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 .   20 ,   N o .   1 O c t o be r   20 20 ,   pp .   264 ~ 274   IS S N :   25 02 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 20 .i 1 . pp264 - 274       264       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   S p e c t r u m   h a n d o f f   a n a l y s i f o r   m u l t i p l e   se c o n d a r y   u s e r i n   c o g n i t i v e   r a d i o   n e t w o r k s       B an   B a k h tya r   M ah m u d   S h aw k at,   A s aad   M .   Jas s i m   A l - H i n d aw i ,   A k r am   H atam   S h ad i r   D e pa r t m e n t   o f   C o m m uni c a t i o E ng i n e e r i ng ,   S u l a i m a n i   P o l y t e c hni c   U ni v e r s i t y ,   I r a q       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   J a n   26 ,   2 0 20   R e v i s e M ar   1 5 ,   20 20   A c c e pt e A p r   5 ,   2020       T he   c og ni t i v e   r a di o   ne t w o r p e r m i t s   s e c o nda r y   us e r s   t o   r e a c unus e s pe c t r um   o f   pr i m a r y   us e r s .   I t hi s   pa pe r ,   a   m i xe d   p r e e m p t i v e / no n - pr e e m p t i v e   r e s um e   p r i o r i t y   M / G / que u i ng   m o de l   i s   p r o po s e f o r   c ha r a c t e r i z i n g   m ul t i pl e   ha ndo f f   de l a y   a nd   t o   m i ni m i z e   t he   e x t e nd e d   da t a   de l i v e r y   t i m e   o f   s e c o nda r y   us e r s   t ha t   ha s   e x pe r i e nc e m ul t i pl e   s p e c t r um   h a ndo f f   dur i ng   i t s   t r a ns m i s s i o n .   T he   pr o po s e que u i ng   m o de l   s u ppo r t s   de l a y - s e ns i t i v e   s e c o n da r y   us e r   a ppl i c a t i o ns .   T he   s e c o nda r y   us e r s   t r a f f i c   i s   c l a s s i f i e i n t o   t w o   pr i o r i t y   c l a s s e s ,   t he   hi g he s t   p r i o r i t y   c l a s s   f o r   d e l a y   s e ns i t i v e   s e r v i c e s   a nd   t he   l o w e s t   pr i o r i t y   c l a s s   f o r   de l a y   i ns e n s i t i v e   s e r v i c e s .   F ur t h e r m o r e ,   t h e   pr o po s e m o de l   a s s i g ns   h i g he r   p r i o r i t y   f o r   t he   i nt e r r up t e s e c o nda r y   us e r s   o v e r   uni nt e r r u pt e d   s e c o nda r y   us e r s   f o r   e a c c l a s s   o f   s e c o nda r y   us e r s   i o r de r   t o   m i ni m i z e     t he   h a ndo f f   de l a y s   f o r   s e c o nda r y   us e r s   t ha t   e x pe r i e nc e   m ul t i p l e   i n t e r r u pt i o ns .   A na l y t i c a l   f o r m ul a s   f o r   t he   a v e r a g e   e xt e nd e da t a   de l i v e r y   t i m e   a r e   de r i v e d   f o r   t w o   di f f e r e nt   p r o a c t i v e   s pe c t r um   ha ndo f f   s t r a t e g i e s   ( a l w a y s   s t a y     a nd  a l w a y s   c ha ng e   s t r a t e g i e s )   f o r   bo t c l a s s e s   o f   s e c o nda r y   us e r s .   S i m ul a t i o o f   pr o po s e s y s t e m   m o de l   w a s   pe r f o r m e t o   v a l i da t e   t he   a n a l y t i c a l   r e s u l t s   a nd  a   g oo a g r e e m e nt   w a s   o bt a i ne d.   T he   p e r f o r m a nc e   o f   t he   s ug g e s t e d   m o de l   i s   a s s e s s e d   a n c o m pa r e d   w i t h   o t he r   s pe c t r um   h a ndo f f   m o de l s .   N um e r i c a l   r e s ul t s   i l l u s t r a t e   t h a t   t h e   p r o po s e s y s t e m   m o de l   o ut pe r f o r m s   e xi s t i ng   m o de l s   a n c a r e duc e   t he   e x t e n de d   da t a   de l i v e r y   t i m e   f o r     t he   s e c o nda r y   us e r s .   Ke y w or d s :   Co gn i t i v e   ra di o   n e t w o r k   Q ue ui ng  m o de l     S pe c t r um   ha n do ff   i n   CR N   C opy r i gh t   ©   2020   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 :   B a n   B a k ht y a r   M a hm ud   S h a w ka t ,     D e pa rt m e n t   o f   Co m m u n i c a t i o E n gi n e e r i n g ,   S ul a i m a ni   P o l y t e c h n i c   U n i v e r s i t y ,   S ul a i m a ni ,   K u rdi s t a r e gi o n,   I ra q .   E m a i l :   b a n. b a k h t y a r@ s pu . e du. i q       1.   I N TR O D U C TI O N     R a di o   s pe c t r um   n e e ds   t o   b e   m a n a ge a s   i t   i s   a   f i n i t e   n a t u ra l   r e s o ur c e .   T o   s uppo rt   d i f fe r e nt   w i r e l e s s   a ppl i c a t i o n s   a n p r e v e n t   t h e m   f r o m   i n t e r f e r i ng  w i t h   e a c h   o t h e r,   s pe c t r u m   r e gul a t o r s   h a v e   fo l l ow e f i xe d   s pe c t r um   a c c e s s   po l i c y   ( F S A [1].   W i t F S A ,   e a c h   p a r t   o f   t h e   s pe c t rum   w i t s pe c i f i c   b a n dw i dt h   i s   a s s i g n e t o   a   l i c e n s e us e o r   s e v e r a l   l i c e n s e us e r s .   H ow e v e r ,   t h e   l i c e n s e s pe c t r u m   i s   u n de r us e [ 2,   3] .   T o   i n c r e a s e   s pe c t rum   us a ge ,   dy n a m i c   s pe c t r u m   a c c e s s   (D S A h a s   b e e n   s ugge s t e a s   a n   a l t e rna t i v e   po l i c y   t o   ut i l i z e   t h e   s pe c t r um   h o l e s   a n d   r e duc e   t h e   p r o b l e m   o f   s pe c t r um   l a c k.   T h e   s e c o n da r y   us e r s   (S U s )   s e a r c h   f o r   un o c c upi e s pe c t r u m   b a n ds   dy n a m i c a l l y   a n d   a c c e s s   t h e m   t e m po ra ri l y   fo r   w i r e l e s s   c o m m uni c a t i o n s .   S U s   m us t   v a c a t e   t h e   s pe c t r u m   b a n d   w h e n e v e r   p r i m a r y   us e r s   (P U s s t a r t   us i n g   t h e   b a n d   [4] .   T h e   t e c hn o l o gy   o f   c o gn i t i v e   r a di o   n e t w o r ks   (CR N s i s   t h e   ke y   e n a b l i n g   t e c hn o l o g y   of   D S A   [5].   M i t o l a   [6 ],   w a s   t h e   f i r s t   w h o   i n t r o duc e t h e   t e r m   c o gni t i v e   r a di o   w h i c h   i s   a   n e w   i nn o v a t i o n   t ha t   pe r m i t s   S U s   t ut i l i z e   P U s   un us e l i c e n s e s pe c t r um   b a n ds   t o   i n c r e a s e   t h e   ut i l i z a t i o n   o f   t h e   s c a r c e   f r e que n c y   s pe c t r um .   D u ri n t h e   t ra n s m i s s i o n   pe ri o P U s   h a v e   t h e   ri g ht   t o   p r e - em pt   t h e   S U s   w h e n   P U s   a rr i v e   a t   t h e i c h a nn e l ,   S U s   m us t   c o nt i n ue   i t s   t ra n s m i s s i o a t   a n o t h e r   v a c a n t   c ha nn e l ,   t hi s   p r o c e s s   i n   CR N s   i s   c a l l e Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Spe c t r um   h ando f f   anal y s i s   f or   m ul t i pl e   s e c ondar y   us e r s   i n   c o gni t i v e   ( B an   B ak h t y ar   Mahm u Sh aw k at )   265   s pe c t r um   ha n do ff   [7,   8],   t ha t   i s   p r o v i di n r e l i a b l e   t r a n s m i s s i o n s   f o r   S U s   t h a t   ha v e   b e e n   i n t e rr up t e by   P U s ,   a n h e l pi n t h e m   t o   c o n t i n ue   t h e i r   u n c o m pl e t e t ra n s m i s s i o n   w h i c h   c a n   m i ni m i z e   t h e   pe r f o r m a n c e   de gr a da t i o du ri n g   s pe c t r u m   h a ndo ff   by   pr ov i di ng  s m o o t h   a n d   f a s t   s w i t c h i n g   [9] .     S pe c t r um   h a ndo ff   s c h e m e s   i n   CR N   c a b e   c l a s s i f i e i nt o   s w i t c h i n g   a n d   n o n - s w i t c h i n g   h a ndo f f .   F i gu r e   s h o w s   s pe c t r um   h a ndo ff   s c h e m e s   c l a s s i f i c a t i o n .   In  n o n - s w i t c hi n g   h a ndo ff   s c h e m e ,   w h e n   a   P U   a rr i v e s   a t   i t s   t a rge t   c h a nn e l   t h e   S U   pa us e s   i t s   t ra n s m i s s i o a n d   w a i t s   o n   t h e   s a m e   c ha nn e l   u nt i l   a l l   P U s   f i n i s t h e i r   t ra ns m i s s i o n   a nd  t h e   c ha nne l   b e c o m e s   i d l e   a g a i n   t h e n   t he   S U   r e s u m e s   i t s   u ndo ne   t ra ns m i s s i o n   [1 0] .   B e c a us e   t he   S U   do e s   n o t   c ha ng e   i t s   c ha nne l ,   t he r e   i s   no   de l a y   f o r   c ha nne l   s w i t c hi ng  t he r e f o r e   t h e   ha nd o f f   de l a y   i t he   n o n - s w i t c hi ng   t e c hni q ue   i s   o nl y   t he   t i m e   w hi c t he   s e c o nd a r y   us e s pe nd s   w a i t i ng   o t he   c ha n ne l .           F i gu r e   1 .   S pe c t r um   ha n do f f   s c h e m e s       F o r   t h e   s w i t c h i n ha n do f f   t e c hn i q ue ,   i t   c a n   f urt h e r   b e   c l a s s i f i e i n t o   p r o a c t i v e   s w i t c h i ng    a n r e a c t i v e   s w i t c h i n g.   B a s e o n   t h e   de c i s i o n   t i m e   f o r   s e l e c t i n g   t h e   de s i r e c ha nn e l s   [8] .   I n   s pe c t r um   ha n do ff  of   pr o a c t i v e - de c i s i o n ,   s e c o n da r y   us e r s   pr e pa r e   de s i r e c ha nn e l s   b e fo r e   t h e   b e gi nni n o f   t h e i r   s e ndi n g   i n f o r m a t i o n   b y   r e gul a r l y   m o n i t o r i n a l l   c h a nn e l s   f o r   t h e   pu rpo s e   of   c o l l e c t i n c h a nn e l   i n f o r m a t i o n .   T h e n ,   S U   de c i de s   w h i c h   c ha nn e l   i s   t h e   b e s t   f o r   t h e   n e xt   s pe c t r u m   ha n do ff s   a c c o r di n t o   r e s ul t s   o b t a i n e f r o m   l o ng  ob s e r v a t i o n   pe ri o d.   W h i l e   i n   r e a c t i v e   s p e c t r um   ha n do ff ,   S U   s e a r c h e s   fo r   t a r ge t   c ha nn e l   a f t e r   t h e   i nt e rrupt i o n ,   a f t e r   t h i s   s e a r c t h e   S U   w i l l   c o n t i nue   t h e   i nt e rr u pt e t r a n s m i s s i o n   o o n e   o f   t h e   t a r ge t   c ha nn e l s .   In  t h e   l i t e ra t u r e ,   m o s t   o f   t h e   e xi s t i n g   w o r ks   ha v e   us e M / G / p ri o r i t y   que ue i n m o de l   t o   m o de l   s pe c t r um   h a ndo ff .   In   [11 - 14 t h e   a ut h o r s   h a v e   c o n s i de r e o n e   que ue   fo r   p r i m a r y   us e r s   a nd  o n e   que ue   f o r   s e c o n da r y   us e r s .   A l l   t y pe s   of   S U s   w a i t s   i n   t h e   s a m e   que ue   a n h a v e   t h e   s a m e   p r i o ri t y .   H ow e ve r ,   t h e   s a m e   pri o r i t y   i s   gi v e n   t o   a l l   S U s   i n   t h e   u n i t a r y   m o de l .   T h i s   m a ke s   t h e   que ue i n m o de l   i n a p p r o pri a t e   fo r     t h e   n e t w o r ks   t ha t   a r e   ha v i ng  de l a y - s e n s i t i v e   a ppl i c a t i o n s .   T h e   di f fe r e nt   w i r e l e s s   c o m m u n i c a t i o n   s e r v i c e s ,   ha v e   di ffe r e nt   de l a y   r e qui r e m e nt s .   If   a l l   S U s   t y p e s   h a v e   t h e   s a m e   p r i o r i t y   t o   a c c e s s   t h e   c h a nn e l s   w i t h o ut   di f fe r e nt i a t i o n ,   t h e n   t h e   pe r f o r m a n c e   o s o m e   de l a y - s e n s i t i v e   s e r v i c e s   m i ght   n o t   b e   a c h i e ve w h i l e   s o m e   de l a y - i n s e n s i t i v e   s e r v i c e s   m i g h t   b e   e nha n c e i n d i f f e r e n t l y .     In   [15 - 18 t h e   a ut h o r s   di v i d e   t h e   S U s   t o   m ul t i pl e   c l a s s e s   a c c o r di n t o   t h e i r   pr i o r i t y .   T h e   qu e u e     of  h i gh e s t   pr i o r i t y   i s   fo r   P U s   a n t h e r e   i s   N   n um be r   of  qu e ue s   fo r   N   Cl a s s e s   of  S U s .   In   [17,   18 P U s   h a v e   t h e   h i g h e s t   pr i o r i t y   a n c a n   pr e - e m pt s   S U s ,   S U s   t h a t   a r e   h a v i n h i gh e r   p r i o r i t i e s   c a n   pr e - e m pt   t h e   t r a n s m i s s i o n s   of   S U s   w i t h   l ow e r   pr i o r i t i e s .   H ow e ve r ,   t h i s   q ue u e i n m o d e l   m i gh t   c a u s e   de t e r i o r a t i o n   i n   t h e   t o t a l   t r a n s m i s s i o n   d e l a y   ove r   C R N s   be c a u s e   of  ove r l y   f r e q ue n t   s p e c t r um   h a n doff  w h i l e   i n   [1 5,   16 t h e   S U s   c a n n o t   i n t e r r upt   t h e   o n g o i n t r a n s m i s s i o n   of   o t h e r   S U s   of   l ow e r   c l a s s e s   s o   a s   t o   pr e ve n t   m ul t i pl e   i n t e r r upt i o n   fo r   l ow e r   pr i o r i t y   S U s .   A l t h o ugh   t h e   m ul t i c l a s s   m o d e l   c a n   s o l ve   t h e   pr ob l e m   of   d e l a s e n s i t i ve   n e t w o r k s   by   a s s i gn i n h i gh e r   p r i o r i t y   t o   t h e   S U s   w i t h   d e l a y   s e n s i t i ve   s e r v i c e   ove r   S U s   w i t h   de l a i n s e n s i t i ve   s e r v i c e s   b ut ,   bot h   t h e   un i t a r y   m o d e l   a n t h e   m u l t i c l a s s   m ode l   t h a t   h a v e   be e n   m e n t i o n e d n ot   a s s i gn   pr i o r i t y   t o   i n t e r r upt e u s e r s   ove r   un i n t e rr upt e u s e r s .   M ul t i pl e   s p e c t r um   h a n do ffs   w i l l   s e ve r e l de gr a d e   t h e   i n t e r r upt e us e r s   '   Q oS   be c a us e   i t   i n c r e a s e s   t h e   h a n doff  d e l a y   a n ove r a l l   s e r v i c e   t i m e .   A s s i gn i n h i gh e r   p r i o r i t y   t t h e   i n t e r r upt e d   us e r s   ove r   n e w l y   a r r i v i n un i n t e r r upt e u s e r s   c a n   m i n i m i z e   t h e   a ve r a ge   s e r v i c e   t i m e   a n s h ow   s i gn i f i c a n t   p e r fo r m a n c e   ga i n s .     I [ 9 ,   19 t he r e   a re   t hre e   p ri o ri t y   c l a s s e s .   T h e   hi g h e s t   p ri o ri t y   i s   a s s i g ne d   t o   P U s ,   t h e   n e x t   p ri o ri t y   i s   a s s i g n e t o   t h e   i nt e rru p t e S U s ,   a nd  t h e   l a s t   p ri o ri t y   i s   a s s i g n e t o   t h e   n o n - i nt e rru p t e S U s .   T h e   s e c o nd  p ri o ri t y   que ue   i s   s i m p l y   a   f e e db a c k   q ue ue   t ha t   i nt e rru p t e d   S U s   r e t u rn  t o   t ha t   q ue ue .   H o w e v e r   t hi s   m o de l   a s s u m e s   a   u ni t a r y   c l a s s   o f   S U   a nd   t h e re f o r e   do e s   n o t   t a ke   i nt o   a c c o u nt   t h e   di f f e r e nt   de l a y   r e q u i r e m e nt s   o f   S U s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2 502 - 47 52   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   1 O c t o b e r   20 20  :   2 64   -   27 4   266   M ul t i pl e   i n t e rr up t i o n   i n   t h e   m i ddl e   o f   t h e   t r a n s m i s s i o n   o f   a   S U ,   w i l l   i n c r e a s e   t h e   da t a   de l i v e r y   t i m of   t h e   S U   w h i c h   l e a ds   t o   de c r e a s e   of   Q o S   f o r   S U s   t h e r e f o r e ,   s pe c t r u m   us a ge   b e h a v i o r s   i n   CR N s   n e e t o   be   a n a l y z e t o   m i n i m i z e   S U s   h a n do f f   d e l a y .   In   o r de r   t o   m i ni m i z e   a n d   c ha r a c t e r i z e   m u l t i pl e   h a ndo ff   de l a y ,   M / G / que ui n g   m o de l   o f   m i xe P R P / N P R P   i s   pr o po s e i n   t h i s   pa pe r.   I t h e   p r o po s e que ui n m o de l   t h e   S U s   a r e   di v i de i n t o   t w o   c l a s s e s .   S U s   w i t de l a y   s e n s i t i v e   s e r v i c e s   a s s i gn e hi g h e r   p ri o ri t y   c l a s s   t h a S U s   w i t de l a y   i n s e n s i t i v e   s e r v i c e s .   F urt h e rm o r e ,   t h e   m o de l   a s s i g ns   hi g h e r   p ri o r i t y   fo r   t h e   S U s   t ha t   ha v e   b e e n   i n t e rr up t e o ve r   u n i nt e rrupt e S U s   fo r   e a c h   c l a s s   o f   S U   t o   de c r e a s e   t h e   h a ndo ff   de l a y   of   t h e   S U s   t h a t   e xpe r i e n c e   m ul t i p l e   i nt e rr upt i o n s .         2.   P R O P O S ED   S Y S TEM   M O D E L   In   t h e   p r o po s e m o d e l ,   t h e   CR N   i s   a s s um e t o   b e   a   t i m e - s l o t t e s y s t e m   [11]  w h i c h   m e a n s   e a c h   us e r ' s   da t a   i s   di v i de i n t o   t i m e   s l o t s   of  e qua l   s i z e s .   E a c h   t i m e   s l o t   c o n s i s t s   of   t w o   pa r t s   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   2.   T h e   f i r s t   pa rt   o f   t h e   t i m e   s l o t   pe r f o r m s   s pe c t r u m   s e n s i n g   w h i l e   t h e   o t h e r   p a r t   i s   f o r   t ra n s m i t t i ng  d a t a .     In   t h e   f i r s t   p a r t ,   t h e   S U   pe r i o di c a l l y   m o n i t o r s   t h e   c ha nn e l ,   w h e n   i t   s e n s e s   t h a t   t h e   c u rr e nt   c ha nn e l   i s   n o t   b us y ,   t h e n   i n   t h e   s e c o n pa r t   t h e   t r a n s m i s s i o n   w i l l   c o m m e n c e   w hi l e   t h e   p r o c e dur e   of   s pe c t r um   ha n do f f   m us t   be   a c hi e v e i f   t h e   S U   s e n s e s   t ha t   t h e   c ha nn e l   i s   b us y   [9].             F i gu r e   2 .   T h e   s t r uc t u r e   o f   t h e   t i m e   s l o t s   o f   t h e   s e c o n da r y   n e t w o r ks       In  t h e   p r o po s e s y s t e m   m o de l ,   a c c e s s   po i n t s   a r e   s ugge s t e f o upl i n k   a n d   do w n l i nk  f o r   P U s   a n S U s   t o   c o m pe t e   fo r   s pe c t r um   c ha nn e l s   ut i l i z a t i o n.   T h e   s ugge s t e m o de l   c o m pr i s e s   of   t w o   c h a nn e l s   t ha t   a r e   i n de pe n de n t   o f   e a c h   o t h e r .   T h e   c h a nn e l s   a r e   m o de l l e us i n g   M / G / 1   que ui n g   t h e o r e m   b a s e o n   (P R P / N P R P )   a s   i l l us t r a t e i n   F i g u r e   3.   E a c h   o f   t h e   w i r e l e s s   c h a nn e l s   c o n s i s t s   o f   f i v e   pr i o r i t y   qu e ue s .   T h e   que ue   of   h i g h e r   pri o r i t y   i s   de di c a t e f o r   P U s ,   a n t h e   r e s t   que ue s   a l l o c a t e t o   S U s .   T w o   qu e ue s   a r e   fo r   n e w   a rr i v i n S U s     of   t w o   c l a s s e s ,   t h e   f i r s t   c l a s s   o f   S U   fo r   de l a y   s e n s i t i v e   s e r v i c e s   a n t h e   s e c o n c l a s s   of   S U   i s   f o r   de l a y   i n s e n s i t i v e   s e r v i c e s ,   a nd  t h e   t w o   r e s t   que ue s   a r e   f o r   i nt e rr upt e S U s   fo r   e a c h   c l a s s   o f   S U .   F o r   s i m pl i c i t y ,     t h e   que ue s   a r e   pe r f o r m e w i t i n f i ni t e   l e n g t h.     In   t hi s   m o de l ,   P U s   c a n   i nt e rrupt   t h e   o n go i n t ra n s m i s s i o n s   of   S U s   s o   t h a t   t h e   i nt e r a c t i o n   b e t w e e n   t h e m   i s   P R P .   It   i s   a s s u m e t h a t   S U s   c a n ‟t   i nt e rrupt   e a c h   o t h e r   t o   a v o i f r e que n t   s pe c t r u m   ha n do ff   f o r   S U s   w i t h   l o w e r   p r i o r i t i e s   w h i c h   m e a n s   t ha t   t h e   i n t e r a c t i o n   b e t w e e n   S U s   i s   N P R P .   Cl a s s   S U   (S U 1)  h a s   hi g h e pri o r i t y   t h a c l a s s   S U   (S U 2)  a nd  i nt e rr upt e S U s   fo r   e a c h   c l a s s   h a s   hi g h e r   p ri o ri t y   t ha n   t h e   n e w   a rr i v i n g   S U   (un i nt e rr upt e S U s ).   F o us e r s   o f   t h e   s a m e   t y pe   i t h e   s a m e   que ue   t h e   s e que n c e   o f   t h e   c h a nn e l   a c c e s s   i s   f i r s t   c o m e   f i r s t   s e r v e (F CF S ).   T hr o ugh o ut   S U   t ra n s m i s s i o n   i t   m a y   e n c o un t e r   m u l t i pl e   i nt e rrupt i o n s   f r o m   P U s .   T h e   u n f i ni s h e t ra n s m i s s i o o f   S U s   t h a t   ha v e   b e e n   i n t e rr u pt e c a b e   r e s um e i n s t e a d   o f   r e t ra n s m i s s i o of   t h e   w h o l e   c o n n e c t i o n .   A s s um i n t h e   pri m a r y   us e r s   P U s   a n b o t h   1s t   a n 2 n s e c on d a r y   us e r s   c l a s s e s   S U a n S U r e a c h   a t   t h e i t a r ge t   c ha nn e l   k   i a c c o r da n c e   w i t P o i s s o n   p r o c e s s e s   of   m e a r a t e s                       a n d             r e s pe c t i v e l y ,     a n d   t h e i m e a s e r v i c e   t i m e   t ha t   i s   ge n e r a l l y   di s t r i b ut e d   a r e     [       ] ,     [         ]   a nd     [         ] .   W h e t h e   us e r s   a rr i v e   a t   a   b us y   c h a nn e l   t h e y   w i l l   h a v e   t o   w a i t   i n   t h e i r   que ue s   t i l l   t he   c h a nn e l   b e c o m e s   i dl e .   T h e   i n t e rr up t e S U s   a r e   r e p r e s e n t e d   by   S U   w i t     i nt e rrupt i o n s   (       a nd   w i l l   r e a c h   a t   t h e i de s i r e c h a nn e l   w i t a c c o r da n c e   t o   P o i s s o n   p r o c e s s   t oo   of   m e a ra t e s                 a n d                 f o r   1s t   a n d   2 nd  s e c o n da r y   us e r s   c l a s s e s   r e s pe c t i v e l y     a n m e a n   s e r v i c e   t i m e   o f     [             ]   a n d     [               ] .   S U s   pa r a m e t e r s   w i t z e r o   i n t e rr up t i o n s   (i = 0)   a r e   de n o t e w i t h                           [         ]   a nd     [         ] .   W h e n   S U   i s   i nt e rrupt e a nd  c h o s e   t o   s t a y   a t   i t s   c h a nn e l ,   i t l l   b e   put   a t   t h e   h e a o f   t h e   i n t e rr u pt e S U   que ue   of   i t s   c l a s s   b ut   i f   i t   c h o s e   t o   c h a nge   t h e   c h a nn e l ,   i t   w i l l   b e   put   a t   t h e   t a i l   o f   t h e   i nt e rrupt e S U   que ue     of   i t s   c l a s s .   F i gu r e   s h o w s   t h a t   t h e   p r i m a r y   us e r   i s   t r a n s m i t t i ng  o ve r   c ha nn e l   K ' ,   w h i l e   a t   c h a nn e l   K   a   S U     of   c l a s s   pr i o ri t y   i s   t ra n s m i t t i n w h e n   a   P U   r e a c h e s   a n i n t e rr up t s   t h e   S U ,   t hi s   S U   w i l l   e i t h e r   s w i t c h   t o   c h a nn e l   K '   t ha t   i s   a p pe a r e by   t h e   y e s ‟  b r a n c h   w hi c h   c o m e s   a f t e r   t h e   „s w i t c h   b o i n   F i gu r e   3 ,   i t   w i l l   b e   pl a c e a t   t h e   t a i l   o f   t h e   i n t e rr up t e S U qu e ue   (IS U qu e ue ).   O r   i t   w i l l   s t a y   a t   t h e   c urr e nt   c ha nn e l   t ha t   a ppe a r e b y   t h e   „N O   b r a n c a nd  i t   w i l l   b e   pl a c e a t   t h e   h e a o f   t h e   i n t e rr up t e S U que ue   (IS U que ue ).   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       Spe c t r um   h ando f f   anal y s i s   f or   m ul t i pl e   s e c ondar y   us e r s   i n   c o gni t i v e   ( B an   B ak h t y ar   Mahm u Sh aw k at )   267       F i gu r e   3 .   M i xe P R P / N P R P   que ue i n g   m o de l   f o r   s pe c t r um   ha n do f f   s c h e m e s       T o   e a s e   t h e   p r e s e nt   a n a l y s e s ,   t h e   f o l l ow i n a s s um pt i o n s   a r e   c o n s i de r e d   [11] :   a)   T h e   p r i m a r y   us e r s   a r e   p r e a s s i g n e w i t h   a   t a rge t   c ha nn e l   o r   de f a ul t   c ha nn e l .   A l s o ,   s pe c t r u m   de c i s i o a l go ri t hm s   s e l e c t   a   t a r ge t   c h a nn e l   f o r   e a c h   s e c o n da r y   us e r .   b)   S U s   c a n   s e n s e   a n d   de t e c t   t h e   p r e s e n c e   o f   P U s   pe r f e c t l y .   c)   A t   e a c h   c h a nn e l ,   o nl y   o n e   us e r   i a   t i m e   c a t ra n s m i t   i t s   d a t a .       3.   M O D E A N A L Y S I S     In   t h e   p r e s e n t   p a r t ,   a   m a t h e m a t i c a l   f ra m e w o r fo r   t h e   h a ndo ff   de l a y   a n a v e r a ge   e xt e n de da t a   de l i v e r y   t i m e   f o r   S U s   i s   e v a l ua t e a n a n a l y z e t ha t   i s   c o n s i de r e a s   a e s s e n t i a l   m e a s u r e   o f   pe r f o r m a n c e   o f   S U s   t r a f f i c .   T h e   u t i l i z a t i o f a c t o r s   o f   P U s   a n d   S U s   a r e   r e s pe c t i v e l y   d e f i n e a s   [ 11,   20] :                       [       ]     (1)                                   [             ]   (2)                                   [             ]   (3)     A n d   t h e   o ve r a l l   s y s t e m   ut i l i z a t i o i s   de s c r i b e by :                                                                             (4)     w h e r e           i s   t h e   m a x i m u m   num b e r   o f   i n t e rr up t i o n s .   F o s i m pl i c i t y ,   i t   i s   a s s u m e t ha t   a l l   t h e   c ha nn e l s   ha v e   t h e   s a m e   pa ra m e t e r s   a n d   t h e y   a r e   i de n t i c a l .   S o ,   t h e   n o t a t i o n   ( k)  c a b e   dr o ppe i a l l   s y s t e m   pa r a m e t e r s :                                                                     (5)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2 502 - 47 52   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   1 O c t o b e r   20 20  :   2 64   -   27 4   268   T h e   s y s t e m s   s t a b i l i t y ‟s   i m po rt a nt   a n d   s uf f i c i e n t   c o n di t i o n s   a re :             ,         < 1 ,   (                                 (                         )             3. 1 .     C al c u l ati o n s   o th e   h an d o ff  d e l a y   S U   c o n n e c t i o n‟s   h a ndo ff   de l a y   i s   t h e   d u r a t i o f r o m   w h e S U s   t r a n s m i s s i o i s   i nt e rr u pt e t i l l   i t   i s   r e s um e a g a i n.   D e f i n e   E [   ]   a s   t h e   ha n do ff   de l a y   fo r   S U s .   E a c t i m e ,   a n   i n t e rr up t i o n   o c c ur s ,   t h e   S U   w i l l   ha v e   t o   de c i de   t o   r e m a i a t   t h e   c u rr e n t   c h a nn e l   o r   t o   s w i t c h   t o   o t he r   c h a nn e l s   s o ,   t h e   c u m ul a t i v e   h a n do f f   de l a y   w i l l   b e   b a s e o n   s e l e c t i ng  t h e   de s i r e c h a nn e l   s e que n c e .   T h e   ha ndof f   d e l a y   i n   t hi s   t h e s i s ,   w i l l   b e   de r i v e b a s e o n   t h e   de s i r e c ha nn e l   s e que n c e   i de nt i f i e i t h e   s t a n d a r d   o f   IE E E   802 . 22  w i r e l e s s   r e g i o n a l   a r e a   n e t w o r (W R A N [21] ;   t h e   s w i t c hi n c a s e   a n d   t h e   n o n - s w i t c hi n g   c a s e     3. 1 . 1.   S w i t c h i n c as e   (a l w ays   c h an ge   s tr ate g y):   In  t hi s   s t ra t e gy ,   a f t e r   e a c h   i n t e rr up t i o t h e   S U   c h o o s e s   t o   s w i t c h   t o   a n o t h e r   c h a nn e l   a nd  w a i t   i   t h e   t a i l   o f   t h e   i n t e rr up t e que ue   of   i t s   pri o r i t y   of   t h e   n e w   c ha nn e l   a nd  w i l l   b e   r e s um e a f t e r   a l l   t h e   que ue hi g h   p r i o ri t y   P U s ,   S U s   of   h i g h e r   p ri o ri t y ,   i n t e rr up t e S U s   of   i t s   p r i o r i t y   pr e s e nt   i n   t h e   que ue   a h e a o f   h i m ,   n e w   a rri v i n P U s   a n n e w   a rri v i n S U s   of   h i g h e r   p ri o r i t y   a rri v e i t h e   w a i t i n t i m e   o f   t h i s   S U   f i n i s h   t h e i r   t r a n s m i s s i o n s .   L e t   E [     ]   b e   t h e   t h e   a v e r a ge   w a i t i ng  t i m e   o f   S U s   i t h e   c h a ngi n g   a pp r o a c h,   t h e t h e   h a ndo ff  de l a y   E [   ]   i t hi s   s t ra t e gy   w i l l   b e   t h e   s um   o f   t h e   w a i t i n g   t i m e   ( E [     ] a n t h e   s w i t c h i ng  de l a y   (     ).     T h e   h a ndo ff   de l a y   f o r   c l a s s   1   S U   (S U 1)  a nd  c l a s s   S U   (S U 2)  c a n   b e   e xp r e s s e r e s pe c t i v e l y   a s :     E [       ]     [         ]         a n d   E [       ]     [         ]           (6)     E [         ]   i s   t h e   a v e r a ge   w a i t i n t i m e   o f   c l a s s   S U   (S U 1)  a nd  c a n   b e   c a l c ul a t e b a s e o n   M / G / que ue   a n a l y s i s   [22 ,   23]   a s   :       [         ] =   [     ]       [     ]     [     ]       [           ]     [           ]               +       [         ]     [     ]   (7)       [     ]       [     ]     [     ]       [           ]     [           ]                 i s   Q ue ue P U s   a n d   i nt e rrupt e S U 1s   a h e a d   o f   h i m   i IS U 1   que ue       [         ]     [     ]   i s   n e w   a rr i v i n g   P U s     T h e   f i r s t   t e rm   i n   (7)   r e pr e s e nt s   t h e   m e a n   r e s i du a l   s e r v i c e   t i m e   o f   t h e   us e r   p r e s e n t l y   b e i n s e r v e a t   t h e   t i m e   t h a t   t h e   i nt e rr upt e S U   r e a c h e s   a t   t h e   c h a nn e l .   T h e   us e r   t ha t   i s   s e r v e c ur r e n t l y   m a y   be     a   P U   o r   S U   of   a n y   c l a s s   a s   i n   t h e   p r o po s e m o de l   S U s   c a nn o t   p r e e m pt   e a c h   o t h e r .   T h e   s e c o n t e rm     a n t h e   t hi r t e rm   a r e   f o r   t h e   a c c um u l a t i v e   w a i t i n g   t i m e   t h a t   i s   p r o duc e by   t h e   P U s   f r o m   P U s   que u e     a n i nt e rr up t e S U 1s .   T h e   fo ur t h   t e r m   o f   t h e   e qua t i o n   i s   f o r   t h e   a c c um u l a t i v e   w a i t i n t i m e   r e s ul t e f r o m     t h e   n e w l y   a rr i v e P U s   t h a t   i s   a rr i v i n g   i n   t h e   pe r i o o f   E [         ] .   T he   m e a n   r e s i du a l   s e r v i c e   t i m e   E [     ]   c a n   b e   e xpr e s s e a s   [ 22,   24] :     E [     ]                 E [       ]   +                         [             ]                 +                         [             ]                 (8)     T h e   f i r s t   t e rm   o f   (8)  r e pr e s e nt s   t h e   r e s i du a l   s e r v i c e   t i m e   f or   t h e   P U   a nd  t h e   s e c o n t e rm   a n t h i rd  t e rm s   r e p r e s e nt   t h e   r e s i du a l   s e r v i c e   t i m e   f o S U a n d   S U w i t     i nt e rr up t i o n s   r e s pe c t i v e l y ,   w h e r e   E [       ]   i s   t h e   s e c o n m o m e nt   o f   t h e   s e r v i c e   t i m e   f o r   P U ,     [             ]   a nd    [             ]   a r e   t h e   s e c o n m o m e n t     of   m e a n   s e r v i c e   t i m e   o f   S U a nd  S U r e s pe c t i v e l y .     N ow ,   o n e   c a de r i v e   t h e   s e c o n t e rm   o f   (7).   E [     ]   i s   t h e   a v e r a ge   n um b e o f   P U s   t h a t   a r e   q ue ue us i n l i t t l e ‟s   l a w :     E [     ]           [     ]     (9)     w h e r e     [     ]   i s   t h e   a v e r a ge   w a i t i n g   t i m e   o f   t h e   P U   c o nn e c t i o n s ,   w h i c i s   i s   t h e   pe ri o f r o m   t h e   t i m e   t h a t     a   P U   c o n n e c t i o n   a rri v e s   a t   t h e   hi g h -   p r i o ri t y   que ue   of   i t s   de f a ul t   c ha nn e l   u nt i l   i t   ge t s   t h e   o ppo r t u n i t y   t t r a n s m i t   i t s   d a t a .   H e n c e ,   i t   f o l l o w s   t ha t :         [     ]       [     ]       [     ]     [     ]     (10)     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       Spe c t r um   h ando f f   anal y s i s   f or   m ul t i pl e   s e c ondar y   us e r s   i n   c o gni t i v e   ( B an   B ak h t y ar   Mahm u Sh aw k at )   269   w h e r e     [     ]   i s   t h e   a v e r a ge   r e s i du a l   s e r v i c e   t i m e   r e s ul t i n g   f r o m   o n l y   t h e   P U   c o n n e c t i o n s   a s   P U   s   ha v e   pr e e m p t i v e   pr i o r i t y   a n c a n   i n t e rr u pt   t h e   o ngo i n t r a n s m i s s i o n   o f   S U s .   T h e   s e c o n t e rm   o f   (10)  i s   fo r   t h e   t o t a l   w o r kl o a o f   P U   c o n n e c t i o n s   i t h e   P U   que ue .     [     ]   c a b e   e xpr e s s e a s :       [     ]               E [       ]     (11)     S ub s t i t ut i ng  (9 a n d   (11)   i nt o   (10)   t h e (10)   b e c o m e s :     E [     ]     [     ]               [     ]             [       ]                   (12)     a n d       E [     ]             [       ]                       (13)     N e xt ,   a c c o r di n g   t o   l i t t l e ‟s   l a w ,   o n e   c a o b t a i n :       [           ]                 [         ]   (14)     F i na l l y   s ubs t i t ut i n g   (13)   a nd  ( 14)  i n t o   ( 7)  a n d   i t   b e c o m e s :     E [         ]   =     [     ]           [       ]                     [     ]                                         (15)     F o r   S U 2,   t h e   a v e r a ge   w a i t i ng  t i m e   o f   S U c a n   b e   c a l c ul a t e i n   t h e   s a m e   w a y   a s   o f   S U b ut   i t   i s   m o r e   c o m pl e b e c a us e   S U h a s   h i g h e r   p r i o ri t y   t ha n   S U a nd  S U w i l l   n o t   b e   a b l e   t o   us e   t h e   c ha nn e l   u nt i l   a l l   of   t h e   P U s   a nd  S U 1s   f i ni s h   t h e i r   c o nn e c t i o n s .   It   c o ul b e   e xpr e s s e a s :     E [         ] =E [     ] +E [     ]     [     ] +     [           ]     [           ]               +E [       ]     [       ]   +   [           ]     [           ]                 +         E [         ]     [     ]                   [         ]     [           ]                 (16)     T h e   f i r s t   a n s e c o n t e rm s   o f   (16)  a r e   t h e   s a m e   a s   t h o s e   o f   (7)  t ha t   ha v e   be e n   e xpl a i n e d.   W hi l e   t h e   t h i r d ,   f o ur t h   a n f i f t h   t e r m s   r e p r e s e nt   t h e   a c c um u l a t i v e   w a i t i n t i m e   p r o duc e by   i n t e rr upt e S U 1s ,   a nd  uni n t e rr up t e S U 1s   t h a t   a r e   que ue a nd  i nt e rru pt e S U 2s   pr e s e n t   a h e a o f   h i m   i n     t h e   IS U que ue   r e s pe c t i v e l y .   T h e   s i x t h   a n s e v e n t h   t e rm s   a re   fo r   t h e   a c c um ul a t i v e   w a i t i n g   t i m e   p r o duc e b y   t h e   n e w l y   a rri v i n g   P U s ,   i nt e rrupt e a n d   u ni n t e rr up t e S U 1s   a rri v i ng  i n   t h e   pe r i o o f   E [         ] .   S ub s t i t ut i n (13)  a n d   (14)   i nt o   (16)   a nd  us i n l i t t l e ‟s   t h e o r e m   y i e l ds :     E [         ] =     [     ]           [       ]                     [     ]                               [         ]             [         ]                                                                 (17)     N e xt ,   s ub s t i t ut i ng  ( 8)  a n d   (15)   i (1 7)  p r o duc e s :       E [         ] (   [     ]           [       ]                     [     ] ) (                 ) (                                   ) (                                                             )     (18)       N ow ,   s ub s t i t ut i n g   (15)  a n ( 18)  i n t o   (6)  t h e   h a n do f f   de l a y   for   S U a n S U o f   t h e   p r o po s e s y s t e m   m o de l   f o r   t h e   a l w a y s   c h a nge   s t ra t e gy   c a n   b e   o b t a i n e d:       E [       ]     [     ]           [       ]                     [     ]                                             (19)     a n d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2 502 - 47 52   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   1 O c t o b e r   20 20  :   2 64   -   27 4   270   E [       ]   (   [     ]           [       ]                     [     ] ) (                 ) (                                   ) (                                                             )           (20)     3. 1 . 2.   N o n -   s w i tc h i n g   c as e   (al w a ys   s tay   s tr a te gy )   In  t hi s   c a s e ,   t h e   S U   c o n n e c t i o a f t e e a c h   i nt e rr upt i o s e l e c t s   t o   s t a y   a t   i t s   de f a ul t   c ha nn e l .   I   t h e   n o n - s w i t c hi n g   c a s e   t h e r e   i s   n o   s w i t c hi n g   (t s = 0)  s o ,   t h e   ha n do f f   de l a y   i s   j us t   t h e   w a i t i n g   t i m e   i a   que ue .   If     [       ]   i s   de f i n e a s   t h e   w a i t i ng  t i m e   o f   S U a n d     [       ]   a s   t h e   w a i t i ng  t i m e   of   S U i t h e   s t a y i n g   c a s e   t h e n :         [       ]   [       ]     [       ]   [       ]     (21)     B a s e o n   M / G / q ue ue   a n a l y s i s ,   t h e   w a i t i n g   t i m e   f o r   S U c a b e   c a l c ul a t e a s :       [       ]     [     ]           [       ]     [     ]     (22)     T h e   f i r s t   t e rm   i (2 2)  i s   f o r   t h e   m e a n   s e r v i c e   t i m e   o t h e   p ri m a r y   us e r   t ha t   i s   t h e   r e a s o   of   t h e   i n t e rr up t i o n,   a n d   t h e   s e c o n p a r t   o f   t h e   e qua t i o s h o w s   t h e   c um ul a t i v e   w a i t i n t i m e   r e s ul t e f r o m   t h e   n e w   a rr i v a l   o f   pri m a r y   us e r s   a rri v i n i t h e   pe r i o o f   E [       ] .   S o l v i n ( 22)   y i e l ds :       [       ]     [     ] (         )     (23)     A n d   t h e   i nt e rr u pt e S U   o f   c l a s s   w a i t i n g   t i m e   [       ]   i s   o b t a i n e d   a s :       [       ]       [     ]           [       ]     [     ]                             [       ]     [           ]     (24)     T h e   f i r s t   a n s e c o n t e rm   o f   (24)  a r e   t h e   s a m e   a s   t h o s e   of   (22),   t h e   t hi r t e rm   r e pr e s e nt s   t h e   c um ul a t i v e   w o r kl o a t h a t   h a s   b e e n   r e s ul t e f r o m   n e w   a rri v a l s   o t h e   i n t e rr up t e S U c o n n e c t i o n s   a nd  uni n t e rr up t e S U c o nn e c t i o n s   a rr i v i n g   du ri n g     [       ] .   S o l v i n ( 24)  pr o duc e s :       [       ]         [     ]                                          (25)     T h e n,   t h e   ha n do f f   de l a y s   fo r   S U a n S U i t h e   a l w a y s   s t a y   c a s e   a r e :       [       ]     [     ] (         )     (26)     [       ]       [     ]                                           (27)     3. 2 .   Th e   e x te n d e d   d ata   d e l i v e r y   t i m e     T h e   a v e r a ge   e xt e n de da t a   de l i v e r y   t i m e   i s   t h e   t i m e   du r a t i o n   b e t w e e n   t h e   b e gi nni n o f   t r a n s m i t t i n g   da t a   a n f i n i s h i ng  t h e   w h o l e   t r a n s m i s s i o n,   t hr o ug h   w h i c h   m ul t i p l e   i nt e rrupt i o n s   m a y   h a ppe n.   T h e   a v e r a ge   de l i v e r y   t i m e   of   t h e   da t a   o f   a   S U   w h o   h a s   e xpe r i e n c e m ul t i pl e   i n t e rr up t i o n s   t hr o ug h o ut   i t s   t r a n s m i s s i o pe r i o c a b e   c a l c ul a t e a s   [11] :       [   ]     [   |       ]                                  (28)     w h e r e   N   i s   t h e   t o t a l   num b e o f   i nt e rrupt i o n s   o f   t h i s   S U .   T h e   e xt e n de da t a   de l i v e r y   t i m e   fo r   t hi s   S U   i n c l ude s   t h e   s e rv i c e   t i m e   of   t h e   s e c o n da r y   us e r   a n t h e   a c c um ul a t i v e   de l a y   c a us e by   m ul t i pl e   ha n do f fs .   T h e   c o n di t i o n a l   m e a o f   t h e   e xt e n de d a t a   de l i v e r y   t i m e   fo r   t h e   r e ga r de d   S U   gi v e n   t h e   e v e n t   N   =   n   c a b e   e xpr e s s e a s   [ 11]:       [   |       ]       [     ]       [   ]                   (29)     w h e r e   D   i s   t h e   h a ndo ff   de l a y   o f   t h e   r e ga rde S U   fo r   t h e   i t h   i n t e rr up t i o n .   L e t         b e   t h e   p r o b a b i l i t y   t h a t   a   S U   w h o   h a v e   e xpe r i e n c e i n t e rr u pt i o n s   i s   i nt e rrupt e a ga i n .   T h e   p r o b a b i l i t y   of   e xpe r i e n c i ng  n   t i m e s   o i n t e rr up t i o by   t hi s   S U   c a n   b e   de ri v e a 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       Spe c t r um   h ando f f   anal y s i s   f or   m ul t i pl e   s e c ondar y   us e r s   i n   c o gni t i v e   ( B an   B ak h t y ar   Mahm u Sh aw k at )   271                                                  (30)     w h e r e                 [     ]   f r o m   [11] .     F i na l l y   s ubs t i t ut i n g   (29)   a nd  ( 30)  i (28)   y i e l ds :       [   ]       [     ]     [     [   ]                                       ]                   (31)     w h e r e     [   ]   {   [     ]                              [       ]                                            }       A s   s h o w n   i n   (31 c a n   b e   r e w r i t t e n   f o r   c l a s s   o n e   S U   (S U 1)  fo r   t h e   s t a y   c a s e   a n c ha n ge   c a s e   r e s pe c t i v e l y   a s :       [                ]       [       ]     [     [       ]                                                   ]                   (32)       [                     ]     [       ]     [     [         ]                                                         ]                   (33)     W h e r e                         [           ]     S ub s t i t ut i ng  (19 a n ( 26)  i n t o   (32 a n ( 33)  y i e l ds   t h e   e xt e n de da t a   de l i v e r y   t i m e   o f   S U fo r   s t a y   c a s e   a n c ha n ge   c a s e   r e s pe c t i ve l y .   W h i l e   fo r   c l a s s   S U   (S U 2)  t h e   e xt e n de da t a   de l i v e r y   t i m e   fo r   s t a y   c a s e     a n c ha n ge   c a s e   c a b e   e xpr e s s e r e s pe c t i v e l y   a s :       [                ]       [       ]     [     [       ]                                                   ]                 (34)       [                     ]       [       ]     [     [         ]                                                         ]                 (35)     w h e r e ,                         [           ]     S ub s t i t ut i ng  (20)  a n (27)  i n   (34 a n ( 35)  p r o duc e s   t h e   e xt e n de d a t a   de l i v e r y   t i m e   of   S U fo r   s t a y   c a s e     a n c ha n ge   c a s e   r e s pe c t i v e l y .     D e pe n di n o n   t h e   a na l y t i c a l   r e s ul t s ,   S U s   c a n   a da pt i v e l y   d e c i de   w h i c h   t a rge t   c ha nn e l   s e que n c e   i s   b e t t e r   t o   m i n i m i z e   t h e i r   e xt e n de da t a   de l i v e r y   t i m e .   T he r e fo r e ,   a c c o r di n t o   t h e   p r i n c i p l e   of   a da pt i v e   c h a nn e l   s e l e c t i o n,   t h e   a v e ra ge   de l i v e r y   t i m e   o f   t h e   d a t a   c a b e   e xpr e s s e a s :       [   ]             [          ]     [               ]           4.     R ES U LTS   A N D   D I S C U S S I O N     T h e   s ugge s t e m o de l ‟s   pe r f o r m a n c e   i s   e v a l ua t e d   by   us i n t h e   de l a y   pe r f o r m a n c e   m e a s u r e s     a n c o m pa r e i t   w i t h   t h e   m o de l s   i nt r o duc e i n   [11]  a n [1 6].   I n   t h e   e xpe r i m e nt s ,   t h e   du r a t i o n   o f   t i m e   s l o t   t h a t   i s   us e i s   10  m s e c   w h i c h   i s   r e c o m m e n de by   t h e   s t a n d a r o f   IE E E   802. 22 .   It   i s   a s s um e t ha t   P U s     a n S U s   s e r v i c e   t i m e   t o   b e   c o n s i de r e a e xpo n e n t i a l   d i s t r i b ut i o n   w i t S U s   s e r v i c e   t i m e   o f     [        ]   [        ] = 8   (s l o t s / a rri v a l )   a n d   P U   s e r v i c e   t i m e   o f     [     ]        (s l o t s / a rr i v a l ) ,   f urt h e rm o r e   i t   i s   a s s um e d   t ha t          =          =   0 . 0075 .   A   r a nge   f o       a s   [0 ,   0. 0325]   i s   s e l e c t e i o r de t o   c ov e r   a   hi g r a n ge   o f   ut i l i z a t i o n     a n d   t o   s a t i s fy   t h e   s t a b i l i t y   c o n di t i o n         .   I t   i s   c o n s i de r e t h a t   t he   t w o   c h a nn e l s   ha v e   t h e   s a m e   p a ra m e t e r s   a n t h e   c h a nn e l   s w i t c hi n g   de l a y        i s   n e gl e c t e a s   i t   h a s   a   s m a l l   v a l ue   a n d   w e   s e t         =   5 .   In   o rde r   t o   v a l i d a t e   t h e   pr o po s e a n a l y t i c a l   m o de l ,   a   s i m u l a t i o n   e n v i r o n m e nt   i s   s e t   up    s i m i l a r   t o   t h e   m o de l   de s c r i b e i n   S e c t i o n   2 ,   w h e r e   t h e   m o de l   pa r a m e t e r s   a r e   c h o s e n   a s   g i v e n   a b ov e .     A   M A T L A S i m ul i nk  m o de l   ha s   b e e n   de v e l o pe us i n S i m E v e nt s   t o o l bo t h a t   i s   us e i n   m o de l i n a   di s c r e t e   e v e n t   s y s t e m   [25]   F i gu r e   a n s h o w s   a   c o m pa ri s o n   b e t w e e n   a n a l y t i c a l   a n s i m u l a t i o r e s ul t s   f o r   t h e   s t a y   c a s e     a n c h a nge   c a s e   r e s pe c t i v e l y .   F r o m   t h e   g r a p h s   i t   i s   c l e a t h a t   t h e   a na l y t i c a l   a n s i m u l a t i o n   r e s ul t s   a r e   a pp r o xi m a t e l y   t h e   s a m e   w h i c h   v a l i d a t e   t h e   p r o po s e m o de l .   I n   a ddi t i o n   f r o m   t h e   f i gu r e s   w e   c a n   c o n c l ude   t h a t         a n d   t h e   a v e r a ge   e xt e n de d a t a   de l i v e r y   t i m e   f o S U s         [   ]       in c r e a s e   l i n e a rl y .   A s   t h e   a rri v a l   ra t e     of   t h e   P U s   gr o w s ,   t h e   e xt e nde da t a   de l i v e r y   t i m e       [   ]     fo r   S U s   of   bo t h   c l a s s e s   a n f o r   b o t h   s t a y   c a s e     a n d   c ha n ge   c a s e   g r o w s   a l s o .   A s         i n c r e a s e s ,   t h e   c h a n c e   o f   f i n di ng   a i dl e   c ha nn e l   f o r   S U   r e duc e s ,   a l s   t h e   i n t e rrupt i o p r o b a b i l i t y   gr o w s   a n d   t hi s   i n c r e a s e s   t h e   h a nd off   de l a y   a n d   t h e   e xt e n de d   da t a   de l i v e r y   t i m e .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2 502 - 47 52   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   1 O c t o b e r   20 20  :   2 64   -   27 4   272           F i gu r e   4 .   Co m p a r i s o b e t w e e n   t h e   a na l y t i c a l   r e s ul t s   a n s i m u l a t i o n   r e s ul t s   f o r   t h e   s t a y   c a s e   F i gu r e   5 .   Co m p a r i s o b e t w e e n   t h e   a na l y t i c a l   r e s ul t s   a n t h e   s i m u l a t i o r e s ul t s   f o r   t h e   c ha n ge   c a s e       F i gu r e   a n F i gu r e   i l l us t ra t e s   t h e   c o m pa ri s o n   o t h e   e xt e n de da t a   de l i v e r y   t i m e   fo r   t h e   n o n - s w i t c h i n ( a l w a y s   s t a y a nd  s w i t c h i ng  (a l w a y s   c h a n ge s pe c t r u m   ha n d o ff   s t r a t e gi e s   a n t h e   t r a f f i c   a da pt i v e   t a r ge t   c h a nn e l   s e l e c t i o n   p r i n c i p l e   fo r   S U a n S U r e s pe c t i v e l y .   It   i s   s h o w n   t h a t   f o r   t h e   s w i t c h i n c a s e ,   hi g h e r   v a l ue s   o f         w i l l   ra i s e   t h e   p r o b a b i l i t y   o f   h a v i n g   h i g he w a i t i ng  t i m e   f o S U s .   T h e   t ra f f i c   a da p t i v e   c h a nn e l   s e l e c t i o n,   c a n   a pp r o p r i a t e l y   s e l e c t   a   be t t e r   t a rge t   c ha nn e l   a c c o r di n t o   t ra f f i c   c o n di t i o n s .   I n   F i gu r e   i t   i s   s h o w n   t ha t   a   c r o s s   po i nt   o c c ur s   w h e n         i s   e qua l   t o   0. 019 a rr i v a l s   / s l o t ,   w h e r e   t h e   a l w a y s   s t a y   s t r a t e g y   a n a l w a y s   c h a n ge   s t ra t e gy   r e s ul t s   i n   t h e   s a m e   e xt e n de da t a   de l i v e r y   t i m e .   T h e   S U   c h o s e s   t o   s w i t c h   t o   a n o t h e r   c h a nn e l   f o r   l o w e r   v a l ue s   o f         (                  ,   w h i l e   f o r   hi g h e r   v a l ue s   o f                          i t   de c i de s   t o   s t a y   a t   i t s   c h a nn e l .                 F i gu r e   6 .   Co m p a r i s o b e t w e e n   t h e   e xt e nde da t a   de l i v e r y   t i m e   o f   t h e   s t a y   c a s e   a n d   c h a nge   c a s e   o f   S U a s   w e l l   a s   t h e   t ra f f i c   a da pt i v e   t a r ge t   c h a nn e l   s e l e c t i o n   p r i n c i pl e   F i gu r e   7 .   Co m p a r i s o b e t w e e n   t h e   e xt e nde da t a   de l i v e r y   t i m e   o f   t h e   s t a y   c a s e   a n d   c h a nge   c a s e   o f   S U a s   w e l l   a s   t h e   t r a f f i c   a da pt i v e   t a r ge t   c ha nn e l     s e l e c t i o n   p r i n c i pl e       F i gu r e   i l l us t r a t e s   t h e   c o m pa r i s o n   b e t w e e n   t h e   s ugge s t e m o de l   i n   t hi s   t h e s i s   a n t h e   m o de l   pr e s e nt e i n   [16]  f o r   t h e   c h a n ge   c a s e .   T h e   pe r f o r m a n c e   of   t h e   p r o po s e m o de l   i s   b e t t e r   i n   c o m pa ri s o n   w i t t h e   m o de l   p r e s e n t e i n   [1 6]  s i n c e   i t   de c r e a s e s   t h e   e xt e n de d a t a   de l i v e r y   t i m e ,   s pe c i f i c a l l y   fo r   t h e   h i g v a l ue s   of       .   F o r   t h e   s t a y   c a s e ,   t h e   e xt e n de da t a   de l i v e r y   t i m e   o f   t h e   pr o po s e m o de l   i s   a pp r o xi m a t e l y   t h e   s a m e   a s   of   t h e   m o de l   i n   [1 6]  w h e n   t h e   i nt e rrupt e S U   c h o s e s   t o   s t a y   a t   i t s   c ha nn e l ,   i t   w i l l   b e   pus h e i n   t h e   h e a   of   t h e   que ue   o f   i t s   p r i o ri t y .   T h i s   m e a n s ,   i t   ha s   h i g h e p r i o r i t y   t ha n   a l l   t h e   w a i t i n us e r s   s o   s e pa ra t i n a   q ue ue   fo r   t h e   i n t e rr u pt e us e r s   f o r   t h e   s t a y   c a s e   d o e s n ‟t   m a ke   di ff e r e n c e ,   w h i l e   f o r   t h e   c h a nge   c a s e   i t   i m p r o v e s     t h e   pe r f o r m a n c e   s i g n i f i c a n t l y .   F i gu r e   9   i l l us t r a t e s   t h e   c o m pa ri s o n   o f   t h e   p r o po s e m o de l   w i t h   t h e   u n i t a r y   S U   m o de l   pr e s e nt e i [11]   f o r   t h e   c ha n ge   c a s e .   T h e   a v e ra ge   e xt e n de da t a   de l i v e r y   t i m e   f o r   t h e   t w o   c l a s s e s   of  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       Spe c t r um   h ando f f   anal y s i s   f or   m ul t i pl e   s e c ondar y   us e r s   i n   c o gni t i v e   ( B an   B ak h t y ar   Mahm u Sh aw k at )   273   S U   i s   c a l c ul a t e d   a s   [      ]               [                     ]             [                     ]                         [                     ]     [                     ]     ,   It   i s   c l e a r l y   s h o w n   t h a t   t h e   s ugge s t e m o de l   ha s   a   b e t t e r   pe r f o r m a n c e   w h e n   t h e   i n t e rr upt e us e r   i s   a s s i g n e d   a   h i g h e r   p ri o r i t y   t r e duc e   t h e   h a n do f f   de l a y   a n t h e   e xt e n de d a t a   de l i v e r y   t i m e   f o r   t h e   c ha n ge   c a s e ,   w h i l e   p r e s e r v e s   i t   f o r     t h e   a l w a y s   s t a y   c a s e .                 F i gu r e   8 Co m p a r i s o f o r   t h e   c ha n ge   c a s e   b e t w e e n   t h e   s ugge s t e m o de l   a nd  t h e   m o de l   p r o po s e i n   [ 16] .   F i gu r e   9 Co m p a r i s o o f   t h e   s ugge s t e m o de l   w i t t h e   u n i t a r y   m o de l   p r o po s e i [11]       5.   C O N C LU S I O N     In   t h e   p r e s e n t   p a pe r,   M / G / que ui ng  m o de l   b a s e o n   a   m i xe pr e e m pt i v e   n o n - p r e e m p t i v e   r e s um e   pri o r i t y   P R P / N P RP   h a s   b e e n   p r o po s e t o   c h a ra c t e ri z e   m ul t i p l e   ha n do f f   de l a y .   In   t h e   p r o po s e que ui n m o de l   t h e   S U s   t r a f f i c   i s   c l a s s i f i e i n t o   t w o   pri o r i t y   c l a s s e s   t h e   hi g h e s t   p ri o r i t y   c l a s s   i s   a s s i g n e f o r   t h e   de l a y   s e n s i t i v e   s e r v i c e s   w h e r e a s   t h e   l o w e s t   pr i o r i t y   c l a s s   i s   a s s i gn e fo r   de l a y   i n s e n s i t i v e   s e r v i c e s .   F ur t h e r m o r e ,   t h e   m o de l   a s s i g n s   h i g h e r   p ri o r i t y   fo r   t h e   S U s   t h a t   ha s   e xpe ri e n c e i n t e rr up t i o n   o ve r   u n i nt e rr upt e S U s   (n e w   a rr i v i n S U s f o r   bo t h   c l a s s e s   o S U   fo r   t h e   purpo s e   of   de c r e a s i ng  t h e   ha n do f de l a y   fo r   t h e   s e c o n da r y   us e r s   t h a t   e xpe r i e n c e i n t e rr up t i o n .   T h e   p r o po s e m o de l   h a s   a na l y z e a n d   e v a l ua t e t h e   a v e r a ge   e xt e n de d a t a   de l i v e r y   t i m e   fo r   t w o   di ff e r e n t   p r o a c t i v e   s pe c t r u m   h a ndof f   s t r a t e gi e s   ( n o n - s w i t c hi n a n s w i t c hi n g   s t ra t e gi e s ).   N u m e ri c a l   r e s ul t s   h a v e   i ndi c a t e t ha t   t h e   s ug ge s t e m o de l   p e r f o r m s   b e t t e r   t ha n   t h e   e xi s t i ng  m o de l s   a n de c r e a s e s   t h e   e xt e nde da t a   de l i v e r y   t i m e   for   b o t h   S U   c l a s s e s   fo r   t h e   c ha n ge   c a s e ,   w h i l e   pr e s e r v e s   i t   f o r   t h e   a l w a y s   s t a y   c a s e .         R EF ER EN C ES   [ 1]   I .   F .   A ky i l di z ,   W .   Y .   L e e ,   M .   C .   V ur a n,   a nd   S .   M o ha nt y ,   Ne X g e ne r a t i o n/ dy na m i c   s pe c t r um   a c c e s s / c o g ni t i v e   r a d i o   w i r e l e s s   ne t w o r ks :   A   s ur v e y ,   C om pu t .   N e t w or k s ,   v o l .   50 ,   no .   13 ,   pp .   2 127 2159 ,   200 6.   [ 2]   C .   H e r na nde z ,   D .   G i r a l ,   a n C .   S a l g a do ,   F a i l e ha ndo f f s   i n   c o l l a bo r a t i v e   W i - F i   n e t w o r k s ,   T E L K O M N I K A   ( T e l e c om m uni c a t i on  C om pu t .   E l e c t r on.   C o nt r ol ) ,   v o l .   18 ,   no .   2 ,   p p .   669 - 67 5 ,   20 20 .   [ 3]   Y .   C .   L i a ng ,   K .   C .   C h e n ,   G .   Y .   L i ,   a nd  P .   M ä h öne n ,   C o g ni t i v e   r a di o   ne t w o r k i ng   a nd  c o m m uni c a t i o ns :   A n   o v e r v i e w ,   I E E E   T r a ns .   V e h .   T e c h nol . ,   v o l .   60 ,   no .   7 ,   pp .   3386 340 7,   201 1.   [ 4]   C .   H e r na nde z ,   J .   R o dr i g ue z ,   a nd   D .   G i r a l ,   S p e c t r um   a l l o c a t i o m o de l   f o r   c o g ni t i v e   w i r e l e s s   ne t w o r k s   b a s e o t he   A r t i f i c i a l   B e e   C o l o n y   a l g o r i t hm ,   I n done s .   J .   E l e c t r .   E ng .   C om put .   Sc i . ,   v o l .   14 ,   no .   2 ,   pp .   2 57 2 66 ,   2 019 .   [ 5]   M .   S o ng ,   C .   X i n,   Y .   Z ha o ,   a n X .   C he ng ,   D y na m i c   s pe c t r um   a c c e s s :   F r o m   c o g ni t i v e   r a d i o   t o   ne t w o r r a di o ,   I E E E   W i r e l .   C om m un . ,   v o l .   1 9,   no .   1 ,   p p.   23 29 ,   201 2.   [ 6]   J.   M i t o l a   a nd  G .   Q.   M a g ui r e ,   C o g ni t i v e   r a di o s :   M a ki ng   s o f t w a r e   r a di o s   m o r e   pe r s o na l ,   I E E E   P e r s .   C om m un . ,   v o l .   6,   no .   4,   p p.   13 18 ,   1999 .   [ 7]   K .   K um a r ,   A .   P r a ka s h ,   a nd  R .   T r i pa t h i ,   S pe c t r um   ha ndo f f   i c og ni t i v e   r a d i o   ne t w o r ks :   A   c l a s s i f i c a t i o a nd   c om pr e he n s i v e   s u r v e y ,   J .   N e t w .   C om put .   A pp l . ,   v o l .   6 1,   p p .   161 1 88,   20 16.   [ 8]   A .   S ha ke e l ,   e t   a l ,   A da pt i v e   S pe c t r um   H a n do f f   S c he m e   i C o g ni t i v e   R a d i o   A d - H oc   N e t w o r ks ,   201 I nt e r na t i ona l   C onf e r e nc e   on   A d v an c e s   i C om pu t i n and   C om m un i c at i on   E ng i ne e r i ng  ( I C A C C E ) ,   pp .   1 27 1 32 ,   2 018 .   [ 9]   S .   Z a he d,   I .   A w a n,   a nd  A .   C ul l e n ,   A na l y t i c a l   m o de l i ng   f o r   s pe c t r um   ha ndo f f   de c i s i o i c og ni t i v e   r a di o   ne t w o r k s ,   S i m u l .   M ode l .   P r a c t .   T he or y ,   v o l .   38 ,   pp .   98 1 14,   2 013 .   [ 10]   J .   T ho m a s   a nd  P .   P .   M e no n,   A   s ur v e y   o s pe c t r um   ha ndo f f   i n   c og ni t i v e   r a d i o   ne t w o r ks ,   201 I nt e r n at i ona l   C onf e r e nc e   on   I nno v at i on s   i n   I nf or m a t i on,   E m be dde and   C om m un i c a t i on  Sy s t e m s   ( I C I I E C S) ,   pp .   1 4 ,   2018 .   [ 11]   L .   C .   W a ng ,   C .   W .   W a ng ,   a nd  C .   J .   C ha ng ,   M o de l i ng   a nd  A na l y s i s   f o r   S pe c t r um   H a ndo f f s   i C o g ni t i v e   R a d i o   N e t w o r ks ,   I E E E   T r an s .   M ob .   C om pu t . ,   v o l .   11 ,   no .   9,   p p.   14 99 1 5 13,   20 12.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.