Access Control

Berhubung gw lagi baca ulang paper tentang D2D arsitektur standardnya Qualcom FlashlinQ yang isinya bahas hal ini sekalian aja gw bikin jadi tulisan.  Buat yang mau tau apa itu D2D cellular network bisa liat di sini.

referensi : 

Wu, Xinzhou, et al. "FlashLinQ: A synchronous distributed scheduler for peer-to-peer ad hoc networks." IEEE/ACM Transactions on Networking (TON) 21.4 (2013): 1215-1228.

Access Control

Kita tau radio resource itu terbatas tapi permintaan service cellular khususnya data service itu tinggi. Jadi mau tidak mau radio resource harus share. Tidak semua device bisa mengirim data bersamaan menggunakan resource yang sama. Nah access control ini berfungsi untuk menyeleksi device mana saja yang bisa menggunakan resource bersamaan agar interferensi antar device tidak sampai mempengaruhi penerimaan atau pengiriman data. Hal penting dalam access control ini adalah bagaimana mengatur agar satu resource bisa digunakan banyak device secara bersamaan namun tetap menjamin kualitas komunikasi setiap device. Selain itu efek protocol terhadap penggunaan batere harus diperhatikan. Salah satu access control yang terkenal adalah Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA)

Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA)

Inti dari CSMA/CA ini adalah sensing sebelum transmisi. Berikut contoh aplikasi CSMA/CA di D2D communication.

gambar 1. CSMA/CA

Pada gambar di atas transmiter (Tx) link 2 sedang aktif transmisi, Tx link 1 yang ingin mengirim data "mendengar" transmisi dari Tx link 2 akhirnya Tx link 1 tidak jadi mengirim data (backoff) untuk sementara waktu (backoff time). Ketika backoff time habis Tx link 1 kembali men-sensing apakah ada transmisi yang aktif bila tidak ada Tx link 1 dapat mengirim data ke receiver (Rx) link 1. Bila ternyata setelah menunggu masih ada transmisi yang aktif maka Tx link 1 akan backoff lagi selama backoff time tertentu.
Backoff time ini random, kenapa random? perhatikan ilustrasi berikut.

gambar 2. collision

Tx 1 dan Tx 3 memiliki backoff time yang sama yaitu 2 detik, setelah menunggu selama 2 detik keduanya akan bersamaan men-sensing transmisi lain. Keduanya merasa tidak ada transmisi yang aktif jadi secara bersamaan keduanya men-transmit data. Hasilnya, Rx 1 akan terganggu oleh sinyal Tx3 dan begitu pula Rx3 terganggu oleh sinyal Tx1. Kalo backoff time di buat random kemungkinan transmiter transmit bersamaan lebih kecil.

CSMA/CA ini memiliki kelemahan yaitu tidak ada proteksi di sisi Rx ini biasa disebut Hidden Terminal. Perhatikan ilustrasi di bawah.

gambar 3. Hidden Terminal

Dari gambar terlihat saat Tx1 ingin mengirim data sinyal dari Tx2 tidak ter-sensing oleh Tx1.
Sehingga Tx1 men-transmit data sehingga ada interferensi yang besar di Rx1.
Selain itu Tx bisa juga tidak jadi mentrasmit data walau pun Rx dari Tx lain tidak terganggu oleh transmisi dari Tx tersebut perhatikan ilustrasi berikut ini.

Oleh karena itu CTS/RTS handshaking diintegrasikan dalam CSMA/CA.

Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA) with Request to Send (RTS) and Clear to Send (CTS) Handshaking

Untuk mengatasi hidden terminal CSMA/CA diintegrasikan dengan RTS/CTS. Sebelum mentransmisikan sinyal Tx melakukan sensing bila tidak ada transmisi aktif Tx mengirimRTS. Setelah menerima RTS Rx akan melakukan sensing bila tidak ada transmisi aktif maka Rx akan mengirim CTS. Dengan demikian Rx akan terproteksi.

Perhatikan ilustrasi berikut.

Pada ilustrasi di atas terlihat hidden terminal problem dapat terselesaikan. Namun nature dari RTS dan CTS ini hanya transmit atau yeild. Padahal bila ada kemungkinan Link 1 dan Link 2 melakukan transmisi secara bersamaan bila SNIR di setiap link cukup.

Qualcom dengan FlashlinQnya mem-propose access control yang memperhitungkan SNIR agar access control lebih efektif (melindungi sekaligus memperbesar peluang transmisi).