Optimal solution to the fractional knapsack problem for LTE overload-state scheduling

Abstract

The growing variety and consumption of the mobile services throughout the Long Term Evolution (LTE) mobile networks lead to various challenging issues in radio resource scheduling. One of the main challenges in LTE resource management is how to allocate the scare available bandwidth, especially in overload states of the network, to the services which have different characteristics and quality requirements. In this paper, we study the optimal solution to LTE downlink resource allocation problem which has already been cast as the fractional knapsack optimization problem. The performance of this solution is investigated by a wide range of demands from different classes of services, over sequences of alternating overload and normal states of the network. The simulation results demonstrate that the proposed method supplies diverse quality requirements of different service classes in compromise with data rate enhancement. System performance has been evaluated in terms of loss, delay and throughput in comparison with reference algorithms.

Manajemen Alokasi Bandwidth Layanan Internet Menggunakan Fractional Knapsack Problem

“…Manajemen bandwidth dilakukan untuk mengatasi terjadinya bottleneck pada jaringan, yaitu dengan cara mengklasifikasikan paket sebagai parameter prioritas menggunakan metode antrian (queue) dan penjadwalan (scedule) berdasarkan buffer pada paket dengan pendekatan matematis untuk mendapatkan ketersediaan bandwidth [3]. Metode lain yang digunakan dalam manajemen bandwidth adalah fractional knapsack problem untuk menyelesaikan permasalahan kebutuhan kecepatan data dan keterbatasan bandwidth [4], [5]. Proses penjadwalan sebagai solusi optimum dilakukan untuk membatasi overload pada jaringan.…”

“…[5], pembagian bandwidth menggunakan model knapsack 0-1 dapat berjalan dengan baik, efektif, dan lebih stabil dalam pengendalian nilai delay karena prioritaskan untuk satu layanan saja dibandingkan dengan hasil penelitian ini yang multilayanan. Berbeda dengan [3] dan [4], penggunaan fractional knapsack problem untuk melayani lebih dari 1 layanan menghasilkan penurunan nilai delay dan jitter, jika nilai throughput dinaikkan, ketiga parameter tersebut saling berkaitan dalam proses transfer data. Ketiga parameter tersebut dapat berpengaruh terhadap manajemen bandwidth untuk meningkatkan kualitas QoS.…”