ANALISIS DAN SIMULASI MOBILE TRACKING PADA SISTEM KOMUNIKASI SELULAR (SISKOMSEL) MENGGUNAKAN LOCATION BASED SERVICE (LBS) Ikhwan Cahyadi¹, Uke Kurniawan Usman², Arif Rudiana³ ¹Teknik Telekomunikasi,, Universitas Telkom Abstrak Penentuan posisi mobile station dapat dilakukan dengan algoritma Time of Arrival (ToA) dengan mengkalkulasi waktu sinyal dari BTS ke mobile station atau Angle of Arrival (AoA) dengan mengkalkulasi Received Signal Strength (RSS). Penentuan posisi dengan ToA atau AoA saja membutuhkan minimal 3 BTS. Sedangkan dengan algoritma ToA dan AoA secara bersamaan membutuhkan 2 BTS dengan antena sektoral 120o. Parameter yang sangat berpengaruh dalam penentuan posisi ToA-AoA berupa waktu sinyal, frekuensi, RSS. Dari ketiga parameter tersebut dilakukan percobaan untuk mengetahui performansi algoritma penentuan posisi dengan perubahan waktu sinyal, frekuensi dan RSS terhadap error yang dihasilkan. Parameter yang sangat berpengaruh dalam penentuan posisi ToA-AoA berupa waktu sinyal, frekuensi, RSS. Dari ketiga parameter tersebut dilakukan percobaan untuk mengetahui performansi algoritma penentuan posisi dengan perubahan waktu sinyal, frekuensi dan RSS terhadap error yang dihasilkan. Kata Kunci : Time of Arrival (ToA), Angle of Arrival (AoA), antena sektoral 120o, Received Signal Strength (RSS), waktu sinyal, frekuensi Abstract Methode which used in determine position are Time of Arrival (ToA) methode which analyze time of signal arrival from Mobile Station (MS) to Base Tranceiver Station (BTS) or Angle of Arrival (AoA) which analyze Received Signal Strength (RSS). Determine position use ToA or AoA need three BTS, but determine position use Hybrid ToA-AoA just need two BTS with 120o sectoral antenna. In ToA-AoA position s determining there are several important parameters such as signal time, frequency and RSS. An experiment is done by using those three parameters in order to acknowledge position determining algorithm s performance. From analysis and simulation, time signal from BTS to mobile station increase every 1 µs cause ToA error about 0,0555 km, frequency decrease every 25 MHz cause ToA-AoA error about 0,07 km an RSS decrease every 1 db cause ToA-AoA error about 0,01 to 0,3 km. Keywords : Time of Arrival (ToA), Angle of Arrival (AoA), antena sektoral 120o, Received Signal Strength (RSS), signal time, frequency
BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG MASALAH Location Based Service (LBS) adalah salah satu layanan yang dapat dikembangkan oleh sistem komunikasi seluler. Layanan ini berbasis lokasi sehingga memerlukan posisi dalam penggunannya. Metode yang digunakan dalam positioning adalah Time of Arrival (ToA) dan Angle of Arrival (AoA). Metode ToA memanfaatkan waktu sinyal datang dari MS ke BTS sedangkan AoA memanfaatkan sudut kedatangan MS terhadap BTS dengan menganalisa Received Signal Strength (RSS) pada MS. Dengan dua metode diatas, maka posisi MS dapat ditentukan. LBS dapat memanfaatkan teknologi SMS pada sistem komunikasi seluler dalam mengirimkan informasi dari MS ke server dan juga sebaliknya. Sehingga biaya yang dikeluarkan pelanggan tidak terlalu besar. Selain itu teknologi SMS sudah dapat terintegrasi saat era 1G, sehingga tidak membutuhkan perangkat yang baru. Pengembangan dari teknik ini dapat digunakan sebagai mobile tracking, yaitu melacak jejak perangkat mobile yang berpindah tempat. Layanan ini dapat berupa automatic, yaitu setiap saat MS dapat mengetahui posisinya secara automatis atau by request, yaitu MS mengetahui posisinya jika perangkat tersebut meminta layanan pada sistem komunikasi seluler. Setelah diketahui posisi MS, maka dapat mengetahui informasi tentang daerah tersebut dengan memanfaatkan LBS. 1.2 TUJUAN Tujuan dari tugas akhir ini adalah : 1. Dapat mengetahui posisi MS secara tepat dengan algoritma Time of Arrival (ToA) dan Angle of Arrival (AoA). 2. Menganalisa performansi penentuan posisi dengan algoritma ToA-AoA berdasarkan pengaruh tipe sel, frekuensi, waktu kedatangan sinyal dan RSS. Analisa dan Simulasi Mobile Tracking Pada Sistem Komunikasi Seluler Menggunakan Location Based Services (LBS) 1
Bab I Pendahuluan 1.3 RUMUSAN MASALAH Permasalahan yang dijadikan obyek dan pengembangan tugas akhir ini adalah 1. Bagaimana cara menentukan posisi MS secara tepat dengan metode Time of Arrival (ToA) dan Angle of Arrival (AoA). 2. Bagaimana mobile tracking dapat memanfaatkan layanan Location Based Service (LBS) yang bersifat real time. 3. Penentuan posisi berdasarkan koordinat MS, yaitu koordinat garis lintang dan garis bujur. 4. Besarnya error yang terjadi dalam penentuan posisi dengan metode ToA dan AoA. 1.4 BATASAN MASALAH Batasan masalah dalam tugas akhir ini adalah: 1. Analisa yang digunakan pada daerah urban, penghitungan redaman dengan memanfaatkan formula redaman Hatta pada daerah urban (kota besar). 2. MS dianggap dalam keadaan diam. 3. Menggunakan 2 BTS yang menggunakan antena sektoral 120 o. 4. Parameter yang digunakan untuk menganalisa dengan metode AoA adalah sudut kedatangan MS terhadap BTS, sedangkan dengan metode ToA adalah jarak dan waktu sinyal dari MS ke BTS. 5. Lintasan propagasi MS dengan BTS dalam keadaan Line of Sight. 6. Penentuan lokasi untuk mobile station dengan tercover oleh 3 atau 2 BTS. 7. Simulasi yang dibuat dengan menggunakan MATLAB versi 7.1. 8. Percobaan dilakukan dengan menggunakan 3 contoh kasus. 1.5 METODE PENELITIAN Metode yang digunakan untuk menyelesaikan tugas akhir ini : a. Studi literature b. Analisa data yang diperoleh dari penelitian lapangan dan mempelajari informasi dari berbagai referensi pendukung. c. Diskusi dengan dosen dan pihak-pihak terkait. Analisa dan Simulasi Mobile Tracking Pada Code Division Multiple Access (CDMA) Menggunakan Location Based Services (LBS) 2
Bab I Pendahuluan 1.6 SISTEMATIKA LAPORAN BAB I : PENDAHULUAN Berisi tentang latar belakang, tujuan, rumusan masalah, batasan masalah metode penelitian dan sistematika penulisan. BAB II : LANDASAN TEORI Berisi tentang teori yang mendasar tentang sistem komunikasi selular, Location Based Service (LBS), Time of Arrival (ToA), Angle of Arrival (AoA), Received Signal Strength (RSS), antena BTS sektoral 120 o BAB III : PEMODELAN SISTEM Berisi tentang blok diagram sistem yang digunakan untuk penentuan posisi. BAB III : ANALISA SISTEM Menganalisa performansi sistem yang telah dirancang. BAB IV : PENUTUP Berisi tentang kesimpulan akhir dan saran pengembangan tugas akhir. Analisa dan Simulasi Mobile Tracking Pada Code Division Multiple Access (CDMA) Menggunakan Location Based Services (LBS) 3
Bab V Kesimpulan dan Saran BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1.Kesimpulan 1. Pada tipe sel 3, parameter yang dibutuhkan hanyalah waktu sinyal. Sedangkan pada tipe sel 1 dan 2 membutuhkan parameter frekuensi, daya pancar dan RSS. 2. Waktu proses estimasi posisi MS pada tipe sel 3 lebih cepat sebesar 0,9 detik. Untuk tipe sel 1 dan 2 membutuhkan waktu proses sebesar 1,5 detik. Sedangkan pada tipe sel 3 hanya membutuhkan 0,6 detik. 3. Penurunan frekuensi sebesar 25 MHz menyebabkan error ToA-AoA bertambah sebesar 0,07 km. 4. Penurunan RSS sebesar 1 db menyebabkan error ToA-AoA bertambah sebesar 0,01 sampai 0,3 km. 5. Setiap penambahan waktu sinyal dari BTS ke MS yang terukur sebesar 1 µs menyebabkan error ToA sebesar 0,0555 km. 5.2.Saran 1. Estimasi posisi dengan hybrid ToA-AoA sebaiknya ditambah dengan GPS sehingga estimasi posisinya lebih tepat. 2. Software yang digunakan sebaiknya Visual Basic bukan Matlab karena dengan Visual Basic lebih cepat dan mudah diintegrasikan dengan program yang lain seperti MySQL. 3. Antena yang digunakan adalah array. Jika menggunakan antena array memungkinkan untuk mengetahui posisi MS dengan 1 BTS dengan perhitungan perbedaan fasa dan perbedaan waktu kedatangan sinyalnya. 4. Penentuan posisi MS pada kondisi non line of sight dan user bergerak. 5. Penentuan posisi MS berdasarkan data lapangan sehingga dapat diketahui error estimasi dengan posisi sebenarnya. 37
DAFTAR PUSTAKA, Network Based LBS Methods. Intucells Lecture., Overview of Location Technologi. Openwave. 2002 Assad, Muhammad Ali. A Real-Time Laboratory Testbed for Evaluating Localization Performance of WIFI RFID Technologies. Worcester Polytechnic Institute : 2007 Chau, Lee Kwok. Location-based Service Using GSM Cell Information over Symbian Operating System. Cina Chen, Chieng-Sheng; Su, Szu-Lin. Geometrical Positioning with Hybrid ToA/AoA Approaches for Mobile Location in Wireless System. Taiwan Kreher, Ralf. UMTS Performance Measurement A Practical Guide to KPIs for The Ultran Environtment. John Wiley and Sons. Jerman Neal Patwari; Joshua N. Ash, Spyros Kyperountas; Alfred O. Hero III, Randolph L. Moses; Neiyer S. Correal. Locating The Nodes. IEEE Signal Processing Magazine : 2005 Roberts, Rick. TDOA Localization Techniques. Harris Corporation : 2004 Tang, Hong; Park, Yongwan; Qiu, Tianshuang. A ToA-AoA-Based NLOS Error Mitigation Method for Location Estimation. Hindawi Publishing Corporation : 2008 Martin, Rich. Location Techniques in Wireless Network. Rutgers University:2006 Usman, Uke Kurniawan. Konsep Dasar Sistem Selular. STTTelkom Usman, Uke Kurniawan. Sistem Advertensi Berbasis Lokasi Pada Jaringan Selular GSM. Bandung : 2006 Wohlert, Randolph. 3GPP Location Service Requirement. Southwestern Bell Communications 9505 Arboretum Boulevard