Sistem Keamanan Kendaraan dari Pencurian Berbasis Jaringan Sensor Nirkabel

Transkripsi

1 Sistem Keamanan Kendaraan dari Pencurian Berbasis Jaringan Sensor Nirkabel Muhamad Syamsudin Jurusan Teknik Elektro-FTI, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS, Keputih-Sukolilo, Surabaya Abstrak: Perkembangan teknologi jaringan sensor (Sensor Network) sekarang ini menjadikan semakin bervariasinya aplikasi yang bisa diterapkan, sebagai contohnya adalah untuk aplikasi sistem keamanan. Banyaknya kasus pencurian kendaraan bermotor mendorong semakin berkembangnya sistem keamanan kendaraan yang digunakan untuk mengurangi tingkat pencurian tersebut. Salah satu teknologi yang sedang dikembangkan untuk sistem keamanan kendaraan adalah menggunakan jaringan sensor nirkabel (Wireless Sensor Network). Pada Tugas Akhir ini telah dirancang dan diimplementasikan prototipe sistem keamanan kendaraan dari pencurian yang berbasis jaringan sensor nirkabel. Sistem ini bekerja dengan cara membandingkan nilai RSSI (Received Signal Strength Indication) referensi yang diterima base station dari node yang terpasang di mobil dengan nilai RSSI pada saat pendeteksian kejadian. Metode yang dipakai dalam penelitian ini adalah metode statistik pada observasi tidak berpasangan (unpaired observation). Kinerja dari prototipe sistem yang telah dirancang juga diuji untuk mengetahui performansinya. Berdasarkan pengujian dengan tinggi base station 180 cm untuk kondisi node aman, didapatkan persentase kesalahan kesimpulan sebesar 93,33% untuk letak node di atas kap mobil, sedangkan untuk kondisi node dicuri adalah sebesar 16,67%. Dengan menggunakan dua buah baterai AA, node yang bekerja pada prototipe sistem keamanan ini mampu bertahan sampai 42 jam. Kata kunci : Wireless Sensor Network, RSSI, unpaired observation. I. PENDAHULUAN Pada saat ini sering sekali terjadi pencurian kendaraan yang sedang diparkir di tempat parkir, sebagai contoh pencurian kendaraan di tempat parkir supermarket, rumah sakit, sekolah atau bahkan di area parkir tempat ibadah. Data kasus pencurian kendaraan bermotor di POLDA Metro Jaya tahun 2006 menunjukkan angka kasus dan angka ini meningkat menjadi kasus pada tahun Sedangkan pada tahun 2008 sampai pada bulan Mei terjadi kasus pencurian kendaraan bermotor di wilayah POLDA Metro Jaya[1]. Banyaknya kasus pencurian kendaraan bermotor mendorong semakin berkembangnya sistem keamanan yang digunakan untuk mengurangi tingkat pencurian kendaraan tersebut, diantaranya seperti sistem keamanan kendaraan yang berbasis kamera, RFID, ataupun sensor. Bagaimanapun sistem keamanan tersebut memiliki sejumlah kelemahan diantaranya biaya yang tinggi dan mudahnya sistem tersebut untuk dilumpuhkan. Hal inilah yang menjadi salah satu latar belakang dan motivasi untuk dapat mendisain dan mengimplementasikan jaringan sensor nirkabel untuk prototipe sistem keamanan kendaraan dari pencurian. II. TEORI PENUNJANG 2.1 Perkembangan Sistem Keamanan Kendaraan Yang Ada Sekarang Ini Pada saat ini banyak sistem keamanan kendaraan khususnya mobil yang dipakai baik hanya untuk mengamankan kendaraan pemilik mobil ataupun sampai pada untuk penjejakan kendaraan, apabila mobil tersebut hilang dicuri. Untuk sistem keamanan saja, pemilik mobil bisa menggunakan sistem pengunci (lock system) dan sistem alarm (alarm system). Sedangkan untuk penjejakan pemilik mobil bisa menggunakan sistem penjejakan kendaraan (vehicle tracking system). Ketiga sistem di atas ada yang bekerja menggunakan RFID, kamera, ataupun sensor. Sistem alarm mobil standard yang ada saat ini telah memiliki beberapa fungsi standard antara lain[2]: Fasilitas arming the alarm, artinya ketika tombol ini ditekan maka door locks akan otomatis terkunci dan alarm secara otomatis aktif. Fasilitas disarming the alarm, artinya ketika tombol ini ditekan maka door locks akan secara otomatis unlock dan alarm secara otomatis nonaktif. Silent alarm mode artinya alarm dapat di-arming maupun disarming tanpa menyalakan parking lamp dan sirine. Fasilitas car panic untuk menyalakan sirine dan parking lamp digunakan untuk car search. Secara umum bagan dari sistem alarm mobil dapat dilihat pada gambar 1. Gambar 1 Sistem Alarm Mobil Secara Umum Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS 1

2 2.2 SVATS:A Sensor-network-based Vehicle Anti-Theft System Kelemahan dan kekurangan pada sistem keamanan yang ada sekarang mengharuskan peneliti dan produsen membuat suatu sistem yang baru dan handal. Salah satu sistem yang sedang dikembangkan adalah SVATS (A Sensor-network-based Vehicle Anti-Theft System) [3]. Pada sistem ini tiap kendaraan (mobil) memiliki wireless sensor node yang dapat dihubungkan dengan sumber tenaga dari mobil tersebut. Semua sensor yang ada pada kendaraan yang diparkir dalam area yang sama seperti pada pusat perbelanjaan, sekolah, rumah sakit, bandara atau rumah kediaman akan membentuk suatu jaringan sensor. Setiap area parkir membentuk sebuah jaringan sensor tersendiri dan terpasang sebuah base station. Dengan jaringan sensor tadi, tiap node dimonitor oleh node tetangganya, dimana identifikasi kemungkinan pencurian kendaraan dilakukan dengan mendeteksi pergerakan yang tak diijinkan dari kendaraan tersebut. Sebagai contoh bila ada orang yang mau masuk rumah sakit, kemudian dia memarkir mobilnya di tempat parkir, sebelum pemilik mobil ini masuk rumah sakit, dia menyalakan sensor node yang ada di mobilnya dengan menggunakan remote controller. Kemudian sensor node akan mengirimkan pesan join menuju sensor tetangga yang ada pada mobil lain. Setelah bergabung dalam jaringan, node akan mengirimkan pesan alive secara periodik ke node tetangganya. Dengan diperintah remote controller, node akan mengirimkan pesan leave menuju node tetangga, ketika mobil meninggalkan tempat parkir tadi. Jika pencuri memindahkan mobil tanpa mengirimkan pesan leave, sensor tetangga akan mendeteksi pergerakan dari mobil ini. Jika pencuri merusak sensor yang ada di dalam mobil, maka node tetangga tidak akan menerima pesan alive dari sensor. Artinya node mendeteksi adanya fenomena abnormal. Node akan mengirimkan laporan masalah ini menuju base station yang kemudian akan mengirimkan pesan peringatan kepada petugas keamanan. 2.3 Jaringan Sensor Konvergensi internet, komunikasi, dan teknologi informasi dengan perkembangan alat elektronik (microcomputer) yang ada sekarang telah membawa kita menuju suatu sensor (alat deteksi) generasi baru yang murah, akurat dan memiliki daya jangkau yang lebih luas. Kemajuan di bidang desain, material, dan perancangan konsep akan membawa dampak positif pada penurunan ukuran, berat, dan cost daripada sensor itu sendiri secara siginifikan sehingga didapat sensor dengan kemampuan yang jauh melebihi yang ada sekarang. Dengan begitu, teknologi deteksi (sensing) dan pengaturan sekarang memiliki potensi untuk berkembang dengan pesat, tidak hanya di bidang ilmu pengetahuan dan teknologi tetapi juga meliputi berbagai bidang aplikasi secara luas, meliputi berbagai infrastruktur penting misalnya, keamanan, kesehatan, lingkungan hidup, energi, pangan, proses produksi, dan ekonomi. Generasi baru sensor tadi diwujudkan dalam suatu bentuk jaringan sensor (network-ed sensor) atau lebih sering dikenal sebagai sensor network. Sebuah jaringan sensor (sensor network) adalah sebuah infrastruktur yang meliputi kemampuan sensing (deteksi), penghitungan dan elemen-elemen komunikasi yang memberikan kemampuan kepada administrator untuk mengukur, mengobservasi, dan memberikan reaksi kepada event (kejadian) dan fenomena pada lingkungan tertentu. Secara sederhana digambarkan pada Gambar 2. Sebagai administratornya antara lain secara spesifik adalah kalangan sipil, pemerintah, komersil/swasta atau kalangan industri. Sedangkan lingkungannya dapat meliputi dunia fisik, komponen lingkungan abiotik, atau bahkan dunia teknologi informasi[4]. Gambar 2 Ilustrasi Sederhana Jaringan Sensor Pada dasarnya, sebuah jaringan sensor terdiri atas node sensor dalam jumlah banyak dengan fungsi tertentu yang terhubung satu sama lain melalui suatu topologi jaringan tertentu. Penempatan node sensor tadi umumnya secara random dan dalam skala kerapatan yang tinggi/padat. Sedangkan node-nya merupakan komponen elektronik berukuran kecil yang mampu secara umum untuk mengambil informasi dari lingkungannya, termasuk temperatur, cahaya, kelembapan, radiasi, spesifikasi geologis, getaran dan lain sebagainya. Sebuah jaringan sensor berfungsi mendeteksi kejadian (events) atau fenomena, mengumpulkan, memproses data, serta mengirimkan hasilnya kepada user yang membutuhkan[5]. Spesifikasi dasar dari sebuah jaringan sensor antara lain : 1. Kemampuan mengorganisasi diri sendiri. 2. Kemampuan broadcast dalam jarak pendek dan multihop routing. 3. Penyebaran yang rapat dan kemudahan pengaturan dari node sensor. 4. Perubahan topologi merujuk pada kegagalan node. 5. Pembatasan pada energi, daya transmit, memori dan kemampuan komputasi. Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS 2

3 III. PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI SISTEM 3.1 Metodologi Penelitian Metodologi penelitian dari perancangan sistem keamanan ini seperti terlihat pada Gambar 3. Gambar 4 Ilustrasi setting Pengukuran Pengukuran dilakukan dengan jarak x adalah 3 meter, kemudian secara bertahap jarak y akan dirubah dengan cara memindahkan mobil menjauh 2 m, 4 m, 6 m dan seterusnya seperti gambar di atas. Pengukuran ini dilakukan dimana mobil dalam keadaan diam. Gambar peletakan node di dalam mobil seperti terlihat pada gambar 5. Gambar 3. Metodologi Penelitian 3.2 Pengukuran RSSI (Received Signal Strength Indication) terhadap Jarak Pengukuran dilakukan pada dua lingkungan, yaitu lingkungan tempat parkir outdoor dan tempat parkir indoor. Pengukuran ini dilakukan untuk mengetahui besarnya nilai RSSI dari masing-masing node yang diterima oleh base station/sink yang nantinya bisa dijadikan referensi untuk peletakan node di mobil. Pengukuran RSSI pada lingkungan outdoor dilakukan di lapangan parkir jurusan Teknik Elektro ITS dengan tinggi base station adalah 180 cm dari permukaan tanah. Sedangkan pengukuran indoor dilakukan di tempat parkir Mall Galaxy Surabaya. Peletakan node di dalam mobil divariasikan pada tiga tempat, yaitu : Node dengan ID 1 diletakkan pada dashboard depan. Node dengan ID 2 diletakkan di bawah jok kursi pengemudi. Node dengan ID 3 diletakkan pada bagian belakang. Node dengan ID 4 diletakkan di luar mobil, yaitu di atas kap mobil. Pengukuran ini juga bertujuan untuk jarak jangkauan dari pancaran sinyal radio (beacon) dari node yang telah dipasang di mobil. Gambar ilustrasi pengukuran pada lingkungan outdoor atau indoor ini seperti terlihat pada gambar 4. (a) (c) (b) (d) Gambar 5 Peletakan Node di mobil: dashboard depan (a), di bawah jok pengemudi (b), bagian belakang mobil (c), di atas kap mobil (d) 3.3 Disain Sistem Keamanan Pada bagian ini akan dibahas mengenai disain sistem keamanan kendaraan anti pencurian berbasis jaringan sensor nirkabel beserta metode pendeteksian pencurian yang berdasarkan metode statistik. Gambar 6 Arsitektur Sistem Keamanan Kendaraan dari Pencurian Berbasis Jaringan Sensor Nirkabel Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS 3

4 Metode statistik yang digunakan adalah metode observasi tidak berpasangan (unpaired observation). Gambar arsitektur sistem keamanan kendaraan yang dirancang seperti terlihat pada gambar 6. Metode statistik tersebut digunakan untuk menentukan keputusan hipotesis yang akan diambil oleh sistem. Jenis metode uji yang digunakan adalah uji Mann-Whitney. Uji Mann-Whitney digunakan untuk mengetahui ada tidaknya perbedaan dari dua himpunan data yang berasal dari sampel independen. Rumusan hipotesis dari pengujian ini adalah : H 0 : Tidak ada perbedaan yang signifikan antara pengukuran nilai RSSI referensi dengan pengukuran nilai RSSI saat pendeteksian kejadian (event), mobil disimpulkan dalam keadaan diam/aman. H 1 : Ada perbedaan yang signifikan antara pengukuran nilai RSSI referensi dengan pengukuran nilai RSSI saat pendeteksian kejadian (event), mobil disimpulkan dalam keadaan bergerak/dicuri. Diagram alir penentuan keputusan hipotesis adalah seperti terlihat pada gambar Pengamatan Konsumsi Arus Keterbatasan energi merupakan karakteristik utama dari jaringan sensor nirkabel dimana pada implementasi sebenarnya setiap node hanya diberikan sumber energi berupa baterai 2x AA dengan suplai hanya sebesar 3 Volt. Dengan dasar inilah maka dalam implementasi sistem keamanan kendaraan dengan jaringan sensor nirkabel perlu diperhatikan konsumsi energi dari setiap node. Pengamatan arus dilakukan dengan cara menggunakan multimeter arus yang dihubungkan seri dengan baterai node, kemudian diamati pemakaian arus semenjak node aktif sampai node tersebut mati. IV. ANALISA DATA DAN PENGUJIAN SISTEM 4.1 Analisa Data Pengukuran RSSI terhadap Jarak Hasil pengukuran RSSI terhadap jarak pada tempat parkir outdoor seperti terlihat pada gambar 8, sedangkan hasil pengukuran di tempat parkir indoor seperti terlihat pada gambar 9. Gambar 8 Grafik Nilai RSSI terhadap Jarak pada Pengukuran Tempat Parkir Outdoor Gambar 7 Diagram Alir Penentuan Keputusan Hipotesis Berdasarkan gambar di atas, terlihat bahwa apabila hasil p-value < / 2 atau p-value > 1- / 2, maka keputusan hipotesisnya adalah menolak H 0 yang berarti disimpulkan bahwa mobil yang telah dipasangi sensor node dalam keadaan bergerak (dicuri). Sebaliknya apabila hasil uji menunjukkan bahwa / 2 p-value 1- / 2, maka keputusan hipotesisnya adalah menerima H 0 yang berarti disimpulkan bahwa mobil yang telah dipasangi sensor node dalam keadaan diam (aman). Pada Tugas Akhir ini digunakan sebesar 5%. Gambar 9 Grafik Nilai RSSI terhadap Jarak pada Pengukuran Tempat Parkir Indoor Berdasarkan gambar 8 dan gambar 9, terlihat bahwa pada pengukuran outdoor, jangkauan terjauh dari node yang diletakkan di dalam mobil berasal dari node yang diletakkan di dashboard depan, yaitu sekitar 18 m. Sedangkan pada pengukuran indoor, jangkauan node 1 hanya sampai sejauh 5 m. Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS 4

5 4.2 Strategi dan Hasil Pengujian Sistem Strategi Pengujian Sistem Mobil untuk pengujian akan dipasangi node sebanyak dua buah, yaitu node dengan ID 1 diletakkan di dashboard depan dan node dengan ID 2 diletakkan di atas kap mobil. Berikut ini adalah setting kasus yang dilakukan saat pengujian sistem : 1. Kondisi 1 : Node dalam keadaan diam (aman) a) Kasus I, jalur base station ke node dalam keadaan LOS (Line of Sight). b) Kasus II, jalur base station ke node terhalang oleh orang yang sedang lewat. c) Kasus III, jalur base station ke node terhalang oleh mobil lain. Kasus IIIA, jalur base station ke node pada awalnya terhalang oleh mobil lain kemudian mobil penghalang pergi meninggalkan tempat. Kasus IIIB, jalur base station ke node pada awalnya LOS, kemudian ada mobil lain yang datang dan menghalangi jalur base station ke node. Kasus IIIC, jalur base station ke node terhalang mobil lain, dimana keduanya baik node maupun mobil penghalang dalam keadaan diam. 2. Kondisi 2 : Node dalam keadaan bergerak (dicuri). a) Kasus I, jalur base station ke node dalam keadaan LOS, kemudian node bergerak (mobil dicuri). b) Kasus II, jalur base station ke node terhalang oleh orang yang sedang lewat, kemudian node bergerak (mobil dicuri). c) Kasus III, jalur base station terhalang oleh mobil lain. Kasus IIIA, jalur base station ke node terhalang oleh mobil lain yang diam (diparkir) dan node dalam keadaan bergerak (mobil dicuri). Kasus IIIB, jalur base station ke node terhalang mobil lain dan kemudian kedua mobil bergerak meninggalkan posisi awalnya Hasil Pengujian Sistem Hasil dari kebenaran kesimpulan pengujian sistem seperti terlihat pada tabel 1. Tabel 1. Hasil Kebenaran Kesimpulan Pengujian Berdasarkan hasil pengujian di atas dapat dihitung persentase kesalahan kesimpulan dan persentase pengujian tanpa kesimpulan yang diberikan sistem dengan rumus: Jumlah Kesimpulan Salah tiap kondisi % KesalahanKesimpulan tiapkondisi 100% Jumlah Semua Kesimpulan tiap Kondisi JumlahPengujianTanpa Kesimpulantiap Kondisi % TanpaKesimpulan tiapkondisi 100% Jumlah Semua Kesimpulan tiap Kondisi Tabel 2. Persentase Kesalahan Kesimpulan Pengujian Ketinggian Base Station 180 cm Kondisi Pengujian Persentase Kesalahan Kesimpulan Node 1 Node 2 Kondisi 1 100% 93,33% Kondisi 2 8,33% 16,67% Ketinggian Base Station 45 cm Kondisi 1 46,67% 86,67% Kondisi 2 0% 8,33% Tabel 3. Persentase Pengujian tanpa Kesimpulan Ketinggian Base Station 180 cm Persentase Pengujian tanpa Kondisi Pengujian Kesimpulan Node 1 Node 2 Kondisi 1 0% 0% Kondisi 2 0% 0% Ketinggian Base Station 45 cm Kondisi 1 53,33% 0% Kondisi 2 50% 0% Berdasarkan hasil di atas terlihat bahwa pada ketinggian base station 180 cm untuk kondisi 1, sistem memberikan persentase kesalahan kesimpulan sebesar Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS 5

6 100% pada node 1 dan sebesar 93,33% pada node 2, sedangkan untuk kondisi 2 adalah sebesar 8,33% untuk node 1 dan 16,67% untuk node 2. Sedangkan pada ketinggian BS 45 cm diperoleh persentase kesalahan kesimpulan sebesar 46,67% untuk node 1 dan 86,67% untuk node 2 pada setting kondisi 1 dan untuk setting kondisi 2 diperoleh sebesar 0% untuk node 1 dan 8,33% untuk node 2. Dari hasil pengujian juga didapatkan bahwa pada ketinggian base station 180 cm, sistem memberikan persentase pengujian tanpa kesimpulan sebesar 0%. Sedangkan pada ketinggian 45 cm, pada setting kondisi 1 didapatkan persentase pengujian tanpa kesimpulan sebesar 53,33% untuk node 1 dan 0% node 2. Sedangkan pada setting kondisi 2 diperoleh persentase pengujian tanpa kesimpulan sebesar 50% untuk node 1 dan 0% untuk node Analisa Konsumsi Arus Berdasarkan pengamatan terlihat bahwa ketiga node mengalami penurunan konsumsi arus. Setelah beberapa jam pengamatan maka arus yang dapat diberikan oleh baterai pun akan terus berkurang. Node dengan periode pengiriman paket paling cepat (node 1) mati terlebih dahulu dibandingkan dengan yang lain. Node 1 mati setelah dinyalakan selama sekitar 42 jam 20 menit, node 2 mati setelah dinyalakan sekitar 42 jam 40 menit dan node 3 mati setelah dinyalakan sekitar 42 jam 50 menit. Berdasarkan hasil tersebut dapat diambil kesimpulan bahwa node dengan periode pengiriman paket yang lebih lambat akan lebih hemat dalam penggunaan energinya. Gambar 10 Grafik Pengukuran Konsumsi Arus V. KESIMPULAN Dari hasil analisa yang telah dilakukan, dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. Dengan menggunakan komunikasi single hop pada ketinggian base station 180 cm, node yang diletakkan di dashboard depan dapat menjangkau sampai 18 meter pada lingkungan parkir outdoor dan 5 meter untuk lingkungan parkir indoor. 2. Besarnya nilai pengukuran RSSI dari node yang diterima base station tidak selalu menunjukkan jarak antara node dengan base station. 3. Berdasarkan pengujian pada ketinggian base station 180 cm untuk kondisi node aman, sistem memberikan persentase kesalahan kesimpulan sebesar 100% pada node 1 dan sebesar 93,33% pada node 2, sedangkan untuk kondisi node dicuri adalah sebesar 8,33% untuk node 1 dan 16,67% untuk node Berdasarkan pengujian juga diperoleh bahwa dengan ketinggian base station 180 cm, sistem memberikan persentase pengujian tanpa kesimpulan sebesar 0% pada kedua kondisi node baik pada node 1 maupun node Dengan memanfaatkan catu daya dari dua buah baterai AA masing-masing sebesar 1.5 volt, node pada prototipe sistem keamanan ini mampu bertahan sampai 42 jam. DAFTAR PUSTAKA [1] Asriani, "Data Pencurian Kendaraan Bermotor", 2008, <URL: data_pencurian_kendaraan_bermotor.htm> [2] Setiawan, Erwin, 2003, "Implementasi RFID pada Sistem Keamanan Kendaraan Bermotor", Surabaya: Universitas Kristen Petra. [3] Song, H., Zhu, S., Cao, G., 2007, "Svats: A Sensornetwork-based vehicle anti-theft system", Networking and Security Research Center, Department of Computer Science Engineering, Pennsylvania State University, Technical Report NAS-TR [4] Sohraby, K., Minoli, D., Znati, T., 2007, "Wireless Sensor Network: Technology, Protocol, and Applications", Wiley-interscience. [5] Ilyas, Mohammad., Mahgoub, Imad.,2005,"Handbook of Sensor Networks Compact Wireless and Wired Sensing Systems", Boca Raton: CRC Press. BIODATA PENULIS Muhamad Syamsudin, lahir di Kediri pada tanggal 23 Mei Pada tahun 1999, penulis menamatkan pendidikan Sekolah Dasar di SD Gedangsewu IV Pare, kemudian melanjutkan pendidikan di SLTP Negeri 2 Pare dan selesai pada tahun Kemudian penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah Menengah Atas di SMA Negeri 2 Pare pada tahun Dengan anugerah Allah, penulis dapat melanjutkan studi di Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya dengan mengambil Jurusan Teknik Elektro melalui jalur SPMB. Penulis mengambil Bidang Studi Telekomunikasi Multimedia dan aktif sebagai asisten Laboratorium Jaringan Telekomunikasi dan Laboratorim Multimedia. Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS 6

7 Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS 7