APLIKASI VEHICULAR AD-HOC NETWORK UNTUK MONITORING KECELAKAAN MOBIL DI JALAN RAYA

Transkripsi

1 APLIKASI VEHICULAR AD-HOC NETWORK UNTUK MONITORING KECELAKAAN MOBIL DI JALAN RAYA Nanok Adi Saputra 1, M. Zen Samsono Hadi 2, Taufiqqurahman 3. Laboratorium Jaringan Telekomunikasi, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya 1 Jurusan Teknik Telekomunikasi, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya 2 nanoxmlg@yahoo.com 1, zenhadi@eepis-its.edu 2, taufiq@eepis-its.edu 3 ABSTRAK Dalam kehidupan sehari-hari kita tidak akan terlepas dari melakukan kesalahan apakah itu hal yang besar atau hal yang kecil dirumah, ditempat kerja maupun dijalan. Yang perlu diperhatikan yaitu ketika berada di dijalan, karena sedikit kesalahan akan mengakibatkan hal yang fatal. Oleh karena itu ngan adanya Vehicular Ad-Hoc Networks (VANET) memiliki potensi yang besar untuk meningkatkan keselamatan dan efisiensi di jalan raya pada masa yang akan datang. Dengan adanya vanet mobil yang berada di jalan raya bisa saling melakukan komunikasi tanpa harus terdapat satu base station khusus yang berfungsi sebagai router untuk menghubungkan antar kendaraan. Karena vanet pada prinsipnya, tiap tiap kendaraan berfungsi sebagai router jika terdapat informasi yang harus dikirimkan, maka kendaraan tersebut yang akan mencari rute sendiri kemana data tersebut akan dikirimkan. Setelah dilakukan pengujian meto vehicle adhoc network ngan menggunakan wireless (zigbee) lay pengiriman data dari kendaraan (no) satu ke no yang lain memerlukan waktu 12 tik. Delay waktu yang didapatkan masih sangat tinggi sehingga tidak bisa diaplikasikan pada sistem pencegah kecelakaan dijalan raya. Tetapi didalam proyek akhir ini proses dinamik routing berhasil dilakukan pada zigbee dan adhoc network berhasil diaplikasikan pada jarak antar no kurang dari 5m. Kata Kunci xbee, zigbee, vehicular adhoc network,dinamik routing, wireless PENDAHULUAN Salah satu pegembangan teknologi yang akan dikembangkan pada proposal ini adalah mengenai monitoring dalam sistem transportasi. Saat ini suatu kecelakaan yang sering terjadi adalah kecelakaan yang disebabkan oleh human error.permasalahan yang terjadi tidak hanya sampai disini melainkan berlanjut ngan kemungkinan kecelakaan beruntun. Jika suatu kendaraan melaju ngan kecepatan tinggi dan secara tibatiba kendaraan di pan berhenti maka bisa dipastikan kita akan menabrak mobil tersebut. Untuk mengurangi resiko tersebut maka dibuat suatu komunikasi wireless ngan frekuensi 2,4Ghz antar kendaraan. Jika terjadi keelakaan dijalan raya maka mobil yang mengalami kecelakaan tersebut akan mengirimkan sinyal tanda bahaya kepada mobil yang berada di belakang kendaraan ini pada radius 100m ngan komunikasi Ad-Hoc. setelah itu mobil yang menerima sinyal bahaya itu akan meneruskan sinyal tanda bahaya kepada mobil yang berada di belakangnya lagi sampi di peroleh jarak aman. 2. TEORI PENUNJANG 2.1 Wireless (Xbee-Pro) Pada masa sekarang ini telah banyak dikembangkan modul wireless RF. Salah satu modul wireless RF yang sering dipakai adalah X-Bee Pro yang dibuat oleh Maxstream. Gambar 1 Modul xbee/xbee pro 1

2 ZigBee/IEEE teknologi yang memfokuskan data rate rendah, konsumsi daya rendah, biaya rendah, target protocol jaringan wireless untuk aplikasi otomasi dan kendali remote. Modul X-Bee pro ini beroperasi pada daerah 2,4 GHz. XBee-PRO hanya membutuhkan energi yang rendah untuk beroperasi sehingga praktis dalam penempatan. 2.2 Mikro Control Unit (Mcu) Mikrokontroler AVR memiliki arsitektur RISC 8 bit, semua instruksi dikemas dalam ko 16-bit dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus clock, berbeda ngan instruksi MCS51 yang membutuhkan 12 siklus clock. Tentu saja karena kedua MCU tersebut memiliki arsitektur yang berbeda.avr berteknologi RISC sedangkan MCS51 berteknologi CISC. Secara umum AVR dibagi menjadi 4 kelas yaitu : keluarga ATtiny, AT90Sxx, ATMega, AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Gambar 3 Struktur Dasar Program C 2.4 Pengiriman Data Dengan Mom Gsm Aplikasi yang akan di jalankan pada tugas akhir ini adalah bagaimana station bisa memberikan informasi kepada server mengenai lokasi kecelakaan. Yang kemudian pada tugas akhir ini sebuah station direpresentasikan ngan mikrokontroller yang akan mengirimkan pesan melalui mom dan dikirimkan ke server ngan menggunakan sms. Pada tugas akhir ini sebelum mom dihubungkan ke mikrokontroller mom dihubungkan melalui PC untuk memastikan program yang digunakan dan mempermudah pelacakan jika terjadi masalah ngan koneksi. konfigurasi sistem dapat dilihat sebagai berikut: Gambar 2 Atmega Pemrograman Bahasa C Program bahasa C merupakan program yang terdiri dari satu atau lebih fungsi-fungsi. Pada bahasa C terdapat fungsi utama yang harus ada pada program yang kita buat yaitu fungsi main(). Fungsi main adalah fungsi pertama yang akan diproses pada saat program dicompile dan dijalankan sehingga dapat disebut fungsi yang mengontrol fungsi-fungsi lain. Struktur program bahasa C terdiri dari fungsi-fungsi lain sebagai program bagian(subroutine), maka bahasa C dapat disebut sebagai bahasa yang terstruktur. Cara penulisannya sebagai berikut: Mom GSM / GPRS adalah mom wireless yang bekerja ngan jaringan GSM/ GPRS. Sebuah mom wireless ini mirip ngan mom dial-up. Perbedaan utama adalah bahwa mom wireless mentransmisikan data melalui jaringan wireless sedangkan mom dialmom Pengirim Gambar 4 konfigurasi mom GSM 2

3 up mentransmisikan data melalui saluran telepon tembaga. Untuk mengirim pesan SMS, kita memerlukan kartu yang aktif dari operator untuk mom GSM / GPRS, yang kemudian terhubung ke komputer. Ada beberapa cara untuk menghubungkan ponsel atau GSM / GPRS mom untuk komputer. Sebagai contoh, mereka dapat dihubungkan melalui kabel serial, kabel USB, Bluetooth atau link link inframerah. Cara yang sebenarnya untuk digunakan tergantung pada kemampuan dari ponsel atau GSM / GPRS mom. Sebagai contoh, jika ponsel tidak mendukung Bluetooth, tidak dapat terhubung ke komputer melalui jaringan Bluetooth. Setelah menghubungkan ponsel atau GSM / GPRS mom ke komputer, selanjutnya dapat mengontrol ponsel atau GSM / GPRS mom ngan mengirimkan instruksi untuksi. Instruksi yang digunakan untuk mengontrol ponsel atau GSM / GPRS mom disebut perintah AT. Dial-up mom, ponsel dan GSM / GPRS mom mendukung seperangkat standar perintah AT. Selain itu seperangkat standar perintah AT, ponsel dan GSM / GPRS mom mendukung serangkaian perintah AT diperpanjang. Salah satu penggunaan perintah AT diperpanjang adalah untuk mengontrol pengiriman dan penerimaan pesan SMS. 3. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN PERANGKAT KERAS Sebelum merancang perangkat lunak dalam proyek akhir ini tahap pertama yang harus dipahami adalah susunan dari sistem itu sendiri.secara keseluruhan konfigurasi sistem pada proyek akhir ini terdiri dari beberapa no dan satu buah no yang dihubungkan ngan mom GSM yang digunakan sebagai sms gateway. Kemudian untuk komunikasi antara no digunakan meto Adhoc network. Komunikasi Ad hocnetworkbisa di ilustrasikan seperti pada gambar dibawah ini: Infor A Infor Gambar 5 blok diagram Ad-Hoc network Cara kerja dari Adhoc network ini yaitu no A akan mengirim data ke B, selanjutnya B akan mengirim data ke C dan C akan mengirim data ke no D dan seterusnya hingga semua no mendapatkan informasi yang dikirimkan dari sumber. Tetapi pada proyek akhir ini penulis akan mengunakan tiga no dan satu buah no yang dihubungkan ngan mom GSM. Komunikasi Adhoc network diatas akan di aplikasikan pada sistem yang utuh seperti yang terlihat pada gambar dibawah sebagai komunikasi antar kendaraan Gambar 6 Sistem secara keseluruhan Seperti yang terlihat pada gambar diatas ketika sebuah mobil mengalami kecelakaan entah itu bertabrakan atau akibat sendiri maka mobil tersebut akan mengirimkan alarm ke mobil yang berada di belakangnya agar bisa melakukan antisipasi, kemudian mobil yang telah menerima informasi tersebut melakukan broadcast informasi mengenai kecelakaan tersebut, hal ini bertujuan agar informasi bisa disampaikan pada mobil yang belakang lagi dan station bisa menerima informasi ini dan mengirimkan informasi ini ke server. Untuk lebih jelasnya urutan proses yang terjadi bisa dijelaskan pada flowchart dibawah A Infor A 3

4 Start Terjadi Kecelakaan Ya Mengirim alarm Tidak Flowchart untuk kendaraan yang mengalami kecelakaan Alarm sudah terkirim Menerima alarm Analisa jarak Memberi alarm pengedara Mengirim alarm Apakah alarm terkirim Ya Mobil Berikutnya Flowchart untuk kendaraan yang dibelakang Tidak Gambar 8 Diagram rangkaian shcematic ATMega 8535 AVR Pada gambar rangkaian diatas masih belum termasuk ngan rangkaian untuk driver xbee. 3.1 Rangkaian Menggirimkan SMS Pada mikrokontroller untuk komunikasi serial pin yang digunakan adalah TX, RX dan GND, yang mana ini menggunakan DB9 sebagai konektor. Sedangkan pada mom wavecom menggunakan pin TX,RX,RTS, CTS dan GND. Cara yang kita gunakan untuk menyiasati hal ini adalah ngan melakukan jamper pada bagian DB 15 Gambar 7 Flowchart sistem secara umum Sistem dari modul yang nantinya akan diletakkan pada kendaraan yaitu ketika sensor menteksi terjadi benturan maka sensor akan mengirim data ke mikroprosesor, setelah itu mikro akan memberi alarm ke pengemudi dan menggerakkan Motor untuk mengurangi kecepatan. Mikro menggunakan xbee untuk mengirimkan data secara wireless kepada mobil yang berada di belakang. Gambar 9 konfigurasi kabel antara mikro ngan mom GSM 3.2 Protokol Pengiriman Data Dari Gambar 3.6 dapat dilihat bahwa Receiver dan Transmitter dari USART diaktifkan.pada Receiver Rx Interrupt diaktifkan ngan buffer sebesar 8 bit.baudrate yang digunakan sebesar 9600 yang merupakan fault baudrate dari komunikasi USART pada mikrokontroller. Parameter protokol diberikan format 8 bit data, 1 stop bit data dan ngan no parity. Mo komunikasinya adalah asynchronous. Berikut ini adalah rancangan format protokolnya : 4

5 Head Seq Data X X X seq addr MY MY MY address rssi(receive signal streng indikator) yang digunakan untuk melakukan analisa jarak yang selanjutnya akan mengirimkan informasi kepada mobil ngan jarak terkat.untuk mengetahui jarak terkat bisa digunakan meto sortir Gambar 10 Format Protokol data xxx :Hear atau awalan protocol, ini merupakan hear untuk memberitahu jika terdapat bahaya seq :Seq number adalah nomor urutan untuk menjelaskan mobil nomor berapa yang mengalami kecelakaan ini addr :Address adalah alamat sumber yang mengalami kecelakaan MY :Data MY adalah data alamat pengirim informasi yang nantinya alamat ini tidak akan dikirim data lagi 3.4 Meto network Discovery Meto yang digunakan untuk mengirimkan data ngan menggunakan Ad-Hoc network adalah ngan mengunakan ip table sehingga nanti bisa di dapatkan jarak terpenk untuk mngirimkan data datarssi Getrssi 4. IMPLEMENTASI, HASIL DAN ANALISA 4.1 Implementasi Rangkaian station digunakan sebagai perangkat end vice yang berfungsi mengirim informasi ke server SIG melalui sms gateway. station ini menggunakan ATmega162 yang memiliki dua port serial. Port serial0 digunakan untuk komunikasi ngan USART xbee sedangkan port serial1 digunakan untuk komunikasi ngan mom. Gambar 4.1 adalah rangkaian skematik yang sudah dibuat Getrssi datarssi Gambar 11 meto network discovery Setelah sebuah host mengirimkan data secara broadcast maka no yang masih berada di dalam satu jaringan dan bisa berkomunikasi maka host yang menerima data tersebuat akan mengirimkan balasan mengenai nilai dari Gambar 12 Skematik station Dari rangkaian skematik gambar 4.1 dibuat dijadikan rangkaian pada PCB yang akhirnya seperti pada gambar 4.2. pada gambar 4.2 disertakan juga mom GSM dan modul xbee. 5

6 Gambar 13 station 4.2 Hasil Percobaan dan analisa Adhoc network Dengan Parameter Jarak Pada pegujian adhoc network ngan perubahan parameter jarak dilakukan di lapangan basket PENS bulan Januari 2012 pada sore hari. Pengambilan data ini dimaksudkan untuk mengetahui bagaimana respon jarak terhadap proses routing yang dilakukan oleh no. Pada pengujian ini diharapkan dapat diketahui berapa jarak ial untuk melakukan komunikasi adhoc ngan menggunakan wireless Gambar 4.26 adalah gambar konfigurasi percobaan adhoc netwok dan tabel 4.2 adalah tabel hasil percobaan adhoc network ngan parameter jarak. 1 Gambar 14 konfigurasi pengukuran Tabel 4.1 Pengukuran pada jarak antar no 1m NO Waktu Data Diterima A Paket B Paket C Paket D Pesan 1 0' xxx1aff10 12' xxx2aff21 23' xxx3aff32 37' KPS KECELAKA 2 0' xxx1aff10 11' xxx2aff21 24' xxx3aff32 38' KPS KECELAKA 3 0' xxx1aff10 12' xxx2aff21 24' xxx3aff32 38' KPS KECELAKA 4 0' xxx1aff10 12' xxx2aff21 26' xxx3aff32 38' KPS KECELAKA 5 0' xxx1aff10 12' xxx2aff21 27' xxx3aff32 39' KPS KECELAKA Rata - rata waktu pengiriman 38' waktu (Detik) 55' 50' 45' 40' 35' 30' Delay Pengiriman jarak dalam m Gambar 14 Grafik lay waktu pengiriman data terhadap jarak Dari hasil pengukuran lay pengiriman terhadap jarak antar no mengalami kenaiakan ngan tidak liner. Kenaikan ini disebabkan karena adanya error reta pada proses pengiriman data sehingga proses pengiriman data harus diulang kembali. Hal lain yang menyebabkan ini adalah proses routing yang di ulang ulang. Seperti pada tabel percobaan 2 ngan jarak pengukuran 3m pada pengukuran ke 2 pengiriman data antar no rata rata adalah 12 tik pada proses routing dari no C ke no D terdapat selisih waktu atau lama pengiriman data adalah 24 tik atau 2 kali rata rata pengiriman data. Selanjutnya ada pula yaitu proses routing yang gagal dilakukan pada percobaan pembacaan no pada jarak 7m. ketika no C ini tidak ditemukan atau karena kuat sinyal pada no D lebih besar dari sinyal kuat sinyal no C. Error rate juga terjadi pada pengiriman data untuk jarak antar no 10m. disini paket pada no A berhasil dikirimkan ke no B. tetapi pada prosses selanjutnya yaitu no B tidak bisa menemukan vice yang lain sehingga proses ahhoc terputus dan informasi tidak bisa dikirimkan. Dengan adanya lay waktu dan error rete dalam proses pengiriman data yaitu pada pengukuran jarak antar no 7m dan 10m. sehingga bisa disimpulkan bahwa proses routing ngan menggunakan RSSI atau kuat sinyal ini bisa efektif untuk routing antar no ngan jarak dibawah 5m. 6

7 5. KESIMPULAN Setelah melakukan tahap perencanaan dan pembuatan sistem yang kemudian dilanjutkan ngan tahap pengujian dan analisa maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : Untuk komunikasi paket data secara Ad-hoc network pada proyek akhir ini dapat dikatakan berhasil, dimana tingkat keberhasilannya sebesar 100% untuk meto dinamik routing ngan jarak antar no maksimal 5m Semakin banyak jumlah no, maka lay waktu pengiriman paket data juga akan semakin besar Posisi dan letak dari tiap-tiap no tidak berpengaruh terhadap kinerja sistem dimana untuk komunikasi antar hop diperlukan waktu tik. Adhoc network ngan menggunakan wireless zigbee bisa diaplikasikan pada no yang bergerak ngan kecepatan 5m/tik. Delay proses auto routing yang tinggi pada zigbee menyebabkan zigbee tidak bisa di aplikasikan pada aplikasi pencegah kecelakaan dijalan raya ngan menggunakan sistem vehicular adhoc network 7