RANCANG BANGUN LAYANAN SMS PADA TEKNOLOGI VMES (VESSEL MESSAGING SYSTEM) UNTUK SISTEM KOMUNIKASI KAPAL LAUT Adrian Imantaka 1, and Achmad Affandi 2 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya 60111, INDONESIA. Email: adrianimantaka06@gmail.com 1 affandi@ee.its.ac.id 2 Abstrak Teknologi VMeS (Vessel Messaging System) menerapkan sistem komunikasi data menggunakan kanal frekuensi VHF, yang diaplikasikan untuk teknologi komunikasi di kapal laut. Pengintegrasian jaringan seluler ke dalam jaringan VMeS ini dilakukan guna memperluas cakupan area komunikasinya. Pengujian performansi sistem dibedakan menjadi dua, yakni pengujian performansi pengiriman data dari mobile station ke base station dan pengujian performansi pengiriman SMS dari base station ke perangkat seluler klien. Parameter yang diuji adalah eror karakter dan waktu selisih pengiriman dan penerimaan. Dari hasil pengujian di laut, daerah Rembang, tampak bahwa data dapat diterima dengan baik sampai jarak 10 km. Sedang pengujian di darat yaitu di Surabaya, tampak terdapat karakter eror. Dengan jarak mencapai 11 km dan daya terima minimal mencapai -102 dbm, didapat eror karakter yang mencapai 48 %. Eror karkter tersebut rata rata terjadi pada kilometer ke empat sampai kelima, dan mulai terjadi pada level daya terima - 75 dbm. Untuk selisih waktu kirim-terima data melalui komunikasi radio didapatkan waktu 1-3 detik. Untuk performansi dari SMS gateway menggunakan sistem yang belum dioptimasi, terdapat eror karakter sampai 85% dan dengan lama pemrosesan data selama 1 detik. Sedang setelah dilakukan optimasi, eror karakter turun menjadi 22%. Kata kunci: VMeS, Database, SMS gateway, Eror Karakter, Selisih Waktu Kirim-Terima 1. PENGANTAR Secara geografis, Indonesia merupakan negara maritim yang sekitar 2/3 dari total luasnya terdiri dari perairan. Kondisi ini membuat Indonesia memiliki potensi kekayaan laut yang besar. Potensi yang besar tersebut belum bisa dimanfaatkan secara optimal karena teknologi yang ada saat masih terbatas. Penggunaan teknologi di wilayah laut Indonesia masih kurang dilihat dari sarana dan prasarana transportasi laut yang digunakan masyarakat untuk melakukan pelayaran ataupun kapal militer yang dipergunakan untuk menjaga wilayah keutuhan wilayah perairan Indonesia. Salah satunya adalah dalam teknologi komunikasinya. Teknonogi VMS (Vessel Monitoring System) sebagai teknologi komunikasi kapal laut yang ada di Indonesia saat ini, hanya digunakan di kapal berkapasitas besar dan membutuhkan biaya yang besar untuk instalasi sistemnya. Sementara nelayan Indonesia, sebagai ujung tombak penangkapan ikan, tidak memiliki kemampuan untuk mendapatkan teknologi seperti ini. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, Laboratorium Jaringan Telekomunikasi dan Multimedia Jurusan Teknik Elektro ITS, mengembangkan teknologi Vessel Messaging System (VMeS) yang merupakan teknologi yang memungkinkan pertukaran informasi dalam format message antara kapal (mobile station) dengan base station di pantai. Saat ini teknologi VMES terus dikembangkan untuk memperluas jaringan dan meningkatkan kualitas dari komunikasi di laut [1-4]. Dan untuk mengembangkan jaringan dari teknologi VmeS ini, dipilih menggunakan jaringan seluler. Perkembangan teknologi seluler yang sangat pesat dan aplikasinya yang luas di Indonesia ini menjadikannya sarana yang ideal dalam memperluas calupan area VmeS. 2. TEORI PENUNJANG Berikut adalah beberapa teori yang mendasari pelaksanaan penelitian 2.1 Fleet Management System Adalah sistem yang dikembangkan Kiran S, Raghu Char menggunakan GSM sebagai medium komunikasi data dengan mempertimbangkan fleksibilitas, performansi, keamanan dan harga [5]. Mereka mencoba untuk mengaplikasikan penelitian mereka pada transportasi darat di India, terutama terutama truk angkutan barang. Hingga akhirnya,
rumah produksi meraka yaitu Accord mengembangkan aplikasi yang disebut sebagai Accord's Fleet Management System (AFMS). Ada 3 komponen AFMS yaitu: - Mobile Units (MU) atau peralatan yang ada pada vehicle - Fleet management server pada the control station (CS) - Web based User terminal CS dan MUs berkomunikasi melalui jaringan GSM. Arsitektur keseluruhan dari AFMS ditunjukkan gambar 2.1. Gambar 2.1 Accord s Fleet Managemet System (AFMS) Sistem yang telah dirancang tersebut kemudian dicoba di jalanan besar India untuk menguji performansi sistem di bawah berbagai kondisi jaringan GSM. Hasil keseluruhan menunjukkan data posisi diterima tanpa loss yang berarti. Infrastruktur di darat cukup lengkap untuk mendukung sistem management transportasi, khususnya untuk pemantauan posisi kendaraan. Hal yang tidak mendukung adalah penerapan sistem pemantauan ini untuk kapal-kapal yang di laut. Tidak banyak alternatif untuk mendukung backbone transmisi data, maka saat ini dipilih transmisi satelit sebagai backbone untuk mendukung Vessel Monitoring System (VMS) yang telah diadopsi secara global. 2.2 Vessel Messaging System (VMeS) VMeS adalah sebuah sistem komunikasi yang mempu menyampaikan pesan secara dua arah. Dalam komunikasinya, teknologi VMeS ini menggunakan perantara frekuensi radio, yang diharapkan mampu mencapai wilayah yang tidak masuk ke dalam cakupan area BTS [6]. Sistem VMeS dapat diilustrasikan seperti bagan di bawah ini. Sensor GPS Terminal VMeS Modem Radio Transeicer Intern et Server dan Sistem Gateway Sistem Data Base (b) Modem Gambar 2.2 Diagram Blok VMeS (a) Mobile Station (b) Base Station Dalam sistem ini, data dikirimkan oleh terminal yang dimodulasi/demodulasi oleh modem dan dikirimkan oleh radio. Modem yang digunakan adalah modem khusus yang didesain untuk sistem komunikasi ini. Di sisi base station, data yang diproses akan dimasukkan ke sistem database. 2.3 Short Message Service (SMS) Radio Transeicer Short Message Service (SMS) adalah salah satu fasilitas dari teknologi GSM yang memungkinkan mengirim dan menerima pesan pesan singkat berupa text dengan kapasitas maksimal 160 karakter dari Mobile station (MS) [7]. Kapasitas maksimal ini tergantung dari alphabet yang digunakan, untuk alphabet latin maksimal 160 karakter, dan untuk non-latin misalnya alphabet arab atau china maksimal 70 karakter [9]. Dalam arsitektur layanan SMS dalam jaringan GSM, terdapat beberapa bagian, yaitu : 1. Terminal Equipment (TE), perangkat yang digunakan, contoh : HP. 2. Mobile Equipment (ME), terdiri dari pemancar radio, display dan DSP 3. Base Transceiver Station (BTS), terdiri dari pemancar radio untuk berkomunikasi dengan mobile station (MS) 4. Base Station Controller (BSC), mengatur radio resources untuk satu atau lebih BTS 5. Mobile Switching Center (MSC), melaksanakan fungsi seperti registrasi, authentication, update lokasi dll 6. Home Location Register (HLR), database yang memiliki data pelanggan tetap. 7. SMS Centre (SMSC), mengatur proses pengiriman dan penerimaan pesan dari atau menuju SME sesuai dengan proses store and forward. 8. Email Gateway, sebuah gateway yang menghubungkan antara SMS dengan email pada internet Jaringan GSM yang terintegrasi dengan sevice SMS memiliki beberapa tambahan subsistem, seperti gambar berikut ini. (a)
stasiun pusat. Data yang dianalisa adalah data yang diterima di stasiun pusat dan selang waktu pengiriman dan penerimaan datanya. Untuk konfigurasi kedua, SMS dikirimkan dari SMS gateway yang ada di stasiun pusat ke perangkat seluler di klien. Data yang dianalisa adalah pesan yang masuk ke perangkat seluler klien dan waktu pemrosesan di SMS gateway pada stasiun pusat. Gambar 2.3 Elemen jaringan dan arsitektur SMS Subsistem yang mutlak ada pada layanan SMS adalah: 1. SME (Short Message Entity), merupakan tempat penyimpanan dan pengiriman message yang akan dikirimkan ke MS tertentu. 2. SC (Subsriber Centre), bertugas untuk mnerima message dari SME dan melakukan forwarding ke lamat MS yang dituju. 3. SMS-GMSC (Short Message Service-Gateway SMC), melakukan penerimaan message dari SC dan memeriksa parameter yang ada. Selain itu, GMSC juga mencari alamat MS yang dituju dengan bantuan HLR, dan mengirimkannya lembali ke MSC yang dimaksud. SMS-IWMSC (Short Message Service Interworking MSC), berperan dalam SMS Message Originating, yaitu menerima pesan dari MSC 4. HASIL PENGUJIAN 4.1 Pengujian Pengiriman Data Hasil pengujian pengiriman data adalah sebagai berikut. Gambar 4.1 Grafik eror karakter berbanding jarak pengujian di laut 3. METODOLOGI PENGUJIAN Dalam penelitian ini digunakan 2 metode, yaitu untuk menguji proses pengiriman data dan untuk mengetahui performansi dari SMS gateway. Konfigurasi dari kedua metode tersebut tampak pada gambar di bawah ini. Antenna Spektrum Analyzer Perekam Level Daya Gambar 4.2 Grafik eror karakter berbanding daya terima pengujian di laut GPS Terminal Mobile Modem Transeiver VMeS VHF Mobile station Antenna (a) Antenna Transeiver Modem Terminal VHF VMeS Base Station Base Station Komputer Base Station VMeS Perekam Data Perangkat Seluler Milik Client Perangkat Seluler SMS Gateway Server Database VMeS Terminal Client Base Station (b) Gambar 3.1 Konfigurasi pengujian sistem (a) pengiriman data (b) SMS gateway Gambar 4.3 Grafik selisih waktu kirim-terima berbanding jarak, pengujian di laut Dalam konfigurasi pertama, data dikirimkan secara berkelanjutan dari stasiun bergerak menuju
Gambar 4.4 Grafik selisih waktu kirim-terima berbanding level daya terima, pengujian di laut Gambar 4.8 Grafik selisih waktu kirim-terima berbanding level daya terima, pengujian di darat 4.2 Pengujian Performansi SMS gateway Berikut adalah data pesan SMS yang didapatkan dari perangkat seluler klien. Data ayng disajikan adalah perbandingan antara eror karakter dari pesan yang akan dikirimkan oleh base station ke klien, dengan eror karakter dari pesan yang diterima oleh perangkat seluler klien. Gambar 4.5 Grafik eror karakter berbanding jarak pengujian di darat Gambar 4.9 Grafik presentase kesalahan penerimaan pesan SMS di klien sebelum optimasi Gambar 4.6 Grafik eror karakter berbanding jarak pengujian di darat Gambar 4.7 Grafik selisih waktu kirim-terima berbanding jarak, pengujian di darat Gambar 4.10 Grafik presentase kesalahan penerimaan pesan SMS di klien setelah optimasi
Gambar 4.11 Grafik waktu selisih pengambilan dan pengiriman pesan di SMS gateway 5. ANALISA DATA 5.1 Pengujian Pengiriman Data Dari hasil pengujian tampak bahwa pengujian yang dilakukan di wilayah laut tidak terdapat eror karakter. Apabila dibandingkan dengan pengujian yang dilakukan di darat, eror karakter mulai muncul pada kilometer ke 4 dan pada level daya terima -75 dbm. Hal ini disebabkan oleh adanya fading dan redaman oleh benda benda sekitar, yang hal ini tidak terdapat di laut. Dalam grafik eror karakter berbanding jarak, tampak bahwa tidak terbentuknya suatu pola logaritmis sesuai dengan teori dimana semakin jauh jarak gangguan akan semakin tinggi. Hal ini dikarenakan di setiap daerah yang dilalui pada saat pengujian, memiliki kondisi lingkungan yang berbeda, sehingga gangguan yang terjadipun juga berbeda beda. Hal ini menyebabkan level daya terimapun juga berbeda, walaupun pada jarak yang sama. Analisa ini diperkuat dengan grafik eror karakter berbanding level daya terima. Dalam grafik ini, tampak bahwa semakin rendah level daya yang diterima, maka semakin besar eror karakter yang terjadi. Untuk waktu selisih pengiriman dan penerimaan data, tampak adanya nilai negatif. Hal ini dikarenakan oleh prosedur dari pengambilan data sendiri. Dalam pengambilan data melalui gelombang radio dilakukan pengiriman sinyal selama 15 detik. Hal ini dimaksudkan untuk mempermudah pengambilan data level daya terima melalui spectrum analyzer. Sehingga dalam perhitungan waktu selisih ini, dilakukan pengurangan waktu 15 detik untuk didapatkan waktu bersihnya. Namun pada suatu saat, sinyal yang dipancarkan tidak dapat diterima oleh base station dikarenakan adanya fading dan redaman, sehingga waktu pancar 15 detik tersebut terpotong dan pada saat dikurangkan dengan 15 detik, akan menghasilkan nilai negatif. Hal ini terbukti dari Gambar 4.7 dan Gambar 4.8, dimana munculnya nilai negatif adalah di wilayah yang memiliki nilai level daya terima rendah dan pada jarak yang jauh. 5.2 Pengujian Performansi SMS Gateway Dari hasil pengujian pengiriman SMS tampak bahwa semakin besar eror karakter pesan yang dikirim, semakin besar kesalahan yang terjadi di penerima. Namun apabila dlihat dalam Gambar 4.9, tampak persentase eror karakter yang terjadi mencapai angka 85% yang merupakan angka yang sangat besar untuk eror karakter. Hal ini disebabkan eror karakter dari pesan asli menghasilkan karakter lain yang tidak mampu dibaca oleh sistem konversi dalam SMS gateway, yang merusak deretan karakter lainnya. Perlu diketahui sebelumnya yaitu bahwa sistem konversi yang digunakan dalam penelitian ini adalah menggunakan sistem 7 bit, dimana 1 karakter direpresentasikan dalam 7 bit bilangan biner. Namun karakter hasil dari eror karakter ini ada yang merupakan karakter dengan bentuk 8 bit biner. Apabila karakter ini diproses oleh SMS gateway, akan mengakibatkan seluruh bilangan biner yang ada di belakangnya menjadi berantakan. Untuk mengatasi hal ini, ada dua pilihan solusi yang dapat diambil, yaitu dengan mengganti format konversi SMS gateway menjadi 8 bit, atau dengan menyeleksi karakter 8 bit agar tidak masuk dalam proses. Karena akan mempertahankan format 7 bit, sehingga pilihan yang diambil adalah dengan menyeleksi karakter yang masuk. Dengan melakukan hal ini maka eror karakter yang terjadi dapat ditekan hingga minimal. Gambar 4.10 memperlihatkan grafik eror karakter di perangkat seluler klien yang memiliki nilai maksimal 27%. Dari Gambar 4.11 diketahui bahwa waktu pemrosesan dari pengiriman SMS ini memakan waktu yang berfariasi. Hal ini diakibatkan oleh sistem dalam SMS gateway sendiri yang dipengaruhipula oleh kapasistas kerja dari komputer yang digunakan. Namun fluktuasi yang terjadi tidak menunjukkan nilai yang signifikan, yakni berkisar antara 0.1 sampai 1.1 detik. 6. KESIMPULAN Dari penelitian yang dilakukan ini dapat disimpulkan bahwa pengiriman data melalui komunikasi radio dalam kanal VHF dipengaruhi oleh faktor jarak dan dan level daya terima. Semakin jauh jarak tempuh, dan semakin rendah level daya terima semakin besar pula eror karakter yang terjadi. Hal ini diakibatkan adanya redaman dan fading yang terjadi selama pengujian. Eror karakter mulai terjadi di kilometer ke empat dan di level daya terima -75 dbm. Eror karakter yang terjadi ini sangat mempengaruhi kinerja dari SMS gateway yang menggunakan format konversi 7 bit. Semakin banyak eror karakter yang terjadi, maka kesalahan pengiriman pesan ke perangkat seluler klien pun akan semakin besar. Eror pesan yang diterima di
perangkat seluler mencapai 27% dalam eror karakter pesan 48%. 7. DAFTAR PUSTAKA 1. Yunarso, M, Affandi, A, Rancang Bangun Fitur Message pada Sistem Monitoring Posisi Kapal Laut melalui Kanal HF, JTE-FTI, ITS, Maret 2003 2. Ashar C, Affandi, A, Implementasi Modem Radio Paket Data padatranseiver HF, JTE-FTI, ITS, Maret 2003 3. Ardita M, Affandi, A, Rancang Bangun Protokol Komunikasi Data Pada Sistem Monitoring Posisi Melalui Kanal HF, JTE- FTI, ITS, Maret 2003 4. Joko DP, Affandi, A, Rancang Bangun Gateway Radio Paket Melalui Kanal HF, JTE-FTI, ITS, Maret 2003 5. S. Kiran, R. Char, T.D. Rengasamy, J.K. Ray, GPS/GSM based Fleet Management System for Sparse GSM Networks,; Accord Software & Systems Private Limited, India, 2001 6. Wibisono G Konsep Teknologi Seluler Informatika, Jakarta, 2008 8. BIOGRAFI PENULIS Adrian Imanraka, lahir di Kediri, 19 Juni 1988. Penulis beragama Islam dan merupakan anak pertama dari 3 bersaudara. Tahun 2006 penulis terdaftar sebagai mahasiswa di Jurusan Tekink Elektro FTI ITS dengan nomor registrasi pokok 2206 100 104 dan menyelesaikan Tugas Akhir di bidang studi Teknik Telekomunikasi Multimedia.