nt   o pe r a t i o n s   w h i c h   m a ke   i t   po s s i b l e   t o   i de n t i fy   t h e   a v e r a ge   s uc c e s s   r a t e   of   t r a n s f e r   o t h e   m e s s a ge s   o n   a   c o m m uni c a t i o n   c h a nn e l .   I t s   v a l ue   i s   c a l c ul a t e f o r   a   t i m e   i n t e r v a l ,   by   di v i di n t h e   t o t a l   a m o u n t   o i n f o r m a t i o n   r e c e i v e dur i ng  t hi s   i nt e r v a l ,   b y   t h e   dura t i o n   o f   t h e   i n t e r v a l   i n   que s t i o n .   T h e   ge n e ra l   f o r m u l a   f o r   t h e   c a l c ul a t i o o f   t h e   us e f ul   f l o w   i s :                                       (2)     N p:   i s   t h e   n u m b e r   o f   pa c ke t s   r e c e i ve duri n g   t h e   t i m e   i nt e r v a l   T p:   i s   t h e   s i z e   o f   t h e   pa c ka ge .   T :   i s   t h e   du ra t i o o f   t h e   t i m e   i nt e r v a l .     6. 2 . G o o d p u t   G oo dput   i s   t h e   a v e r a ge   ra t e   o a   s uc c e s s f ul   t r a n s m i s s i o n   o da t a   o ve r   a   c o m m u n i c a t i o n   c h a nn e l .   I o ur   s i m ul a t i o n,   t h i s   m e a s u r e   m e a s u r e s   o n l y   t h e   t o t a l   da t a   ra t e   o n   t h e   n e t w o r k,   i g n o r i ng  a l l   o t h e r   h e a de r s .   A   us e r ' s   go o dput   i s   m e a s u r e by   f i r s t   c o un t i n t h e   t o t a l   n u m b e r   o s uc c e s s f ul l y   r e c e i ve da t a   pa c ke t s   a n d   c a l c ul a t i n t h e   n um b e r   o b i t s   r e c e i v e d,   w h i c h   i s   ul t i m a t e l y   di v i de by   t h e   t o t a l   e xe c ut i o n   t i m e   o t h e   s i m ul a t i o n.   W e   m e a s u r e   a ppl i c a t i o n   pe r f o r m a n c e   us i n g   go o d put   a s   f o l l ow s :                                                         (3)     W h e r e   o r i g i na l   da t a   i s   t h e   n um b e r   o f   by t e s   de l i ve r e a t   t h e   r e c e i v e r   (t ha t   i s ,   e xc l udi n r e t r a n s m i t t e pa c ke t s   a n h e a de r s ),   a n T i m e   i s   t h e   a m o u n t   o f   t i m e   r e qui r e f o r   t h e   c o rr e s po n di n d a t a   de l i v e r y .   W e   us e   a ve r a ge   go o dput   t o   m e a s u r e   f l o w   e ff i c i e n c y .   T h e   a v e ra ge   go o dput   f or  n   f e e i s   de f i n e a s :                                                                     (4)     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       Q oS  h y br i d   upl i n k   s c he du l e r   bas e on   s e r v i c e   t y pe   f or   M2 c om m uni c at i ons   i n   L T E   ( Mar i y am   O uai s s a )   1567   W h e r e   G o o dput i   i s   t h e   go o dput   o f   t h e   i   f l o w   a n d   n   t h e   n u m b e r   o f   f l ow s .     6. 2 . 3   F ai r n e s s   I n d e x   F a i rn e s s   I n de i s   o b t a i n e by   c o n s i de r i n g   t h e   ra t e   a c h i e v e by   e a c h   f l ow   a t   t h e   e n o f   e a c h   s i m ul a t i o n.   L e v e l   of   e qui t y   r e c e i ve by   e a c h   f l o w   a c c o r di n g   t o   J a i n' s   E qui t y   In de i s   g i v e n   a s   f o l l ow s :                                                        (5)     W h e r e         i s   t h e   us e r' s   ra t e   i   a n d   n   i s   t h e   n u m b e r   o f   e n a b l e f l o w s     6. 2 . 4   S p e c t r al   Eff i c i e n c y   S pe c t r a l   e f f i c i e n c y   i s   de f i n e a s   t h e   m a x i m u m   us e r   ra t e   d i v i de by   t h e   b a n dw i dt h   o f   t h e   c ha nn e l .   T h i s   i s   t h e   num b e r   o f   r e c e i ve b i t s   c o r r e c t l y   n o r m a l i z e by   t h e   r e s o ur c e   c o n s um e i n   t i m e   a nd  b a ndw i dt h .   T h us ,   s pe c t ra l   e f f i c i e n c y   i s   s t r o ngl y   r e l a t e t o   r e s o ur c e   c o n s u m pt i o a n d   p a c ke t   e rr o r   ra t e .                                                            (6)     W i t h            i s   t h e   m a xi m um   ra t e   o f   t h e   us e a nd        t h e   b a ndw i dt h   o f   t h e   c ha nn e l .     6. 2 . 5   P ac k e t   Lo s R ate     Im p r o ve m e n t   i n   P a c ke t   L o s s   R a t e   (P L R e s t i m a t i o n   i s   a   c ruc i a l   i s s ue ,   b e c a us e   i t s   v a l ue   h a s   a   b i e ffe c t   o n   n e t w o r pe r f o r m a n c e ,   e s pe c i a l l y   w h e n   i t   c o m e s   t o   r e a l - t i m e   t ra f f i c   l i ke   vo i a n v i de o   s t r e a m s .   P a c ke t   l o s s   i s   t h e   l o s t   by t e s   w h e n   t ra n s m i t t i n p a c ke t s .   I t   e x pr e s s e s   i t s e l f   i r a t e   o f   l o s s .   T h i s   c a n   b e   c a us e d   by   m a n y   f a c t o r s ,   m o s t l y   due   t o   n e t w o r c o n ge s t i o n ,   a s   i t   c a n   b e   c a us e by   pa c ke t   l a t e n c y .   T h e   r a t e   of   l o s t   pa c ke t s   i s   c a l c ul a t e a s   f o l l ow s :                                 (7)     N P L :   i s   t h e   n u m b e r   o f   pa c ke t s   l o s t .   NPS:   i s   t h e   n u m b e r   o f   pa c ke t s   s e nt .     6 .3 .       P e r fo r m an c e   Ev al u ati o n   T h e   a v e r a ge   t hr o ug h put   o f   R R ,   F M E ,   M T   a n p r o po s e s c h e dul e r   v e r s us   a   di f fe r e nt   num b e r   o M T CD s   i s   s h o w n   i n   F i gu r e   4.   T hi s   f i gu r e   s h o w s   t ha t   t h e   t hr o ug h pu t   a c hi e v e by   t h e   p r o po s e m e t h o i s   be t t e r   t ha n   o t h e s c h e m e s .   I n   f a c t ,   t h e   p r o po s e s c h e m e   t r i e s   t o   m a xi m i z e   t o t a l   t hr o ug h p ut .   S o   s y s t e m   t hr o ughput   o f   t h e   p r o po s e i n c r e a s e s   w h e n   t h e   n u m b e r   o f   M T de v i c e s   ri s e s .   T h e   r e s ul t s   a b o ut   a v e r a ge   go o dput   i n d i c a t e   t ha t   t h e   p r o po s e s c h e m e   fo l l ow e by   F M E   a r e   t h e   b e s t   c o m pa r e t o   R R   a n d   M T   f o r   m i xe d   t ra f f i c   i F i gu r e   5 .           F i gu r e   4 .   A v e r a ge   T hr o ug h p ut   F i gu r e   5 .   A v e r a ge   G o o dput     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n   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   :     1460     14 70   1568   F i gu r e   s h o w s   t h e   r e s ul t s   i n   t e rm s   o f   f a i rn e s s   f o r   t h e   R R ,   F M E ,   M T   a nd  o ur   p r o po s e s c h e dul e r.   T h e   r e s ul t s   a b o ut   F a i rn e s s   In de i n di c a t e   t h a t   R R   i s   t h e   be s t   s c h e dul e r   a m o n t h e m   b e c a us e   R d o e s   n o t   de pe n o n   a n y   c h a nn e l   f e e db a c t o   a s s i gn   R B s   t o   M T CD s   a s   o t h e r s   r e qui r e .   R R   s h o ul h a v e   a n   i de a l   v a l ue   of   o n e ,   s i n c e   i t   i s   f a i r l y   s e r v i n a l l   M T CD s .   T h e   R R   s c h e dul e r   a s s i g n s   P R Bs   c y c l i c a l l y   s t ha t   t h e   s a m e   t hr o ughput   i s   gua ra n t e e f o r   a l l   de v i c e s ,   t ha t   w a y   J a i n ’s   f a i rn e s s   i n de i s   m a xi m i z e .   H e r e i n   w e   us e   t h i s   i n de a s   t h e   m e a s u r e m e n t   c r i t e ri o n   f o r   d a t a - ra t e   f a i rn e s s .   T h e   s i m u l a t i o n   s h o w s   t ha t   t h e   p r o po s e s c h e m e   a c h i e v e d   m o r e   i nt e r e s t i n g   r e s ul t s   t ha n   o t h e r   s c h e dul e r s   c o m pa r e t o   R R   s c h e m e .   A s   s h ow n   i n   F i gu r e   7,   t h e   M T   s c h e dul e r   ha s   a   b e t t e r   s pe c t ra l   e ff i c i e n c y   c o m pa r e t o   t h a t   m e a s u r e fo r   t h e   o t h e r   s c h e du l e r   b e c a us e   a m o n t h e   s t r o n po i n t s   o f   M T   i t   a l l o w s   t o   i m pr o v e   s pe c t r a l   e f f i c i e n c y ,   de s pi t e   t h i s   i t   s t a rt s   de c r e a s i n w h e n   w e   r e a c h   a   l a r ge   n u m b e r   of   de v i c e s   i n   o u r   s i m ul a t i o n   i t ' s   80  M T CD s .   F o r   o ur   pr o po s e s c h e dul e r   w e   c a n   s e e   t h a t   ha v e   a   h i g h   e ff i c i e n c y   a n t h e   v a l ue   of  s pe c t r a l   e ff i c i e n c y   i n c r e a s e s   a s   t h e   num b e o f   de v i c e s   i n c r e a s e s .           F i gu r e   6 .   F a i rn e s s   in de x   F i gu r e   7 .   S pe c t r a l   e f f i c i e n c y       F i gu r e   r e p r e s e n t s   t h e   e vo l ut i o n   o f   t h e   p a c ke t   l o s t   r a t e   a s   a   f un c t i o n   o f   t h e   n u m b e r   o f   M T CD s   i n   t h e   c ove r a ge   a r e a   o f   t h e   c e l l ,   w h e n   t h e   n u m b e r   o f   a c t i ve   de vi c e s   i n c r e a s e s   i n   t h e   c e l l ,   t h e   l o s s   r a t e   i n c r e a s e s ,   i n   p a r t i c ul a f o r   t h e   F M E   a l go r i t h m   w h i c h   r e a c h   a   m a x i m u m   ra t e .   A s   s h o w n   i t h e   f i gu r e ,   i t   c a n   b e   s e e n   t ha t   o ur   p r o po s e s c h e dul e r   h a s   t h e   l o w e s t   P L R   t h i s   i s   due   t o   t he   c o m b i n a t i o n   b e t w e e n   t w o   di ff e r e n t   s c h e dul e r s   t h a t   t a ke s   a dv a n t a ge   o f   t h e i b e n e f i t s   i o r de t o   a c h i e v e   m a x i m u m   t hr o ug h pu t   a n d   l e s s   pa c ke t   l o s t   ra t e .           F i gu r e   8 .   P a c ke t   L o s t   R a t e   (P L R )       7.   C O N C LU S I O N   P a c ke t   s c h e dul i n a nd  di s t ri b ut i n r e s o ur c e s   a m o n us e r s   i s   s t i l l   t h e   m a i n   c ha l l e n ge   due   t un f a i rn e s s   a n l o w   pe r f o r m a n c e   w h i c h   o c c ur   w h e n   a l l o c a t i n r e s o ur c e s   t us e r s .   In   t h i s   pa pe r,   t h e   a b ov e   m e nt i o n e c h a l l e n ge s   a r e   s t udi e a nd  a na l y z e d,   fo c us i n o n   t hr e e   s c h e dul e r s ;   t h e y   a r e   RR ,   F M E   a nd  M 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       Q oS  h y br i d   upl i n k   s c he du l e r   bas e on   s e r v i c e   t y pe   f or   M2 c om m uni c at i ons   i n   L T E   ( Mar i y am   O uai s s a )   1569   T h e s e   m e t h o ds   do   n o t   pr o v i de   Q o S   t us e r s   t ha t   us e   di f fe r e nt   t y pe s   o t r a f f i c   f l ow s .   T h e   p r o po s e a l go r i t h m   i n   t hi s   pa pe r   i s   t o   c o m b i n e   t h e   R R   s c h e dul e r   a nd  t h e   F M E   s c h e dul e r   i n   o r de r   t o   f ul f i l   t h e   Q o S   c r i t e r i a   m a x i m i z i n t hr o ug h put   a nd  m i ni m i z i n t h e   pa c ke t   l o s s   r a t e   fo r   r e a l   t i m e   s e r v i c e .   V o i a nd  v i de o   h a v e   b e e n   s e l e c t e d   a s   r e a l   t i m e   t ra f f i c   a n b e s t   e ffo r t   a s   n o n - r e a l   t i m e .   L T E - S i m   s i m u l a t o r   i s   us e t c o m pa r e   b e t w e e n   t h e   m e nt i o n e s c h e dul e r s   a nd  o ur   p r o po e i t e r m s   o f   t hr o u ghput ,   go o dput ,   f a i rn e s s   i n de x,   pa c ke t   l o s s   ra t i a n s pe c t r u m   e f f i c i e n c y .   T h i s   n e w   s c h e dul e r   i s   c o n s i de r e a s   Q o S   s c h e dul e r   t h a t   s uppo rt s   r e a l   a n n o n - r e a l   t i m e   s e r v i c e   i n   L T E   N e t w o r k.   T h e   m a i n   ke y   f o r   t hi s   s c h e dul e r   i s   t o   m a xi m i z e   t h e   t hr o ug h pu t   a nd  t o   e n s u r e   t h e   f a i rn e s s   a m o n us e r s   w i t h i g h e p r i o r i t y   fo r   r e a l   t i m e .   T h e   n e w l y   pr o po s e s c h e dul e r   s h o w s   t h e   b e s t   r e s ul t   a m o ng  o t h e r s   w h e r e   h i g h e p ri o r i t y   i s   gi v e n   t o   t h e   r e a l   t i m e   t ra f f i c   f l ow s   (vo i p,   v i de o ).       R EF ER EN C ES     [ 1]   L .   A t z o r i ,   e t   al . ,   " T h e   I nt e r ne t   o f   T hi ng s :   A   s ur v e y ,   "   C om pu t e r   N e t w or k s ,   pp . 27 87 2 805 ,   2010 .   [ 2]   A .   R g hi o ui   a nd   A .   O um na d,   " I nt e r ne t   o f   T hi ng s :   S ur v e y s   f o r   M e a s u r i ng   H um a A c t i v i t i e s   f r o m   E v e r y w he r e , "   I nt e r n at i on al   J o ur n al   o f   E l e c t r i c al   a nd  C om pu t e r   E n gi ne e r i n ( I J E C E ) ,   v o l / i s s u e   7 ( 5 ) ,   pp .   247 4 - 2482 ,   201 7.     [ 3]   J .   K i m ,   e t   al . ,   " M 2 M   s e r v i c e   pl a t f o r m s :   S ur v e y ,   i s s ue s ,   a nd  e n a b l i n g   t e c hno l og i e s , "   I E E E   C om m un i c a t i ons   S ur v e y s   T ut o r i a l s ,   v o l . 16 ,   no . 1,   pp . 61 - 76 ,   20 14.   [ 4]     T .   T a l e a nd  A .   K unz ,   " M a c hi ne   t y pe   c o m m uni c a t i o ns   i 3G P P   ne t w o r k s :   P o t e nt i a l ,   c ha l l e ng e s   a n s o l u t i o ns ,   C om m uni c at i on s   M agaz i ne ,   v o l . 50 ,   no . 3,   pp . 1 78 - 184 ,   2012 .   [ 5]   A .   B i r a l ,   e t   al . ,   " T h e   c ha l l e ng e s   o f   M 2M   m a s s i v e   a c c e s s   i w i r e l e s s   c e l l u l a r   ne t w o r ks , "   D i gi t a l   C om m un i c a t i ons   and  N e t w or k s ,   20 15 .   [ 6]   A .   A i j a z ,   e t   a l . ,   " O R a d i o   R e s o ur c e   A l l o c a t i o i L T E   N e t w o r ks   w i t M a c h i ne - to - M a c hi n e   C o m m uni c a t i o ns , "   i n   2013   I E E E   7 7t h   V e hi c u l ar   T e c hno l o gy   C on f e r e nc e   ( V T C   Sp r i n g) ,   2 014.   [ 7]   M .   O u a i s s a ,   e t   a l . ,   " A na l y s i s   o f   A ut he nt i c a t i o a nd  K e y   A g r e e m e nt   ( A K A )   P r o t o c o l s   i L o n g   T e r m   E v o l ut i o ( L T E )   A c c e s s   N e t w o r k,   "   i n   1s t   Spr i nge r   I n t e r na t i o na l   C on f e r e nc e   on  E m e r gi ng  T r e nds   and   A dv anc e s   i E l e c t r i c a l   E ngi ne e r i n and   R e ne w abl e   E ne r gy ,   20 16.   [ 8]   M .   O u a i s s a ,   e t   al . ,   " I m pa c t   of   M 2M   T r a f f i c   i R a ndo m   A c c e s s   C ha nne l   o v e r   L T E   N e t w o r ks , "   i 1 s t   Sp r i nge r   I nt e r n at i on al   C o nf e r e nc e   on  E m e r gi n T r e nds   and  A d v an c e s   i E l e c t r i c al   E n gi ne e r i ng  and  R e ne w abl e   E ne r gy 2016 .   [ 9]   M .   O ua i s s a ,   e t   al . ,   " P e r f o r m a nc e   A na l y s i s   o f   R a ndo m   A c c e s s   M e c ha ni s m s   f o r   M a c hi ne   T y pe   C o m m uni c a t i o ns   i n   L T E   N e t w o r ks , "   i I nt .   C on f .   on  A dv anc e C om m un i c a t i on  Sy s t e m s   and  I n f o r m at i o Se c ur i t y   2016  ( A C O SI S' 16) 2016 .   [ 10]   A .   E .   M o s t a f a   a nd  Y .   G a da l l a h ,   " A   S t a t i s t i c a l   P r i o r i t y - B a s e S c he d ul i ng   M e t r i c   f o r   M 2M   C o m m uni c a t i o ns   i L T E   N e t w o r ks , "   I E E E   A C C E SS ,   v o l .   5 ,   2017 .   [ 11]   J .   D i ng   a nd  N .   S a x e na ,   " S M A R T   M 2M   U P L I N K   S C H E D U L I N G   A L G O R I T H M   O V E R   L T E , "   I nt e r nat i ona l   J our nal   o f   A dv a nc e C om pu t at i on al   E n gi ne e r i n a nd   N e t w or k i n g ,   v o l . 2,   no . 5,   20 14.   [ 12]   S .   Z he n qi ,   e t   al . ,   " R e s e a r c O U pl i nk  S c he du l i ng   A l go r i t hm   O f   M a s s i v e   M 2M   A nd  H 2H   S e r v i c e s   I L T E , "   i n   P r oc .   of   I E T   I n t e r nat i o nal   C on f e r e nc e   on   I nf or m a t i on  and   C om m un i c a t i ons   T e c hn ol o gi e s   ( I E T I C T   2 013) ,   20 13 .   [ 13]   J .   B r o w a nd  J a m i l   Y   K ha n,   " P r e di c t i v e   R e s o ur c e   A l l o c a t i o i t he   L T E   U pl i n f o r   E v e nt   B a s e M 2 M   A ppl i c a t i o ns , "   i n   P r oc .   o f   I E E E   I nt e r n at i on al   C on f e r e nc e   on   C om m uni c at i on s   W or k s hop s   ( I C C ) ,   2 013 .   [ 14]   Y .   B .   C he n ,   e t   a l . ,   " A E ne r g y - E f f i c i e nt   S c he dul i ng   A l g o r i t hm   f or   R e a l - T i m e   M a c h i ne - to - M a c hi ne   ( M 2 M )   D a t a   R e po r t i ng , "   i P r o c .   o f   I E E E   G l o ba l   C om m uni c a t i o ns   C on f e r e nc e ,   2014 .   [ 15]   A .   E l ha m y   a nd  Y .   G a da l l a h ,   " B A T :   A   B a l a nc e A l t e r n a t i ng   T e c hni que   f o r   M 2 M   U pl i nk  S c he du l i ng   ov e r   L T E , "   i P r oc .   of   I E E E   81s t   V e h i c u l a r   T e c h nol ogy   C on f e r e nc e   ( V T C   S pr i ng) ,   2015 .   [ 16]   M .   K .   G i l uk ,   e t   al . ,   " C l a s s   B a s e d   D y na m i c   P r i o r i t y   S c he dul i ng   f o r   U pl i nk  t o   S up po r t   M 2 M   C o m m uni c a t i o ns   i n   L T E , "   i n   P r oc .   o f   I E E E   W or l d   F or um   on   I n t e r ne t   of   T h i ng s   ( W F - I oT ) ,   20 14 .   [ 17]   I .   A bda l l a   a nd  S .   V e nk a t e s a n ,   " A   Q o E   pr e s e r v i ng   M 2M - a w a r e   hy br i s c he du l e r   f o r   L T E   upl i nk , "   i n   P r oc .   o f   I nt e r n at i on al   C on f e r e nc e   on   Se l e c t e T op i c s   i n   M obi l e   an W i r e l e s s   N e t w or k i ng   ( M oW N e T ) ,   2013 .   [ 18]   A . S .   L i o um pa s   a nd  A .   A l e xi o u ,   " U p l i nk  s c he dul i n g   f o r   M a c hi ne - to - M a c hi ne   c o m m uni c a t i o ns   i L T E - ba s e d   c e l l u l a r   s y s t e m s , "   i n   P r oc .   of   I E E E   G L O B E C O M   W or k s ho ps   ( G C   W k s hps ) , 201 1.   [ 19]   F .   G ha v i m i   a nd  H .   H .   C he n ,   " M 2 M   C o m m uni c a t i o n s   i 3G P P   L T E / L T E - A   N e t w o r ks :   A r c hi t e c t ur e s ,   S e r v i c e   R e qui r e m e nt s ,   C h a l l e ng e s ,   a n A ppl i c a t i o ns , "   I E E E   C om m u ni c at i o ns   Sur v e y s   T ut or i al s ,   2 014 .   [ 20]   M .   O u a i s s a ,   e t   a l . ,   " G r o up  A c c e s s   A ut he n t i c a t i o o f   M a c hi ne   t o   M a c hi n e   C o m m uni c a t i o ns   i L T E   N e t w o r ks , "   i n   T he   s e c ond   I nt e r n at i ona l   C on f e r e nc e   on   I n t e r ne t   of   T h i ng s ,   D a t a   a nd  C l oud   C om put i ng   ( I C C   201 7) ,   2017 .   [ 21]   M .   O ua i s s a ,   e t   al . ,   " N e w   M e t ho t o   C o nt r o l   C o n g e s t i o f o r   M a c hi ne   t o   M a c hi n e   A ppl i c a t i o ns   i L o n g   T e r m   E v o l ut i o S y s t e m , "   I n t e r na t i ona l   J o ur na l   on  C om m uni c a t i o n s   A n t e nna  and  P r opaga t i on  ( I . R e . C . A . P . ) ,   v o l .   8,   no .   4,   201 8.   [ 22]   M .   O u a i s s a   a nd  A .   R ha t t o y ,   " A   N e w   S c he m e   of   G r o up - ba s e A K A   f o r   M a c hi n e   T y pe   C o m m uni c a t i o o v e r   L T E   N e t w o r ks , "   I nt e r n at i on al   J o ur na l   of   E l e c t r i c a l   and   C om pu t e r   E ng i ne e r i ng   ( I J E C E ) ,   v o l .   8 ,   no .   2 ,   pp.   11 69 - 1181 ,   2018 .   [ 23]   G .   F r i t z e ,   " S A E :   T he   C o r e   N e t w o r k   f o r   L T E , "   E r i c s s on ,   T e c hn i c a l   w hi t e   pape r ,   2 012 .   [ 24]   S .   S e s i a ,   e t   a l . ,   " L T E - T he   U M T S   L o ng   T e r m   E v o l ut i o n:   F r o m   T he o r y   t o   P r a c t i c e , "   2 nd  e d i t i o n,   201 1.     [ 25]     M .   C o upe c ho ux,   a nd   P .   M a r t i n s ,   " V e r s   l e s   s y s t è m e s   r a di o   m o bi l e s   de   4 e   g é n é r a t i o -   d e   l ' U M T S   a u   L T E , "   2 013 .   [ 26]   3G P P   T S   22. 368 .   V 1 4. 0 . 1 ,   " S e r v i c e   r e qu i r e m e n t s   f o r   M a c hi ne - T y pe   C o m m uni c a t i o ns   ( M T C ) ;   S t a g e   1   ( R e l e a s e   14) , "   20 17 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.