TELKOM NIKA , Vol.12, No .2, June 20 14 , pp. 455~4 6 4   ISSN: 1693-6 930,  accredited  A  by DIKTI, De cree No: 58/DIK T I/Kep/2013   DOI :  10.12928/TELKOMNIKA.v12i2.1933    455      Re cei v ed  De cem ber 6, 20 13; Re vised  Ma rch 20, 20 14; Accepted  April 5, 2014   Additional Resource Allocation for improving Fairness  in WiMAX        Khalid Mah m ood A w a n ,  Abdul Han a n Abdullah*,  Khalid Hu ss ain   F a cult y   of Com putin g, Univ ersiti T e knologi M a la ysi a , Mala ysia   T e l: + 60-19-7 0 406 23,  + 60-1 3 - 777 09 95, + 60- 13-6 032 97 8   *Corres p o ndi n g  author, e-ma i l : makhal id2 @ li ve.utm.m y ,  ha nan @utm.m y ,  hkha lid 2@l i ve. u tm.m y       A b st r a ct   IEEE 802.1 6  s t andar d pr ovid es reso urces t o  both  servic e  classes  Const ant Bit R a te ( C BR) a n d   Varia b le Bit R a te (VBR). T hese services r equ ire en ou gh  resources to transmit data efficiently. In this   pap er, a S e rvi c e Bas ed F a ir Reso urce A l l o catio n  (SBF R A ) Mecha n is m is pr opos ed,  for assessi ng  th e   requ ired serv ic e from Subscr i ber (SS) alon g w i th t he chann el con d itio n. T he prop osed  mo del ev alu a tes the   requ ired  add iti ona l reso urces  in ord e r to pr ovid e t he re qu ired serv ice to  SS. In this propos ed  mo del,  a  Priority Queu e  Schedu li ng  Method olo g y i s  presente d  in  order to prov ide a d d i tion al  resourc e s as  per   chan nel c o n d iti on. A co mp ari s on is  ma de w i th an d w i thout  the pro pose d   mo de l  on  both  traffic, CBR and   VBR. T he  exp e ri ments  show  that th e  prop osed  d e si g n   ma na ges  the  user r equ est  by pr ovid in g t h e m   add ition a l res o urces as  per r equ ire m e n t. T he re quests are ha ndl ed  in  Priority Que u e  Sched uli ng  b a sed   mec h a n is m. Results show  that an im prov e m e n t is achi ev ed by prov idi n g the add itio n a l reso urce on  fair  sched uli ng b a s i s. T o  achieve t he req u ire d  per forma n ce for fa irness ther e is a compro mise  on de lay.     Ke y w ords :  Resourc e  Alloc a tion, SNR, CB R, VBR, Priority Queue .      1. Introduc tion  WiMAX is a  4G wirel e ss network tech nolo g y. This sy stem  is desi gne d for the  metrop olitan  area  network  (MA N ).  Wirel e ss n e twork a r e  gene rally le ss  efficient  and   unpredi ctable  as  comp are d  to a   wire d  network  du e  to  limite d  resou r ces. M anag ement of  available re source s  is a critic al issu e  in WiMAX [1 ]. This re se a r ch fo cu se s  on providing  th e   quality of service (Q oS) in  a wirel e ss en vironm e n t. To handle thi s  challen ge WiM AX provides    stron g  co nten der for b r oa d band  wirel e ss technol ogy.  In WiMAX when a ne w subscri b e r  req uest s  for the  service a call admissio n  control  pro c e ss i s  initiated. Acco rding  to the proce dure, Base Station  (BS) monitors existing re so urces  for the provisi on of servi c e to new users.  This  en sures that the system has e nou gh re sou r ces  to  accomm odat e the se rvice s  req u ired to newly re que sting use r . sch edulin g algo ri thms should  be   c a pable of providing minimum level for QoS [2],[3].   Sc heduling is  a  c r itic al process  for allo c a ting shared res o urc e s [4],[5]. The proc ess  involves allo cating  band width am ong  the co nten ded  u s e r s. Sched uling algorith m s  f o r a   particula r sy stem is sele cted ba sed  on  the type of  service  req u ire d  by use r s in  the network a n d   its QoS re qui reme nts. In real-time a ppli c ation  su ch a s  video  confe r en cing, voi c e and  strea m ing  delay o r  jitter  plays  a vital  role in  QoS  re quire ment. A  task of the   scheduli ng  algo rithm in  a  mul t i- cla s s traffic i s  to catego rize  the u s e r s in  one  of  the p r e-defin ed  cla s ses. Ea ch  u s er is a ssi gn ed a   prio rity of class, a s  well a s  ensu r ing that  fairness bet wee n  the use r s i s  maintain ed [6].  Sched uling  a l gorithm i s  i m pleme n ted  for both  sid e s  which a r e  uplin k an d d o wnli nk i n   WiMAX network. Th e focus of the scheduli ng focuse s on allo cation of ba ndwi d th to the   sub s crib er. A  su bscri b e r   may get  sep a rate  re so urces fo r e a ch  appli c ation if  the  sched uli ng  algorith m  i s  n o t implem ent ed at th e SS  side. If g r a n t  per Sub s crib er Station  (S S) is ap plied  then   scheduling al gorithm at SS need s to decide the allocation  for each connection [7],[8].  To co ntrol th e sched uling  mech ani sm  in WiMAX ne twork it is ne ce ssary to m a intain  efficient me chani sm on th e BS. Numbe r  of issue s   arise s  at the time of uplin k. To mana ge  the  resou r ce opti m ally and effi ciently the  scheduli ng al g o r ithm at BS coordi nate s  wi th the sche du ler  on the Subscribe r  sid e  [9].  In different  sched uling  mech ani sm s, variou s ap proa ch es  are use d  for  resou r ce  manag eme n t. Most com m o n  sched ulers  are FIFO , WFQ, EDF and  EDF whi c h a r e u s ed at SSs  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          ISSN: 16 93-6 930   TELKOM NIKA   Vol. 12, No. 2, June 20 14:  455 – 46 4   456 for rtPS cl ass. To han dle t he sch eduli n g of no n-real time  Polling Service Wei g hted  Fai r   Q u eue  is a dopte d .  Whe r ea s for  providin g the   resou r ce to  Best Effort  se rvices FIFO  m e thod i s  ado p t ed   [10]. Taki ng i n to a c count t he Q o S fram ewo r k,  a l o w cla s s p r io rity se rvice p r ov ides ad dition al  requi re d re so urces in p r io ri ty sched uling  para d igm.   WiMAX is no t only ba sed   on a  stati c  m odulatio n sch e me, vari ou s ada ptive mo dulation   and  co dding  method olog ies  are  u s e d . In a  wireless  enviro n ment m odu lation, sch e m e s   synchro n ization play s an  i m porta nt rol e  for ad di tional  re sou r ces wi th re spe c t to  the se rvice a nd  modulatio n schem e [11]. J. Lin et al p r opo se d  the  uplin k fair  scheduli ng st ru cture i n  Wi M AX  netwo rk [12].  This stru ctu r e descr i b e s  the factor of throu ghp ut  an d the delay handlin g in multi  cla ss’ s traffic.  This stru ctu r e pre s ente d  t he Modified  Weig hted Ro und Ro bin m e ch ani sm in BS.  The m e thod  i s  to  man age  the  sched ulin g p r oble m  at  the sub s cribe r   side,  and  all o catio n  i s  ma de   based  on th e  num ber of  u s ers. SS  han dles UGS a n d  real-time polling  service with MWFQ.  To  handl e non re al time Polling Service M W FQ i s  used  and for BE traffic FIFO is  use d .  To allo cate  b and width o n   prio rity basi s  to  all the  su bscrib ers in t he sy stem a  hybrid   sched uling  mech ani sm i s  p r e s ente d  by M. Settembe r  et  al  [13]. WRR ba sed  sch e duling   techni que is  use d  for ban dwidth allo cat i on to SSs , fo r rtPS and nrt PS classe s on priority ba si s.  Re st of  re sou r ce s allo cate d to BE  cla sses  by  u s ing  round  robin  (RR) m e chani sm.  Dra w b a ck o f   this meth od i s  if a lo w p r i o rity cla s s re quire s a ddi tio nal re so urce s then it will h a ve to wait fo r a   longe r pe riod  of time [14].  In [15] WF Q  approa ch i s   u s ed  for SS  of bot h n r tPS a nd BE  classe s. The  sta nda rd d o e s   not req u ire  a n y spe c ific Q o S requi rem ent for the B e st Effort traffic [16]. To apply a com p l e x  architectu re f o r the man a gement of re sou r ces fo r the BE traffic is not feasi b le for practi cal  impleme n tation du e to resource  hung ry  archite c tu re.  The ove r h e a d  of the  syst em will  be m o re   than the actu al efficien cy of the system . The  main compa r ison in  this pape r is made ba sed  on   the  g r ant pe r sub s crib er  an d  g r ant pe r conne cti on. It i s  a nalysed  a nd  re comm e nded  that  GPCC  is better than  GPC in term s of  delay in the netwo rk traffic.  It is observed  that there i s   a defici e n c y of an algo rith m whi c h  can  handl e wi rele ss t r affic  based on th e  fairne ss fa ct or an d allo ca tes the re sou r ce s b a sed o n  use r  requi rements.  WiM AX  hav e mult ipl e  cla s se s,  w i t h  re spe c t  t o  t hos e cl asse s multiple  sched uling  mech ani sm  are   requi re d. To handl e this si tuation an efficient algo rith m is requi red  to compute and allo cate the   existing re so urces  ba sed  on re quireme nts. The  alg o r ithm sh ould  be able to ha ndle the mo b ile  as  well as  the us er in hard loc a tion.  In WiMAX m i nimum  re so urce all o catio n  can b e  m a de by  slot p e rmutatio n al locatio n   methodol ogy  [18]. Four Types of  perm u tati on  are  used in  WiMAX, p a rtial u s a g e  sub   cha nneli z atio n (P USC), full usa ge  su b  chann eliz atio n  (F USC), ada ptive modul ation an d  codi n g   AMC an d tile  usa ge  sub  chann elizatio n  TUSC. In [1 5] a ne w al g o rithm i s  p r o posed  whi c h  is  based o n  the  ch annel  con d ition an d th e buffer capa city. This  cro s s layer ap proach in  WiM AX  sho w s that  wirel e ss li nk effects the  perfo rm an ce  of the  syst em. To im pl ement  sched uling   mech ani sm a t  the BS can  prod uce bett e r results. M a in focus  of this  work i s  to get maxim u m  throug hput a nd  fair sched uling amon g the  servi c e fl ows, but  doe s n o t con s id er th e  cha n n e l  status fo r sch edulin g.      2. Proposed  Fairness M o del   Figure 1  sho w s the  pro p o s ed  Servi c e  Based   Fai r ne ss  R e s our ce  A llocat i o n   ( S B F RA )   Mech ani sm; an ada ptive resou r ce allo cation mo del  is develope d by eval uating the se rvice.  Whe n  use r  submits a re q uest for a particular  servi c e, the propo sed SBF RA  Mech ani sm ch ec ks   the requi red  se rvice al o ng  with the   cha nnel  con d ition. In thi s  m odel, t w o sub  mod e l s  a r e  pre s ente d ; Service Evalu a t or and Reso urce Man age r.          Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  1693-6 930       Additional Re sou r ce Alloca tion for Im proving Fai r n e ss in WiMAX (Khalid Mahm o od Awan )  457     Figure 1.  Fairne ss b a sed reso urce allo cation     In ou r p r op osed mo del  we   con s id er  both  se rv ice s  Co n s tant Bit  Rate  (CBR) a nd v a riabl e  Bit Rate (VBR).      2.1 Cons tan t  Bit Ra te Ser v ice  CBR i s  traffic which keep s the bit rate same  th rou g hout the process, in real ti me data   strea m  con s i s ting of fixed  size data  pa ckets.  Th e Q o S that re qui res the u s e r   to determi ne  a  fixed band wi dth requi rem ent at the time the co nn ection i s  set up. The data  can be  sent  in a  steady  stre a m . CBR se rvi c e i s  often  u s ed  when  tra n s mitting fixed  rate  un comp resse d  vide o. A  cla ss of traffic that need s acce ss  to time slots at reg u lar an d pre c ise interval. QoS para m et er  inclu d e s  cell  delay vari ation and  cell tra n sfer del ay. We n eed  to tran sfer  un co mpre ssed voi c e   and vid eo u s ing  CB R. CBR is de sig n ed for ATM  vi rtual ci rcuit  wh ere  stati s tically con s ta nt  amount of b and width is required  for t he duration  of active con nectio n . CBR service cla s s is  desi gne d for real time appli c ation [20].     2.2 Variable Bit Ra te Ser v ice  The te rm VB R i s  u s ed  in  telecom m uni cation  and  computing  tha t  relate s to t he bitrate   use d  in the sound a nd vid eo en codi ng. VBR files  vary from the amount of out put data per t i me   segm ent. VBR allo ws  a hi gher  bitrate  and the r efo r e  requi re s mo re sto r a ge to  be allo cated  to  compl e x seg m ent of medi a files. The disa dvantag e   o f  V B R  i s  t h a t  i t  m a y  t a k e  m o r e  t i m e  t o   e n c o d e  as  the  pr oc es s is  mo r e  co mp lex. VBR  ma y  a l s o  p o s e  a pr o b l em du r i ng  s t r e a m in g  w h en   the instant an eou s bit rate  excee d s the  data rate  of the communi cation path. Bi ts available  can  use mo re flex ibility to enco de so und o r  video data [20] .    2.3   Serv ice Ev aluator   WiMAX Serv ice s  a r e  usu a lly cate gori z ing in  five m a in  cla s ses.  In pro p o s ed   model  Service Eval uator i s   resp onsi b le for re ceiving  user   reque st for  an y of the  five required  se rvice s .  Service Eval uator  con s ist s  of two mai n  feature s , which a r e  Req u ired Se rvice   R s  and Cha nnel   Condition  C c . Wh en  a  use r  requ est s  fo r a  se rvice   R s  identify the  required S e rvi c e  wh erea s  C c   will asse ss t he ch annel  condition from  where the  service i s  req u ired. After a s sessin g the s e  para m eters final value for  α  is obtaine d.    2.4 Reso urc e  Manag e r   Re sou r ce Manag er re cei v es the value of  α  and  estimate s the additional  resou r ce   requi re d for  providin g the  req u ire d   se rv ice to the  u s er. After fin a lizin g the  R s  the Resource  Manag er eval uates ho w  m u ch re se rve  reso urce  it  h a s  an d h o w m u ch it  ca n all o cate th e u s e r  for  the  R s . T hen   Re sou r ce M a nage r fo rwards th e  re sult t o  Qu eue  Sch edule r  Q s  pla c e s  the  reque st  in the three a v ailable que u e s, First Priority  F p ,  Sec o nd Priority  S p ,  and Thi r d Pri o rity  T p .    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          ISSN: 16 93-6 930   TELKOM NIKA   Vol. 12, No. 2, June 20 14:  455 – 46 4   458     Figure 2. Service Evaluation       Let  C c  an d  R s  be the rand o m  variable s   repre s e n ting  t he input a nd  output of the  cha nnel,  r e spec tively. Let PR |C R |C   be the condition al distribution fu n c tion of Rs given Cc, which  is  an inhe rent fixed prop erty  of the communication s cha nnel. The n  the choi ce  of the marg inal   distrib u tion  P C   C  com p letely  determi ne s the joint di st ribution P C ,R C ,R  due to the  identity.    P C ,R C ,R P R |C R |C PR R  (1)     Whi c h, in turn, induce s  mutual informatio n I R ;  C . The overall  chann el con d ition along   with SNR i s  d e s c rib ed a s     O  I   R ; C      (2)     As per Sha n non theo rem  for every req u ired  se rv ice  there is a  cha nnel capa city. That is  maximum re quire ment fo r providing required  se rvi c e. On the  bases of thi s  theo rem o u r   prop osed mo del cal c ul ates the chan nel  cap a city.     O  I   R ;  C     (3)     Secon d ly every ch ann el has  som e  no ise ratio whi c h i s  call ed  Signal to Noi s e  Rati o   (SNR). In this equatio n we  denote it a s   with  α , and  α  >  0  a nd  R c < C c  for the  req u ired  se rvice  R s ,  as  per the e x isting  code   for Rs  sh oul d be  >  Rs a s  p e r  co ding  algo rithm a nd for the  R s the  maximal pro b ability of the  SNR shoul d be < α .     2.5 Queue S c heduler   In our p r op osed mod e l we  also int r odu ced Prio rity Queue S c he du ling metho dol ogy for  providin g re source a s  per  the r equi rem ent of the user se rvice.  A c cordi ng to the cha nnel  status  Queu e Sch e duler  pla c e s   the de sire d reque st in the  first, se con d  and third qu eue a c cordin g to   the requi re d service a nd ch annel  con d ition.    First P r iority   (F p ): Q ueu e  Sched ule r  ev aluate s  an d  places all th ose  re que sts whi c h   requi re d 10%  additional  re sou r ces fo r fulfil the requi red  requ est.  All those req uest pla c e i n  the  F p .  Sec o nd Priority (S p ): Our propo se d model ba sed  queu e sched uler pla c e al l those   requ est in Sp  which are  re quire d 20% a dditional  reso urces fo r fulfilment to requi red servi c e.   Third P r iority  (T p ): In the l a st qu eue  all  those  re que st ha s be en  placed  whi c h  req u ire d   more tha n  30 % additional reso urce s.  Propo se d qu eue sch edul er is b a sed  on prio rity queue  sched u ling, so after certai n  perio d of time every requi re d use r  got pla c e in the next  S p and T p .      3. Simulation and Re sults   To eval uate t he p r o p o s ed   model  a five  node  ba se d  WiMAX  scen ario  is devel oped  in   NCT Un s version 6.0 sim u l a tor. The si m u lation is exe c uted fo r mul t iple times wit h  re spe c t to the   servi c e s . Foll owin g param eters a r e u s e d  for both services.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  1693-6 930       Additional Re sou r ce Alloca tion for Im proving Fai r n e ss in WiMAX (Khalid Mahm o od Awan )  459 Table 1. Simulation Para meters                                    Figure 3. Five SS based scenari o  of Wi MAX      The Fi gu re  3  sh ows th e  real  simulatio n  scr ee n  sho t  of five no de s b a sed SS   scena rio  with one BS and one  Ho st. In the first a s sumption, e v ery node de mand s the CBR se rvice from   BS and BS  whi c h i s  e qui pped  with S B FRA evalu a t es the  dem a nded  service  and it s  cha n nel.  Then th e p r o posed SBF RA initiates  an d re ceive s  th e re que st fro m  the u s e r  a nd p r ovide s  t h e   requi re d se rvice a c cordi ngl y .  After exe c uting  simul a tion  for  100 su sin g   p r op osed  model. Ba se  Station  re ce ived th e   real time re q uest from u s er form different  servi c e s . Figure 4 sh ows the use r  demandi ng the  CBR servi c e from the ba se  station.       Figure 4. SS  comm uni cati on with Base Station for Re quire d Service  Descrip tion   Range  / Mo del /  Qua n ti t y   Mobile Station  20 to 30   Base Station  01  Host   01  Number  Channel   10 to 20   Band w i dth bet w e en Host and BS   10 MB  Base Station Antenna Height   30 m  Mobile Station Height  10 m  Protocol 802.16e   Fading Variance    10.0  Path loss Expon ent  2.0  Ricean Factor   10.0 K(db )   Empirical Channel  Cost_231_Hat a   Path loss Model  Ereg path loss   Freque nc y 2300  MHz   Transmission Pow e r   43 dbm   Receive Sensitivit y  -99 dbm   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          ISSN: 16 93-6 930   TELKOM NIKA   Vol. 12, No. 2, June 20 14:  455 – 46 4   460 3.1 Simulation Scenario  1.  In simul a tion  scena rio, the   prop osed m o del i s  ap plied  on o n ly five  node s b a sed  WiMAX  netwo rk.  In  whi c h th e a s sumptio n   wa s that  every  use r   dema n d s   CBR servi c e  with  varia b le   cha nnel  con d ition. It is obse r ved that  how p r opo sed model pl a c e s  the user reque st s in the  spe c ified q u e ue and h o w it  manage s the  requi red resource.   In this simul a tion, every SS uses the  802.16e pro t ocol alon g with som e  additional   pred efined p a ram e ters. In the first run has the capa bility to submit require d for all of traffic i . e.  UGS, rtPS nrtPS and BE. In this stu d y, we eval uat ed  the re sou r ce  allocation to  use r s  with a n d   without SBFRA and monito red the pe rformance of SBFRA Me chani sm.         Figure 5.Ch a nnel utilization without fairness      Figure 5  sh o w s the  real  simulatio n  of  the 10  SS along  with th eir  cha nnel  condition,   belo w  the  re d line  explai ns  on lin e u s er  req u ire d  e x tra re so urce  to fu lfil  the required se rvice   whe r ea s a b o v e the red li ne explai ns  on line  user   has  req u ired  the minimu m re sou r ces.  By  evaluating th e req u ire d  reso urce the  prop os ed mo del SBFRA  Mech ani sm  places the  u s er  requ est s  accordin g to the pre s crib ed qu eue sch edul e r         Figure 6.Ch a nnel utilization with fairne ss    1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 5 10 15 20 25 30 S ubs c r i b er C h ann el  Ut i l i z at i o n     C h a n n e l  U t iliz a t io n  w i t h o u t  Fa ir n e s s T h r e s h ol d  Lev el 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 5 10 15 20 25 30 S u b scr i b e r C han nel  U t i l i z a t i on     C h anne l  U t iliz a t io n  w i t h  Fa ir n e s s T h r e s h ol d L e v e l Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  1693-6 930       Additional Re sou r ce Alloca tion for Im proving Fai r n e ss in WiMAX (Khalid Mahm o od Awan )  461 Figure 6  presents th e p r op ose d  mo del f a irne ss  re sou r ce  meth odol ogy an d a c co rding  to   the requi rem ent SBFRA   Mech ani sm  p r ovide s  th e  required  re so urce  and  all  use r s receive d  the  servi c e  with a dditional  re so urce b u t with  some  del ay. In this  study, t he p r ime fo cu s i s  to p r ovid e   the use r  re qui red servi c e s  but with a co mpromi se o n  delay.       Figure 7. Co mpari s o n  of chann el  utilizat ion with an d without SBFRAM      Figure 7 p r e s ents the  overall perfo rma n c e of  the  SBFRA Me ch ani sm, in  whi c h  use r s 2,  3,4,7,8 an d  10  req u ire  a dditional  re source,  wh ere a s  only  1, 5  and  9  chan nel  con d ition  i s   according  to  the requi re d se rvice, so witho u t  ad ditional  re so urce thei r re quire d  servi c e is  provide d  imm ediately. Whe r ea s the re st of the users i s  pla c ed in th e F p , S p  and  T p  accordi ng  to   their ch annel   co ndition, b u t  after a ce rtain peri od  of time eve r y use r   re cei v ed its  re qui red   serv i c e.     3.2 Simulation Scenario  2.  Figure 7 p r e s ents the  overall perfo rma n c e of  the  SBFRA Me ch ani sm, in  whi c h  use r s 2,  3,4,7,8 an d  10  req u ire  a dditional  re source,  wh ere a s  only  1, 5  and  9  chan nel  con d ition  i s   according  to  the requi re d se rvice, so witho u t  ad ditional  re so urce thei r re quire d  servi c e is  provide d  imm ediately. The  rest  of the u s ers a r e pl aced in the F p , S p  and T p  according to th eir  cha nnel  con d i tion, but after a certain p e ri od of  time every use r  re cei v ed its requi red se rvice.           Figure 8.Com pari s on of ch annel utili zation with an d without fairne ss for ertPS cl ass  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 5 10 15 20 25 30 S ubs c r i ber C hannel  U t iliz a t io n     C hannel  U t iliz a t io n  w i t h o u t  Fa ir n e s s C hannel  U t iliz a t io n  w i t h  Fa ir n e s s T h r e s hol d Lev el 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 5 10 15 20 25 30 S u b scr i b e r C hann el  U t i l i z at i o n   er t P S  w i t hout  F a i r n e s s e r tPS w i th  F a i r n e s s T h r e s hol d Lev el Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          ISSN: 16 93-6 930   TELKOM NIKA   Vol. 12, No. 2, June 20 14:  455 – 46 4   462 Figure 8 sh o w s that all 10  sub s crib ers require  the ert PS service, b u t 1,5 and 10  cha nnel  con d ition is n o t as pe r the requi re d para m eter, so u s e r s a r e pla c e d  in their re sp e c tive queu es  for an additio nal re sou r ce, and when the  requi red i s  provided by the  Resource M ange r then B S    provide s  the m  the requi re d servi c e.         Figure 9.Com pari s on of ch annel utili zation with an d without fairne ss for nrtPS cl ass      Usi ng sam e  cha nnel co nd ition,  the  exp e ri me nts  are   perfo rmed  by  ch angin g  th e othe r  servi c e  nrtPS. Figure  9 p r ese n ts that i n  pro p o s ed  m odel u s e r s 1,  2, 3 an d 4  require a dditio nal  resou r ces for providing th e requi re d se rvice.  The p r opo sed mo d e l is appli ed  on every service,  and it is fo un d that for diff erent u s e r s require  ad ditio nal re so urce s. In Figure  1 0 , the propo sed   model i s  eval uated o n  rtP S  servi c e a n d  marked  2,  5,  7 and  8 for requiri ng a ddit i onal resou r ces.  Whe r ea s in F i gure 1 1  only 1, 8 and 9 re quire m o re  re sou r ce for BE service.           Figure 10.Re sou r ce utilizat ion ba sed o n  cha nnel  con d i tion for rtPS Service       1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 5 10 15 20 25 30 S ubs c r i b er C h a n n e l  U t iliz a t io n     nr t P S  w i t hout   F a i r n e s s nr t P S  w i t h  F a i r nes s T h r e s h o l d Lev el 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 5 10 15 20 25 30 S u bs c r i ber C hannel  U t iliz a t io n     r t PS w i t h o u t F a i r n e s s r t P S  w i th  F a i r n e ss T h r e s h o l d Lev el Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  1693-6 930       Additional Re sou r ce Alloca tion for Im proving Fai r n e ss in WiMAX (Khalid Mahm o od Awan )  463     Figure 11.Re sou r ce utilizat ion ba sed o n  cha nnel  con d i tion for BE service       Figure 12 p r e s ent s the  su mmary at BS level  whe r e  multiple servi c e s  are dem ande d by   the SS, and   SBFRA ha s  queu ed  all th ose  services  whi c h  re quire ad ditional  reso urce s. After  providin g  the   req u ired re source every SS  entertain s   with that  servic e. In this  proc es s thos e  use r s  which  required  more  than  20%  ad ditional  re sou r ce  h a s be en  comp romi se d  on  bit d e lay f o r  providin g the  said  se rvice. The  solid t r e nd line  pr ese n ts that eve r y se rvice  ho w  many ad ditio nal  resou r ces a r e  requi red by e v ery servi c e  and the pr op ose d  model p r ovide s  the re quire d re so urce   as pe r the pre-set prio rity on the ba sis  of t he assum ed se rvice p r i o rity scheduli ng mechani sm.          Figure 12.Co mpari s o n  of chann el utilizat ion with  fairn e ss for differe nt classe s of VBR traffic      4. Conclusio n   In this paper,  a SBFRA Mech ani sm is prop os ed by usin g cha nne l status. After studyin g   the problem   of fair resou r ce m ana gem ent the p r o p o se d me ch a n ism  allo cate s b a se d o n  t h e   status  of ch annel fai r ly and u s e r  satisfacti o n  le vel is achie v ed. Simulation shows t h e   1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 5 10 15 20 25 30 S ubs c r i b er C h anne l  U t iliz a t io n     B E  w i t hou t  F a i r nes s BE w i th  F a i r n e s s T h r e s hol d  Le v e l 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 5 10 15 20 25 30 35 S ubs c r i ber C h a nnel  U t i l i z a t i o n     er t P S nr t P S rt P S BE T h r e s hol d Lev el Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          ISSN: 16 93-6 930   TELKOM NIKA   Vol. 12, No. 2, June 20 14:  455 – 46 4   464 improvem ent  in the allocation of re sou r ces in te rms o f  fairness whi c h sho w s th a t  the addition al  resou r ce i s   allocated to   the u s e r   with lo w S N R  value in  o r d e r to  a c hiev e the  minim u m  satisfa c tion.  The expe rim ents  sho w  th at both co nst ant bit rate and variable bit rate traffic   gets   improvem ent  in fairn e ss  an d level  of u s e r  a c cept an ce.  Thi s  me ch an ism al so  imp r oves  wait tim e   for lo w  prio rity cla s ses to  provide  fair a nd d e si red  service  to  all t he u s e r s  without affectin g  the   QoS u p  to th e maximum  a v ailability of reso urce s.  Thi s  m e chani sm  doe s  not p e rform effici entl y  if  the use r s  with low SNR wi ll be greate r  i n  numbe r.       Ackn o w l e dg ement   This  re sea r ch is  su ppo rte d  by the Mi ni st ry of  Highe r Edu c ation   Malaysia  (M OHE) and  wa s con d u c ted in colla boration with the  Rese arch  M anag ement Centre (RM C )  at the Univeri s ti  Tekn ologi M a laysia (UTM ) unde r Vot Nu mber Q. J 1 3 0000.2 528.0 3 H 19.       Referen ces   [1]  Rua ngch a ij atu pon N, Y Ji.  Proporti ona l fa irness w i th  mi ni mu m rate  g uara n tees sch edu lin g in  a   mu ltius e r OFDMA w i reless ne tw ork . Leipzig. 200 9.  [2]        Haita ng W ,  W e i L, D harm a  P.  Agra w a l. Dynam ic  admission  control an d QoS for IEEE 802.16Wireless   MAN . Proc. of  W i reless T e lecommunic a tio n s  S y mp osium.  WT S. 2005: 60-66.   [3]    F a rhad i R. A N o vel Cr oss-L a y er Sche dul in g  Algorit hm for OF DMA-Based  W i MAX N e t w or ks.  Int. J. of   Co mmun icati o ns, Netw ork and System Sci e nces.  201 1; 4( 2): 98-10 3.  [4]      Cho w d h u r y ,  P r asun, Iti SM.  A Fair a nd  Efficient Pack et Sche dul ing  Scheme  for  IEEE 802.1 6   Broadband Wireless Access S y stems.  ArXiv prepri n t arXiv.  201 0; 100 9: 60 91.   [5]    Mua y a d  S, Al  S. Sched uli n g an d R e sour ce All o catio n   Strateg y  for OF DMA S y stem  over T i me   Var y in g Cha n n e ls.  Int J Wireless Inf Networks.  2011.   [6]      J Lin,  H Sirisena . Quality  of   Service  Sche d u lin g  in   IEEE   802.16  Broa d ban d  Wireless  Netw orks .  Procee din g s  o f   F i rst   Internation a l  Co nfere n c e   on  Ind u stri al  an d  Inform ation S y stems.  200 6: 396- 401.   [7]    J Sun, Y Y ao,  H Z hu.  Qua lity  of Service  Sch edu lin g F o r  80 2.16 Br oad ba n d  W i rel e ss Acc e ss Syste m .    Advanc ed s y stem techno lo g y   teleco m l ab IEEE. Beijin g, Ch ina. 20 06.   [8]       K Wongthav ar a w at, A  Gan z .  Packet sched uli ng for  QoS supp ort i n  IEEE 80 2.1 6  bro adb an d   w i reless acces s  s y stems.  Internatio nal Jo urn a l of Co mmu n i c ation Syste m s .  2003; 16( 1): 81-96.   [9]        JH Jeo n , JT  Lim. D y n a mic   b and w i dth   al lo cation   for  Qo S  in  IEEE 80 2.16   broa db a nd   w i rel e ss   access  net w o r k .  IEICE  Trans  Communication . 2008; E9 1-B ( 8):  2707-2 7 1 0 .  [10]    J Lin, H Siris ena.  Qual ity of Service Sch edu lin g in IE E E  802.16 Bro adb an d W i rele ssNetw o rks .  Procee din g s of  F i rst International C onfere n ce  on I ndustria l a nd Informatio n   S y stems. 20 06 : 396-40 1.    [11]    H Safa,  H Art a il, M  Karam,  R S oud ah, S  Kh yat.  New  Scheduling Ar chitecture for I EEE 802.16  Wireless Metro polit an Are a  Netw ork .  Ameri c an un iversit y   of Beirut. IEEE. Leban on. 20 0 7 .  [12]  M Settembre, M Puler i , S Garritano,  P  T e sta, R Albanese, M Manci n i ,  V Lo C.  Perfo r ma nce  a naly s is     of  an  efficie n t   packet-bas e d   IEEE  802. 16  MAC  sup portin g   ad apti v e modu lati on  and  co di ng.    Procee din g s of  Internation a l S y mp osi u m on  Comp uter Net w o r ks. 200 6: pp.11-1 6 .  [13]  So-In, Chakc h ai, Ra j J, Abd e l-Karim  AT .  G enera lize d   w e ig hted fa irne ss and  its ap plicati on f o r   resourc e  a lloc a tion  in IEEE  80 2.16  e m obi le  w i ma x.  C o mp u t er an d A u to mation  En gin eeri ng (IC C AE),   IEEE.  2010; 1: 784- 788.   [14]    IEEE Std.  802.16e,  IEEE  St andar d  for  local   and  me tropol itan  ar e a   net w o rks,   part  16:  Air   Interface for F i xe d a nd M o b i l e  Broa db an d  W i rele ss Acc e ss S y stems, A m endm ent 2:  Ph y s ica l  a n d     Medi um  Access  Control  La yers  for  Com b in ed  F i xed  a nd  Mobi le  Op eratio n  in  Lic ense d  Ban d   and C o rrig e n d u m 1”, Ma y  2 0 0 5   [15]  DS  Shu. A Cross  Lay er approac h for  Packet  Sc heduling  at Do w n link of  WiMA X  of IEEE802.16e.  Europ e a n   jour nal of scie n tific  research . 20 1 0 ; 45: 529- 539.   [16]   W i MAX F o rum,  Krishna R, Ra j  J.  W i MAX System Eval uati o n  Methodo lo gy.Versio n  2 . 200 8.  [17]    Khal id MA, Abdu l HA, Khal id H. Ch ann el  Based R e so urce All o cati o n  Mecha n ism  (CBRAM) i n   WiMAX .   Life S c ienc e Journ a l .  2013; 1 0 (3).   [18]    Mammeri Z, D  Bouzid, P Lorenz.  Auto matic   Mapp ing  of  Re al-ti m e T r affic  Constra i nts o n to CBR  a n d   rt-VBR Services of ATM.  ATM (ICAT M  2001) and H i g h  Spee d Intell ige n t  Internet S y m posi u m, 200 1.   Joint 4th IEEE Internatio na l C onfere n ce o n . IEEE, 2001.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.