pelacak perahu nelayan melalui sinyal handy talkie · 2018. 6. 2. · perhitungan nilai e dilakukan...

50
Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT01 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012 ISBN: 978-602-18168-0-6 43 Abstrak—Dampak kurangnya pengawasan dan pengontrolan terhadap perahu nelayan akibat tidak terpenuhinya teknologi yang mendukung keamanan nelayan jika sedang melaut. Teknolgi GPS (Global Positioning System), yang diharapkan dapat memberikan solusi mengenai masalah ini, belum dapat sepenuhnya diaplikasikan. Hal ini disebabkan oleh biaya perangkat yang sangat mahal sehingga nelayan tidak mampu membelinya. Tujuan penelitian ini adalah memberikan solusi alternatif untuk melacak perahu nelayan yang berada di wilayah maritim Kota Makassar. Metode yang digunakan untuk melacak perahu nelayan adalah merancang bangun sistem penerima dan detektor sinyal Handy Talkie (HT) nelayan dalam range frekuensi 144 – 157 MHz . Sistem pendeteksian akan bekerja saat nelayan berkomunikasi dengan Menara Detektor lalu menara akan mendeteksi sinyal HT nelayan. Sinyal HT yang terdeteksi menampilkan lokasi perahu nelayan ke layar Personal Computer (PC) melalui Sistem Informasi Deteksi Perahu Nelayan yang ditandai dengan titik merah yang berkedip. Analisis deteksi kuat sinyal HT nelayan terhadap jarak menunjukkan bahwa pada jarak minimum yaitu 0,6112 mil, kuat sinyal yang dihasilkan adalah 5 Volt dengan Free Space Loss – FSL (rugi lintasan) sebesar 76,8305 dB. Sedangkan pada jarak maksimum yaitu 26,1492 mil, kuat sinyal yang diperoleh adalah 0,1186 Volt dengan Free Space Loss sebesar 109,3168 dB. Maka rata-rata perubahan kuat sinyal terhadap jarak adalah 0,372509 Volt/mil. Dari analisis ini, dapat disimpulkan bahwa semakin jauh jarak perahu nelayan dari 1 Dibiayai dari dana DIPA Politeknik Negeri Ujung Pandang Melalui Proyek I-MHERE, No. Kontrak : IIIa/K23 21/PK/2009, Tanggal : 24 Agustus 2009 Menara Detektor maka nilai kuat sinyal semakin kecil, sebaliknya jika perahu berada dekat dengan Menara Detektor maka kuat sinyal akan semakin besar. Hal demikian disebabkan oleh propagasi sinyal radio yang didominasi oleh refleksi, difraksi dan scattering dari gelombang radio terhadap perubahan suhu, kelembaban udara dan tingkat penguapan di udara. Kata Kunci : Pelacak, Nelayan, Kuat Sinyal I. PENDAHULUAN Pengawasan perahu-perahu nelayan yang berlayar di wilayah maritim Indonesia sulit dikontrol karena luasnya perairan dan tidak semua nelayan memiliki alat komunikasi untuk berhubungan dengan menara kontrol di darat. Akibatnya beberapa nelayan Indonesia berlayar melewati batas daerah perairan Indonesia dengan negara tetangga. Pelanggaran ini menyebabkan nelayan diadili dan diberikan sanksi di wilayah negara dimana nelayan terdampar. Dengan kecanggihan teknologi GPS (Global Positioning System) kesulitan pengawasan antar nelayan yang sedang melaut dan menara kontrol di darat dapat teratasi. Sinyal GPS berasal dari satelit yang berada di luar bumi. Sinyal GPS dapat mencakup wilayah darat dan laut di seluruh dunia. Namun harganya yang mahal dan sulitnya penggunaan alat pemantau GPS tidak mampu dipenuhi oleh nelayan. Oleh karena itu, perlunya alat yang mampu dibeli oleh nelayan untuk kemudahan komunikasi dan pengawasan perahu nelayan di wilayah maritim Indonesia, khususnya wilayah Sulawesi Selatan. Salah satu alternatif alat komunikasi yang berbiaya murah dan jangkauan sinyalnya sangat jauh adalah Handy Talkie (HT). Handy Talkie beroperasi di band Very High Frequency (VHF) dalam range 144 – 157 MHz dan jangkauan Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie 1 Irawati Razak dan Farchia Ulfiah Program Studi Teknik Telekomunikasi Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Ujung Pandang Email : [email protected], [email protected]

Upload: others

Post on 07-Nov-2020

7 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT01 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 43

Abstrak—Dampak kurangnya pengawasan dan pengontrolan terhadap perahu nelayan akibat tidak terpenuhinya teknologi yang mendukung keamanan nelayan jika sedang melaut. Teknolgi GPS (Global Positioning System), yang diharapkan dapat memberikan solusi mengenai masalah ini, belum dapat sepenuhnya diaplikasikan. Hal ini disebabkan oleh biaya perangkat yang sangat mahal sehingga nelayan tidak mampu membelinya. Tujuan penelitian ini adalah memberikan solusi alternatif untuk melacak perahu nelayan yang berada di wilayah maritim Kota Makassar. Metode yang digunakan untuk melacak perahu nelayan adalah merancang bangun sistem penerima dan detektor sinyal Handy Talkie (HT) nelayan dalam range frekuensi 144 – 157 MHz . Sistem pendeteksian akan bekerja saat nelayan berkomunikasi dengan Menara Detektor lalu menara akan mendeteksi sinyal HT nelayan. Sinyal HT yang terdeteksi menampilkan lokasi perahu nelayan ke layar Personal Computer (PC) melalui Sistem Informasi Deteksi Perahu Nelayan yang ditandai dengan titik merah yang berkedip. Analisis deteksi kuat sinyal HT nelayan terhadap jarak menunjukkan bahwa pada jarak minimum yaitu 0,6112 mil, kuat sinyal yang dihasilkan adalah 5 Volt dengan Free Space Loss – FSL (rugi lintasan) sebesar 76,8305 dB. Sedangkan pada jarak maksimum yaitu 26,1492 mil, kuat sinyal yang diperoleh adalah 0,1186 Volt dengan Free Space Loss sebesar 109,3168 dB. Maka rata-rata perubahan kuat sinyal terhadap jarak adalah 0,372509 Volt/mil. Dari analisis ini, dapat disimpulkan bahwa semakin jauh jarak perahu nelayan dari

1 Dibiayai dari dana DIPA Politeknik Negeri Ujung Pandang Melalui Proyek I-MHERE, No. Kontrak : IIIa/K23 21/PK/2009, Tanggal : 24 Agustus 2009

Menara Detektor maka nilai kuat sinyal semakin kecil, sebaliknya jika perahu berada dekat dengan Menara Detektor maka kuat sinyal akan semakin besar. Hal demikian disebabkan oleh propagasi sinyal radio yang didominasi oleh refleksi, difraksi dan scattering dari gelombang radio terhadap perubahan suhu, kelembaban udara dan tingkat penguapan di udara.

Kata Kunci : Pelacak, Nelayan, Kuat Sinyal

I. PENDAHULUAN

Pengawasan perahu-perahu nelayan yang berlayar di wilayah maritim Indonesia sulit dikontrol karena luasnya perairan dan tidak semua nelayan memiliki alat komunikasi untuk berhubungan dengan menara kontrol di darat.

Akibatnya beberapa nelayan Indonesia berlayar melewati batas daerah perairan Indonesia dengan negara tetangga. Pelanggaran ini menyebabkan nelayan diadili dan diberikan sanksi di wilayah negara dimana nelayan terdampar.

Dengan kecanggihan teknologi GPS (Global Positioning System) kesulitan pengawasan antar nelayan yang sedang melaut dan menara kontrol di darat dapat teratasi. Sinyal GPS berasal dari satelit yang berada di luar bumi. Sinyal GPS dapat mencakup wilayah darat dan laut di seluruh dunia.

Namun harganya yang mahal dan sulitnya penggunaan alat pemantau GPS tidak mampu dipenuhi oleh nelayan. Oleh karena itu, perlunya alat yang mampu dibeli oleh nelayan untuk kemudahan komunikasi dan pengawasan perahu nelayan di wilayah maritim Indonesia, khususnya wilayah Sulawesi Selatan.

Salah satu alternatif alat komunikasi yang berbiaya murah dan jangkauan sinyalnya sangat jauh adalah Handy Talkie (HT). Handy Talkie beroperasi di band Very High Frequency (VHF) dalam range 144 – 157 MHz dan jangkauan

Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie1

Irawati Razak dan Farchia Ulfiah

Program Studi Teknik Telekomunikasi Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Ujung Pandang Email : [email protected], [email protected]

Page 2: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT01 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 44

sinyalnya bisa mencapai 1000 km di atas permukaan air laut. Handy Talkie sangat efektif untuk komunikasi antar sesama nelayan yang sedang melaut dan menara kontrol di darat.

Sinyal Handy Talkie yang dimiliki oleh nelayan dapat dilacak oleh menara kontrol sehingga menara kontrol dapat mengawasi posisi perahu nelayan dan memberitahukan/memperingatkan jika nelayan melewati batas perairan Indonesia dengan negara tetangga.

Tujuan penelitian ini adalah merancang bangun pelacak perahu nelayan di wilayah maritim Indonesia. Pelacakan dilakukan dengan mendeteksi sinyal Handy Talkie yang dimiliki oleh nelayan. Sinyal yang dideteksi memiliki range frekuensi yang berkisar pada 144 – 157 MHz. Hasil pendeteksian akan menampilkan daya yang diterima oleh Handy Talkie dan mengestimasi lokasi/posisi perahu nelayan secara tepat dan akurat.

II. KAJIAN PUSTAKA

Handy Talkie adalah alat komunikasi radio yang beroperasi pada 144 – 157 MHz. Frekuensi Handy Talkie termasuk dalam band frekuensi sangat tinggi (Very High Frequency, VHF). Berdasarkan kesepakatan ITU (International Telecommunication Union), transmisi frekuensi radio (RF) yang berada dalam range 30 – 300 MHz disebut transmisi frekuensi sangat tinggi (VHF) atau transmisi gelombang pendek.

Jika dimisalkan bahwa tidak terjadi pantulan oleh benda sekitar antena atau penyerapan energi diruang bebas, maka rapat daya akan seragam di setiap titik permukaan antena. Rapat daya dipermukaan antena penerima dinyatakan dengan persamaan :

............... (1)

Jika antena penerima memiliki luas penampang

efektif sebesar RA , maka total daya yang diterima

adalah :

................. (2) Jika luas penampang efetif antena pemancar

adalah TA , maka penguatan antena pemancar

dibandingkan terhadap radiator iostropis :

.................................. (3)

dimana adalah panjang gelombang dari sinyal emisi. Bila persamaan (3) disubsititusi kedalam (2), maka daya total yang diterima adalah :

................... (4)

Dengan menyusun ulang persamaan (4) maka dapat dijelaskan pengaruh penerimaan daya oleh penguatan antena pemancar dan penerima serta

kaitannya dengan frekuensi kerja c dan jarak

antar pemancar dan penerima (d) sebagai berikut :

(5b)

dimana 2/4 RR Ag penguatan antena

penerima mengacuh pada antena isotropis. Dengan menyatakan persamaan (5) dalam satuan decibel diperoleh :

(6) Besaran jarak dan frekuensi pada persamaan

(5a) dan (5b) disebut rugi-rugi ruang bebas (free-space loss) antara dua sumber isotropis. Free space loss (FSL) dalam satuan decibel.

...... (7) atau

..... (8) Dengan mengubah kedalam besaran frekuensi, kemudian besaran jarak dinyatakan dalam satuan kilometer dan frekuensi dalam satuan MHz, maka diperoleh :

(9a)

MHznmdB FDFSL log20log2080,37 (9b)

dimana D pada persamaan (3) diukur dalam nautical miles (nm).

Rumus FSL sangat berguna untuk menghitung jaringan point-to-point dengan asumsi bahwa tidak ada penghalang dan cuaca bersih. Aturan ITU-R dalam P.525-2 memberikan rumus untuk menghitung kuat medan listrik untuk jaringan point-to-point sebagai berikut:

(10)

dimana E adalah squre mean root (nilai rata-rata) dari kuat medan (field strength) dalam satuan volt/meter, dan p adalah daya yang diradiasikan secara iostropis (EIRP = Effective Isotropic Radiated Power) dalam satuan watt, dan D adalah jarak antara pemancar dan titik pengukuran dalam satuan meter.

III. PEMBAHASAN

Hasil pengukuran adalah data yang berupa tampilan sinyal di osiloskop, frequency counter, multimeter dan lokasi perahu nelayan yang ditampilkan di Personal Computer (PC). Data pengukuran menunjukkan nilai tegangan keluaran

Page 3: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT01 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 45

dari detektor yang diukur. Nilai tegangan terukur dalam satuan volt (V).

Dengan menggunakan persamaan 9b, rugi-rugi propagasi atau Free Space Loss (FSL) diketahui semakin besar jika jarak antara perahu dan menara semakin jauh. Perhitungan FSL berdasarkan pada jarak (mil) dan frekuensi sebesar 144 MHz. Berikut adalah tabel hasil perhitungan FSL terhadap jarak.

Tabel 1 FSL terhadap jarak

JARAK (mil) FSL (dB) 0,6211 76,8305 1.2452 82.872 2.4904 88.8926 3.7356 92.4145 4.9808 94.91326.226 96.85147.4712 98.43518.7164 99.774 9.9616 100.9338

11.2068 101.9569 12.452 102.872

13.6972 103.6999 14.9424 104.4557 16.1876 105.1509 17.4328 105.7946 18.678 106.3939

19.9232 106.9544 21.1684 107.481 22.4136 107.977523.6588 108.4471 24.904 108.8926

26.1492 109.3164

Gambar 1 menunjukkan grafik pertambahan nilai FSL terhadap jarak

75 80 85 90 95 100 105 1100

5

10

15

20

25

30

FSL (dB)

JAR

AK

(m

il)

Gambar 1. Grafik Penurunan FSL Versus Jarak

Perhitungan nilai TEGANGAN (V), yang menyatakan hasil deteksi sinyal HT nelayan, dan POSISI dimasukkan dalam database Tabel Informasi Perahu Nelayan secara manual. Data nilai TEGANGAN dihitung dengan menggunakan persamaan 9b dan 10. Jumlah keseluruhan data adalah 400. Perhitungan nilai tegangan dilakukan dengan program MATLAB 7. Berikut adalah contoh hasil perhitungan untuk nilai (X,Y) = (1,1) :

Diketahui : X = 1, Y = 1

maka d = (0,6211x1)+(0,6241x1)=1,2452 mil

=2.103 meter f = 144 MHz = 144x106 Hertz

48,0103

101448

6

x

x

c

f mete

Pt = 250 watt G = 25 Dicari : FSL, Pr dan E. Penyelesaian FSL = 37,8 + 20 x log (d) + 20 x log (f) FSL = 82,8720 dB

Setelah mengetahui rugi-rugi lintasan ruang

bebas maka dapat diperoleh nilai daya yang diterima oleh penerima yaitu : Pr = Pt (dB) + G – FSL = 10 log 250 + 25 – 82,8720 = -8,8926 dBw = 0,1290 watt Maka kuat medan daya terima di titik (X,Y) = (1,1) adalah :

Ae = 14,3.4

. 2G =

14,3.4

48,0.25 2

= 8,6391 m2

E = 3724,26391,8

1290,0Pr

Ae volt/meter2

Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai

dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan dalam Tabel Informasi Perahu Nelayan pada kolom V. Notasi X dan Y pada tabel adalah koordinat lintang dan bujur yang dimulai dari nilai (0,0) hingga (20,20). Perbedaan jarak pada koordinat X adalah 0,6211 mil dan jarak pada koordinat Y adalah 0,6241 mil. Total jarak pada koordinat X adalah 12,422 mil dan total jarak pada koordinat Y adalah 12,482 mil. POSISI adalah nilai pixel pada koordinat X dan Y.

Nilai POSISI diperoleh dengan penunjukkan pointer ke tiap titik koordinat X dan Y. Misalnya,

Page 4: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT01 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 46

untuk nilai (X,Y) dengan nilai (15,8), pointer diarahkan ke titik tersebut maka nilai POSISI menunjukkan nilai pixel sebesar (557,471). Jika pointer menunjukkan posisi yang sama maka di layar akan muncul pesan bahwa nilai tersebut telah ada dan pilihan untuk mengubah nilai yang telah tertera di tabel. Jika gambar peta diperbesar maka POSISI akan menunjukkan nilai yang berbeda untuk nilai (X,Y) yang sama.

Peta diperoleh dari MapInfo10. Peta yang digunakan adalah peta wilayah maritim Kota Makassar. Luas peta yang digunakan adalah 12,422 mil x 12,482 mil. Jarak minimum pada perhitungan adalah 0,6211 mil dengan perolehan kuat sinyal sebesar 5 Volt dan jarak maksimum adalah 26,1492 mil dengan perolehan kuat sinyal sebesar 0,1186 Volt. Rata-rata perubahan kuat sinyal terhadap jarak adalah 0,372509 Volt/mil. Tampilan peta membentang dari perairan sekitar Gowa hingga perairan Kota Makassar.

Perhitungan kuat sinyal dalam satuan Volt terhadap jarak dalam satuan mil dilakukan dengan menggunakan program MATLAB 7. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa semakin jauh jarak atau lokasi perahu dari menara maka kuat sinyal semakin kecil. Sebaliknya semakin dekat jarak atau lokasi perahu maka kuat sinyal semakin besar. Disimpulkan bahwa kuat sinyal berbanding terbalik terhadap jarak pengukuran.

Penurunan kuat sinyal terhadap jarak disebabkan oleh propagasi sinyal radio antara menara dan lintasan air. Propagasi sinyal radio didominasi oleh refleksi, difraksi dan scattering dari gelombang radio yang disebabkan oleh perubahan suhu, arus laut, kelembaban udara, kadar air, dan lain-lain. Sinyal yang ditransmisikan antara perahu nelayan dan menara umumnya melalui lintasan banyak (multiple paths – diistilahkan fenomena multipath). Multipath menyebabkan fluktuasi dalam envelope dan fase sinyal yang diterima dan komponen-komponen sinyal yang tiba dari lintasan langsung dan tidak langsung berkombinasi untuk menghasilkan distorsi dari sinyal yang ditransmisikan. Multipath dipengaruhi kuat oleh jauh-dekatnya lintasan, curah hujan, penguapan air, dan penghalang antara perahu dan menara.

Pendeteksian sinyal HT dilakukan dengan menghubungkan detektor sinyal HT ke interface. Sistem interface adalah rangkaian mikrokontroller yang berfungsi pengubah (converter) sinyal analog dari detektor ke ASCII untuk diproses di PC yang dihubungkan dengan port serial. Hasil deteksi dapat dilihat dengan menampilkan program Sistem Informasi Deteksi Perahu Nelayan. Program hasil deteksi mengaplikasikan program DELPHI 7, yang ditunjukkan oleh gambar berikut :

Gambar 2. Deteksi Perahu Nelayan

Sistem Informasi Deteksi Perahu Nelayan dilengkapi beberapa feature, antara lain: INPUT, HASIL, LETAK (X,Y), CARI, CLEAR dan TUTUP. Selain itu, Sistem Informasi Perahu Nelayan dilengkapi dengan Tabel Informasi Perahu Nelayan. Tabel memuat hasil perhitungan nilai tegangan sinyal HT yang diperoleh dari perhitungan MATLAB 7 dengan satuan Volt (V), koordinat (X,Y) yang merupakan titik-titik pertemuan koordinat X dan Y pada peta maritim Kota Makassar serta POSISI yang menunjukkan nilai pixel dari koordinat (X,Y).

INPUT adalah hasil deteksi sinyal HT yang diterima dari sinyal HT perahu nelayan. Nilai INPUT akan berubah secara otomatis jika perahu nelayan berpindah-pindah. Semakin besar nilai INPUT maka hal itu menunjukkan perahu nelayan berada di dekat menara Detektor, sebaliknya jika nilai INPUT mengecil maka perahu nelayan berada jauh dari jangkauan menara Detektor. Nilai INPUT akan menunjukkan lokasi/posisi perahu nelayan yang ditandai oleh warna merah yang berkedip-kedip.

INPUT akan menampilkan nilai level tegangan – Signal Strength (SS) pada layar jika nelayan berkomunikasi dengan menara dengan menekan tombol PTT (Push To Talk). Komunikasi HT yang terjalin antara nelayan dengan menara Detektor adalah komunikasi Half Duplex.

Half Duplex adalah sistem komunikasi yang menggunakan satu nilai frekuensi dalam range frekuensi 144–157 MHz dimana antara nelayan dan menara berkomunikasi secara bergantian. Jika nelayan ingin memulai komunikasi maka nelayan harus menekan tombol PTT dan melepaskan tombol PTT jika menerima informasi dari menara. Demikian pula sebaliknya, jika menara ingin berkomunikasi dengan nelayan maka harus menekan PTT dan melepaskan tombol PTT jika menerima informasi dari nelayan.

HASIL adalah nilai estimasi dari nilai INPUT deteksi sinyal HT perahu nelayan. Nilai INPUT

Page 5: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT01 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 47

adalah nilai tegangan (V) pada Tabel Informasi Perahu Nelayan, yang diperoleh dari hasil perhitungan, dimana kadang-kadang nilai yang terdeteksi tidak terdapat dalam tabel tersebut maka HASIL dibutuhkan sebagai nilai yang paling mendekati nilai INPUT. Misalnya, jika INPUT mendeteksi nilai tegangan dari detektor sebesar 5,2 Volt sedangkan di tabel V tidak ada nilai 5,2 maka HASIL akan mencari nilai yang paling mendekati 5,2 pada tabel yaitu 5.

Pelacakan lokasi perahu perahu nelayan di wilayah maritim Kota Makassar menggunakan teknik estimasi lokasi metode KNN (K-nearest neighbor averaging). Metode KNN adalah algoitma yang memperoleh lokasi yang terdeteksi berdasarkan dari database Tabel Infomasi Perahu Nelayan. Lokasi yang diestimasi adalah lokasi yang paling mendekati dengan hasil lokasi yang terdapat dalam database.

IV. KESIMPULAN

Hasil penelitian adalah sistem penerima dan detektor sinyal Handy Talkie (HT) untuk melacak keberadaan dan lokasi perahu nelayan yang berada di sekitar wilayah maritim Kota Makassar Sistem Informasi Deteksi Perahu Nelayan.

Dari hasil perhitungan deteksi kuat sinyal HT nelayan terhadap jarak diperoleh bahwa pada jarak minimum yaitu 0,6112 mil, kuat sinyal yang dihasilkan adalah 5 Volt dengan Free Space Loss (rugi lintasan) sebesar 76,8305 dB. Sedangkan pada jarak maksimum yaitu 26,1492 mil, kuat sinyal yang diperoleh adalah 0,1186 Volt dengan Free Space Loss sebesar 109,3168 dB.

Rata-rata perubahan kuat sinyal terhadap jarak adalah 0,372509 Volt/mil, yang berarti bahwa tiap pertambahan jarak antara perahu dan menara menghasilkan kuat sinyal rata-rata sebesar 0,372509 Volt per 1 mil

Semakin jauh jarak perahu nelayan dari detektor maka nilai kuat sinyal semakin kecil, sebaliknya jika perahu berada dekat dengan detektor maka kuat sinyal akan semakin besar.

Hal demikian disebabkan oleh propagasi sinyal radio yang didominasi oleh refleksi, difraksi dan scattering dari gelombang radio terhadap perubahan suhu, kelembaban udara dan tingkat penguapan di udara.

V. SARAN

Penelitian ini hanya didukung oleh hasil perhitungan persamaan FSL yang berbeda dengan nilai FSL di lapangan. Untuk mencapai keakuratan pelacak perahu nelayan yang lebih baik, nilai FSL sebaiknya didukung dengan data-data dari Badan Meteorologi dan Geofisika (BMG) mengenai perubahan suhu, kadar air, kelembaban udara dan arus laut di setiap pergantian musim.

Untuk mencapai jarak deteksi yang lebih jauh, antena penerima sebaiknya memiliki penguatan yang lebih besar.

Selain antena, sistem detektor sebaiknya ditambahkan penguat RF setelah antena agar penerimaan kuat sinyal menjadi lebih baik.

DAFTAR PUSTAKA

[1] http://www. Marine VHF. Wikipedia (20 September 2009).

[2] http://www. Free space loss. Wikipedia (20 September 2009).

[3] http://www. Propagation. Wikipedia (20 September 2009).

[4] ___. Microcontroller ATMEGA. Microchip [5] Bahl, Paramvir., and Padmanabhan, Venkata N.,” A

Software System for Locating Mobile Users : Design, Evaluation, and Lessons,” Microsoft Research and University of Californai at San Diego, 2000.

[6] Cooper, W D. 1993. Instrumentasi Elektronik dan Teknik Pengukuran. Penerbit Erlangga. Jakarta

[7] Curtis D.Johson, Process Control Instrumentation Technology, Prentice Halll. Inc, 1997.

[8] Freeman, Roger.L.2007. Radio System Design for telecommunications. 3rd Ed. IEEE Inc, New York, Printed by John Wiley & Sons. USA.

[9] Gwon, Youngjune., Jain, Ravi., and Kawahara, Toshiro,”Robust Indoor Location Estimation of Stationary and Mobile Users,”IEEE Infocom 2004

[10] Geoinformation 307 Camgridge Science Park, Milton Road.

[11] Lillesand, Kieper. 1987. Remote Sensing Art Image Interpretatiom. New York : John Wiley & Sons Inc.

[12] Malvino, A.P. 1996. Prinsip-Prinsip Elektronik. Edisi Kedua. Penerbit Erlangga, Jakarta

[13] Martina, Inge. Pemrograman Visual Borland Delphi 7. PT Elex Media Komputindo. Jakarta. 2004.

[14] Paramvir, Bahl and Padmanabhan, Venkata N, “RADAR:An Building RF-Based User Location and Tracking System”, IEEE Infocom, 2000.

[15] Parsons, J.D. 2000. The Radio Mobile Propagation Channel. 2nd Ed. John Wiley & Sons. USA.

[16] Rappaport, Theodore S. 2002. Wireless Communications. New York : Pearson Education International

[17] Raper J., Grenn N. 1994. FIS Tutor Two for Microsoft Windows. Longman

[18] Razak, Irawati. 2006. Estimasi Lokasi Robust Indoor Pada Sistem Komunikasi Wireless. Tesis. Pascasarjana ITS.

[19] Sizun,H. 2005. Radio Wave Propagation For Telecommunication Applications. Springer-Verlag Heidelberg – Germany.

Page 6: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT02 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 48

Abstrak—Dewasa ini, permintaan pengguna untuk berkomunikasi sambil berkendara di jalan raya semakin tinggi. Walaupun telah ada teknologi dengan kapasitas dan bandwidth besar tetapi industri nirkabel Indonesia belum menawarkan metode ekonomis untuk melayani kebutuhan kanal pengguna bergerak tersebut. Paper ini membahas teknis umum infrastruktur berkapasitas tinggi dengan struktur small cell pada base transceiver station (BTS) menggunakan frekuensi 60 GHz untuk layanan komunikasi broadband yang tidak hanya terbatas pada pengguna bergerak dengan kecepatan rendah saja tetapi juga menjangkau pengguna bergerak dengan kecepatan tinggi. Kata Kunci : Komunikasi Broadband, Small Cell, Kecepatan Tinggi

I. PENDAHULUAN

erkembangan telekomunikasi saat ini sangat pesat sekali, dimana informasi pada komunikasi kini dan masa mendatang

merupakan gabungan informasi pada komunikasi berupa voice, data, dan video yang bisa diakses dimana saja dan kapan saja, sehingga membutuhkan bandwidth yang makin besar, selain dibutuhkan bandwidth yang cukup besar, kecepatan transmisi dari sistem komunikasi juga menuntut kecepatan yang makin besar dapat dikatakan bahwa komunikasi masa depan adalah komunikasi broadband [1, 2].

Definisi komunikasi broadband menurut rekomendasi ITU No. I.113, “Komunikasi broadband didefinisikan sebagai komunikasi

Nurmayanti Zain adalah Mahasiswa Program Pascasarjana

Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Konsentrasi Teknik Telekomunikasi dan Informasi Universitas Hasanuddin Makassar Indonesia (e-mail: [email protected]).

Syafruddin Syarif adalah Dosen Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Konsentrasi Teknik Telekomunikasi Universitas Hasanuddin Makassar Indonesia (e-mail: [email protected]).

dengan kecepatan transmisi 1,5 Mbps hingga 2,0 Mbps”. Sedangkan menurut FCC (Federal Communication Commission) di Amerika, “Komunikasi broadband dicirikan dengan suatu komunikasi yang memiliki kecepatan simetri (up-stream dan down-stream) minimal 200 kbps”. Komunikasi broadband merujuk kepada broadband wireless dalam penggunaannya. Broadband Wireless adalah teknologi baru yang menjanjikan pemakaian bandwidth yang lebar. Dibandingkan dengan teknologi wireless yang sudah ada (mobile communication) terdapat perbedaan pada tujuan penggunaan dan kecepatan. Teknologi wireless yang ada diutamakan untuk layanan suara (voice) dan jika digunakan untuk menyalurkan data hanya akan diperoleh kecepatan sekitar 9600 bps saja, sedangkan teknologi broadband wireless menjanjikan layanan data (bisa berisi data multimedia) dengan kecepatan antara 1,5 mbps s/d 128 mbps.

Infrastruktur nirkabel saat ini, bagaimanapun, belum dapat memberikan bandwidth yang diperlukan dan kapasitas untuk menyediakan layanan ini untuk pengguna berkendara dengan kecepatan tinggi di jalan raya [3]. Sayangnya, pengguna bergerak kemungkinan akan menjadi yang paling menuntut layanan bandwidth dan nirkabel. Contoh ketika seseorang bepergian jauh tentu saja akan memanfaatkan waktu bosannya untuk menikmati berbagai layanan hiburan, seperti mengakses jaringan internet, mendownload file, mengecek e-mail, mengakses perpustakaan online, menonton tv, memainkan fitur game online dan sebagainya sehingga perjalanan yang dilakukannya akan menyenangkan dan produktif. Jelas, solusi broadband wireless diperlukan untuk memberikan layanan bandwidth tinggi bagi pengguna berkendara. Infrastruktur yang diusulkan dibahas di bawah ini dimaksudkan untuk dilaksanakan sebagai bagian dari sistem komunikasi nirkabel global yang menyediakan layanan bandwidth tinggi dengan komunikasi antarpengguna yang independen dari lokasi atau kecepatan pengguna.

Sistem Komunikasi Broadband pada Pengguna Bergerak dengan Kecepatan Tinggi

Nurmayanti Zain dan Syafruddin Syarif

Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin Email: [email protected] , [email protected]

P

Page 7: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT02 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 49

II. KAJIAN PUSTAKA

A. Permasalahan Wireline

Pada wireline, komunikasi broadband dirujuk pada komunikasi informasi digital dimana transfer rate berkisar antara 1.544 Mb/s (2.048 Mb/s untuk Europe) s.d. 155 Mb/s (synchronous optical network, sonet, oc-3) yang mendukung aplikasi multimedia broadband seperti wideband internet access, video conference, imaging and graphic, HDTV, VoD, stored voice, dan lain-lain.

Meski teknologi wireline dapat menyediakan bandwidth dan data throughput yang sesuai kebutuhan untuk layanan rumah dan kantor, infrastrukturnya belum cukup menyediakan layanan kecepatan data pada komunikasi bergerak. Layanan 3G saja hanya menyiapkan data rate 2 Mb/s sehingga tidak lebih dari 144 Kb/s yang berlaku pada komunikasi bergerak.

B. Solusi Komunikasi Broadband

Infrastruktur yang paling ekonomis dan praktis untuk menyediakan kanal broadband wireless bagi pengguna dalam jumlah banyak adalah komunikasi small cell pada frekuensi tinggi.

Sistem beroperasi pada frekuensi gelombang milimeter yaitu 60 GHz yang memanfaatkan bandwidth tinggi dengan sinyal propagasi yang dapat difungsikan sebagai frequency reuse. [3]

C. Small Cell

Untuk layanan area dan bandwidth pada frekuensi tetap yang tersedia, infrastruktur wireless memanfaatkan small cell yang mampu memberikan kapasitas yang lebih banyak dibanding sistem large cell. Selain itu, small cell menyediakan kanal yang lebar untuk jumlah pengguna yang sama dibanding sistem large cell. [2]

Perencanaan kapasitas pada suatu sistem komunikasi sangat berhubungan dengan perencanaan cakupan. Perencanaan cakupan memberikan informasi mengenai berapa site yang dibutuhkan untuk mencakup suatu area dan bersama-sama dengan perencanaan kapasitas mendefinisikan jumlah maksimum transceiver di tiap sitenya. Ukuran sel yang akan dirancang harus mampu melayani sejumlah user yang diprediksi pada suatu daerah. [4]

Atot = Jumlah user x Trafik rata-rata per user....(1)

....(2)

Keterangan : n = jumlah panggilan per jam

T = Time holding (detik)

.......(3)

.....(4)

Dengan mengasumsikan bentuk sel adalah

lingkaran maka dapat diketahui luas dan radius sebuah sel menggunakan persamaan:

............(5)

……………......(6)

Bila kapasitas sel tetap dengan ukuran sel

diperkecil, jumlah kanal dalam area akan meningkat seiring ukuran cell yang diperkecil. Peningkatan kanal trafik sebanding dengan invers kuadrat dari penurunan ukuran sel sistem. Jika diameter sel diperkecil oleh faktor N, jumlah sel dan kanal dalam area diperbesar oleh faktor N kuadrat.

Walau small cell membutuhkan lebih banyak base station untuk mencover area dibanding large cell, biaya infrastruktur per kanal small cell lebih murah.

D. Milimeter Wave

Untuk menyediakan komunikasi wireless dengan bit rate puluhan atau ratusan Megabits, bandwidth lebar dalam range spectrum millimeter wave (30 – 300 GHz) harus dimanfaatkan. [2,3]

Karakteristik millimeter wave (gelombang milimeter) mampu meminimalisir refraksi dan interferensi pada propagasi short range (Line Of Sight) LOS. Selain itu, membutuhkan topologi jaringan seluler yang berdasar pada penggunaan sejumlah small cell.

Small cell tersebut memfasilitasi frequency reuse, menghasilkan kanal trafik per layanan area dalam jumlah besar dan berkapasitas tinggi untuk trafik jaringan.

E. Frekuensi 60 GHz

Spektrum frekuensi 60 GHz sangat cocok untuk topologi jaringan small cell disebabkan karena resonansi penyerapan energi elektromagnetik oleh molekul oksigen pada frekuensi tersebut. [3]

Redaman gelombang elektromagnetik pada 60 GHz sekitar 15 dB/km. Khususnya terjadi pada frekuensi band (51.4 – 66 GHz) yang menyebabkan frekuensi reuse dapat terjadi.

Page 8: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT02 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 50

Redaman yang tinggi mengurangi co-channel interference dalam sistem small cell sehingga membolehkan frekuensi tertentu untuk digunakan kembali sesering mungkin.

Ketentuan FCC Amerika (Federal Communication Commision) mengatakan band (59 – 64 GHz) tersedia untuk digunakan. Di Eropa, band (62 – 63 GHz) dan (65 – 66 GHz) dialokasikan untuk MBS (Mobile Broadband System). Sedang di Jepang menggunakan band (59 – 64 GHz). [5]

Untuk Indonesia sendiri, alokasi frekuensi 60 GHz belum digunakan atau masih bebas sehingga bisa diusulkan untuk komunikasi broadband pengguna bergerak kecepatan tinggi.

F. Highspeed Handoff

Sistem small cell sebenarnya telah diajukan sejak lama tapi tidak terimplementasian karena adanya anggapan yang salah bahwa mobilisasi dengan kecepatan tinggi tidak didukung oleh sistem. Padahal small cell dapat menyediakan bandwidth lebar dengan 100 Mb/s untuk mobile user dengan kecepatan kendaraan 60 mph.

Karena ukuran sel yang diperkecil, mobile unit cenderung untuk melintasi batas sel lebih sering sehingga membutuhkan sejumlah handoff untuk titik panggilan yang akan putus jika mobile unit begerak dengan kecepatan tinggi.

G. HEALTH CONCERN

Karena menggunakan frekuensi tinggi pada sistem yang diusulkan, timbul kecemasan dari segi kesehatan bahwa radiasi sinyal RF (Radio Frequency) akan merusak tubuh manusia.

Walau masih perlu penelitian lebih lanjut, telah ada pengetahuan bahwa infrastruktur small cell membolehkan transmisi sinyal pada level daya 1 – 10 mW, dibandingkan dengan level daya radiasi RF pada sistem yang lain. Oleh karena itu, sinyal berfrekuensi tingi mempunyai penetrasi yang lebih rendah terhadap tubuh manusia. [3]

III. PEMBAHASAN

Desain infrastruktur berikut untuk menyiapkan solusi atas komunikasi bergerak pada kecepatan tinggi. Lebih jauh lagi, infrastruktur ini dapat diintegrasikan dengan infrastruktur lain untuk menciptakan layanan nirkabel dengan bandwidth lebar. Arsitektur sel kecil dari sistem yang diusulkan memungkinkan penggunaan sangat ringan daya rendah unit mobile yang dapat digunakan hampir di mana saja. Infrastruktur yang diusulkan sangat cocok untuk pengendara berkecepatan tinggi di jalan raya perkotaan yang padat. Keuntungan bisa diperoleh dengan

memanfaatkan sistem tanpa kabel dan seluler terintegrasi dengan mengerahkan picocells yang sangat kecil di sepanjang lalu lintas jalan raya. Meskipun masing-masing picocells memiliki radius sekitar 100 ft, sistem dengan mudah dapat memfasilitasi komunikasi bandwidth tinggi untuk unit mobile yang melaju pada kecepatan sampai dengan lebih dari 100 mph.

Hal ini dilakukan dengan pengusahaan BTS bergerak antara unit mobile yang melintas di jalan raya dan port komunikasi radio yang tetap dipasang di sepanjang median jalan. BTS bergerak memungkinkan hubungan komunikasi yang akan didirikan antara unit mobile yang melaju di jalan dan jaringan komunikasi tetap melalui port radio tetap. Seperti dapat dilihat, jumlah handoffs unit mobile dalam sistem yang diusulkan berkurang secara signifikan dari yang konvensional karena sistem small cell yang disediakan oleh BTS bergerak mampu melacak unit mobile. BTS bergerak melakukan hubungan komunikasi ke jaringan tetap seperti jaringan telepon umum atau public switched telephone network (PSTN) melalui radio link ke port radio tetap. Port radio tetap saling berhubungan dengan sebuah jaringan serat optik atau perangkat transmisi lain yang sejenis, ke gateway kantor telepon dan mobile broadband switching center (MBSC) yang terhubung ke PSTN. Unit Handphone yang berhenti di jalan raya atau bepergian dengan kecepatan signifikan akan merasakan komunikasi yang lebih lambat apabila sebagian besar hubungan lalu lintas informasi digabungkan dengan jaringan komunikasi kabel melalui BTS tetap.

Sistem jalan raya yang diusulkan dimaksudkan untuk menjadi bagian dari solusi high-bandwidth nirkabel yang lengkap di mana unit ponsel yang sama dapat digunakan di rumah, di kantor, dan saat bepergian dengan berjalan kaki atau dalam kendaraan berkecepatan tinggi. Segmentasi penyediaan bandwidth tinggi adalah diterapkan untuk kepadatan pengguna ponsel bergerak dengan kecepatan sekitar 60 mph yang diprediksi kebanyakan muncul di jalan raya dan sistem kereta api. Meskipun pengguna di daerah pedesaan mungkin menuntut saluran bandwidth tinggi saat bepergian pada kecepatan tinggi, layanan ini dapat dengan mudah disediakan dengan sel yang lebih besar karena kapasitas sistem tidak terancam. Sistem small cell dengan BTS tetap bisa digunakan untuk menyediakan layanan bandwidth tinggi untuk pejalan kaki atau pengguna nirkabel tetap dimana kepadatan pengguna mungkin tinggi namun kecepatan pengguna tertinggi adalah di bawah batasan handoff. Infrastruktur dasar stasiun bergerak, oleh karena itu, dimaksudkan untuk diterapkan di daerah dengan sejumlah besar

Page 9: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT02 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 51

pengguna bepergian pada kecepatan tinggi, sementara jenis lain infrastruktur yang digunakan untuk menyediakan layanan di daerah lain.

Gambar 1. Sistem Komunikasi Bergerak pada Kecepatan tinggi

Seperti ditunjukkan pada Gambar. 1, BTS

bergerak disusun bersama perangkat transmisi, seperti rel, dan bergerak ke arah yang sama dan kira-kira pada kecepatan yang sama dengan arus lalu lintas di sepanjang jalan raya. Perangkat transmisi diimplementasikan dalam satu lingkaran elips sempit sehingga serangkaian port radio tetap diposisikan di sepanjang median jalan tol dan antara kedua ujung panjang dari loop. Beberapa loop diatur di sepanjang jalan raya dengan sistem tumpang tindih. BTS bergerak yang ditempatkan terpisah dengan jarak yang dipilih sekitar 200 ft setara dengan diameter sel. Setiap BTS bergerak menyediakan sel yang bergerak di sepanjang jalan raya sesuai dengan pengguna jasa ponsel tersebut. Port radio tetap didistribusikan di sepanjang median jalan tol antara kedua rel menggunakan antena directional untuk berkomunikasi dengan tiap-tiap kelompok BTS bergerak yang melayani arus lalu lintas yang sesuai dari pengguna ponsel.

Karena BTS bergerak melacak gerakan unit mobile, kecepatan relatif antara BTS dan mobile unit bergerak kurang dari kecepatan yang ditemukan dalam sistem tanpa kabel. Tampaknya sistem tanpa kabel dengan mudah dapat memfasilitasi handoffs panggilan antara BTS dengan kecepatan pejalan kaki hingga 30 mph. Karena semua lalu lintas tidak bergerak pada kecepatan yang sama dan base station bergerak akan berjalan lebih cepat daripada beberapa unit mobile dan lebih lambat daripada yang lain, base station bergerak biasanya dapat menangani unit mobile bepergian hingga 30 mph lebih lambat atau lebih cepat dari kecepatan BTS seluler. Misalnya, jika BTS bergerak bepergian dengan kecepatan 60 mph, BTS bergerak dapat menyediakan komunikasi dengan unit mobile berjalan pada kecepatan 30-90 mph. Meskipun situasi lalu lintas

jalan raya jarang melibatkan perbedaan kecepatan lebih dari 60 mph, fitur tambahan dapat diimplementasikan untuk menutupi situasi. Fitur tersebut dibahas secara rinci dalam [6] dan berada di luar cakupan artikel ini.

Untuk menghindari gangguan dalam komunikasi, ujung-ujung loop cukup dekat atau tumpang tindih untuk memberikan area tumpang tindih cakupan untuk unit mobile bepergian di daerah ujung loop. Sebuah prosedur handoff dilakukan untuk mentransfer unit mobile melayani base station bergerak mendekati akhir dari sebuah loop dengan stasiun pangkalan bergerak pada loop berdekatan.

Salah satu dari beberapa teknik dapat digunakan untuk mengakomodasi kecepatan yang berbeda dari lalu lintas di kedua sisi jalan. Beberapa teknik ini dibahas dalam [6] dan termasuk menggunakan multi loop atau rel ganda dan melakukan handoffs unit mobile untuk menjaga jarak seragam antara BTS bergerak. Sebuah metode yang sangat efisien atau menyediakan buffer kecepatan antara kedua sisi jalan raya melibatkan menerapkan rel tambahan tunggal antara dua rel utama. Seperti ditunjukkan pada Gambar 2, BTS mobile diarahkan ke dan dari kereta api pusat yang diperlukan. Kecepatan dan arah base station selular yang berjalan di rel pusat tergantung pada perbedaan kecepatan antara kedua rel utama.

Gambar 2. Manajemen Kecepatan Moving Base Station

Sebuah pasangan kabel serat optik port radio

tetap ke gateway. Add / drop multiplexer (ADM) memfasilitasi transfer sinyal antara port radio tetap dan kabel serat optik. Kabel serat optik membentuk cincin terus menerus sesuai dengan SONET atau sinkron digital hierarchy (SDH) protokol transmisi. Gateway menyediakan sebuah antarmuka untuk suatu MBSC.

Para MBSC, yang dapat dilaksanakan sebagai bagian dari gateway, melakukan fungsi switching analog dengan pusat mobile switching di jenis-jenis sistem mobile. MBSC ini digabungkan dengan jaringan komunikasi kabel seperti PSTN. Sebaiknya, semua port radio tetap berhubungan

Page 10: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT02 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 52

dengan lingkaran tertentu yang terhubung ke gateway tunggal. Kebutuhan untuk memindahkan BTS untuk mendaftar ke gateway dihindari sejak BTS bergerak hanya berkomunikasi melalui satu gerbang dan tidak perlu diserahkan ke gateway lain, karena akan diperlukan dalam sistem selular konvensional.

Berikut adalah perbedaan sistem moving base station antara teknologi wireless dengan wireline dengan memperhitungkan data rate pada pengguna bergerak.

Gambar 3. Perbedaan Sistem Moving Base Station antara Teknologi Wireless dan Wireline

Terlihat dari Gambar 3 bahwa walau sistem

yang lain juga tidak kalah dari segi penyedia layanan bandwidth lebar dan data rate yang tinggi, mobile broadband system memiliki kecepatan data tertinggi mencapai 155 Mbps dengan pengguna bergerak berkecepatan tinggi. Oleh karenanya sistem komunikasi broadband ini patut dipertimbangkan untuk menjadi sistem komunikasi bergerak bagi pengguna berkendara dengan kecepatan tinggi khususnya di jalan raya ataupun di rel kereta api.

IV. SIMPULAN

Pembahasan sistem wireless dimaksudkan untuk menghasilkan solusi dari permasalahan high-band communication pada pengguna berkendara kecepatan tinggi di masa mendatang.

Pemanfaatan beberapa teknologi canggih dengan infrastruktur moving cell mampu menghasilkan pendekatan yang relatif murah untuk menyiapkan bandwidth tinggi dengan kanal komunikasi yang besar bagi pengguna berkendara dengan kecepatan tinggi.

Adegan BTS meluncur di sepanjang pusat jalan raya di masa depan akan segera menjadi pemandangan yang biasa seperti tiang telepon yang berada di jalan raya saat ini.

DAFTAR PUSTAKA

[1] M. R. Wolk and C. K. Bryan “Wireless Data — The Next Internet Frontier,” tech. res., Robertson Stephens, Jan. 25, 2000.

[2] D. C. Cox, “An Evolution Toward Three Large Groups of Applications and Services - Wireless Personal Communications: What Is It?,” IEEE Pers. Commun., Apr. 1995, pp. 20–35.

[3] L. M. Correia and R. Prasad, “An Overview of Wireless Broadband Communications,” IEEE Commun. Mag., Jan., 1997, pp. 28–33.

[4] Prima Kurniawan, Sukiswo, Imam Santoso, “Perencanaan Ulang Site Outdoor Coverage System Jaringan Radio GSM 900 dan 1800 di Semarang,” Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro.

[5] Federal Communications Commission, “Amendment of Part 2, 15, and 97 of the Commission’s Rules to Permit Use of Radio Frequencies Above 40 GHz for New Radio,” ET docket no. 94–124, adopted July 6, 1998.

[6] “Mobile Communication System with Moving Base Station,” U.S. Patent No. 5,729,826, Mar. 17, 1998.

Page 11: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT03 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 53

Abstrak—Terdapat banyak besaran di tambak yang menentukan pertumbuhan udang windu diantaranya temperatur air, keasaman dan kadar garam. Petani tambak harus selalu memantau perubahan parameter tersebut secara langsung dan human factor sering menyebabkan terlambatnya pengambilan tindakan peneyelamatan. Pemantauan dan informasi dari sistem pakar dapat mempermudah pekerjaan petani tambak sehingga kerugian akibat perubahan kondisi diluar batas normal dapat dihindari.Sistem monitoring dibangun dari sistem pengukuran yang terdiri atas sensor suhu, keasaman pH dan salinitas air yang terdistribusi pada beberapa titik lokasi tambak. Tiap besaran pengukuran tersebut dikirimkan dari jarak jauh melalui jaringan TCP/IP ke komputer yang akan mengumpulkan dan mengelola semua data suhu, keasaman pH dan salinitas air sebagai data masukan bagi sistem pakar di komputer, yang kemudian memberikan informasi kepada pengelola budidaya udang windu terhadap kondisi aktual yang terjadi ditambak. Kata kunci : Distributed Sensor Network, embeded ethernet, Mikrokontroller, Sistem Pakar

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Industri perikanan merupakan salah satu komoditi andalan ekspor Indonesia. Salah satuindustri perikanan yang menjadi komoditi ekspor terbesar yang dikembangkan adalah produksiudang windu. Oleh karena itu, perlu dilakukan optimalisasi baik dalam aspek kualitas maupun produktivitasnya sehingga udang windu yang dihasilkan dapat bersaing di pasar internasionaldengan kualitas yang terjamin.

Udang windu merupakan komoditas ekspor yang tinggi bagi Indonesia yangdikembangbiakan di tambak udang air laut. Masalah yang dihadapi sekarang adalah daya tahanhidup, Survival Rate (SR), udang windu selama pertumbuhan sangat kecil. Salah satupenyebabnya adalah kondisi lingkungan tambak yang tidak terkendali seperti pemberian pakanyang berlebih sehingga pakan justru menjadi racun bagi udang windu. Selain itu, berbagaibesaran tambak udang seperti suhu, keasaman pH, kadar oksigen dan salinitas air yang tidak terkendali dan berubah-ubah juga dapat menjadi penyebab masalah tersebut.

Faktor yang mengakibatkan terjadinya penurunan produksi udang windu adalah karena rusaknya kesetimbangan lingkungan perairan buatan yang digunakan untuk membudidayakan udang sehingga mengakibatkan rendahnya nilai survival rate. Halini berarti bahwa udang yang dikembangbiakan tidak dapat hidup lama dalam lingkungan budidaya. Hal ini dikarenakan pengaturan dan pengendalian pada proses pemeliharaan udang sejak pertama kali udang windu tersebut dibudidayakan sampai masa panen dilakukan secara manual.Dengan kata lain, campur tangan manusia sangat berperan dalam proses tersebut. Contohnya adalah pengukuran suhu, keasaman pH, kadar oksigen dan salinitas air masih dilakukan secara manual. Oleh karena itu, pihak pengelola tambak perlu mengukur dan mengendalikan besaran-besaran tersebut agar diperoleh produksi udang windu yang baik.

Pengendalian temperatur yang dilakukan hanya pada satu lokasi dan waktu tertentu saja(tidak mencakupi seluruh lokasi tambak) akan menimbulkan masalah yaitu jika terjadi perubahantemperatur secara drastis maka tidak dapat dipantau oleh pihak pengelola tambak, kadar pH dan salinitas juga perlu diukur agar dapat ditentukan apakah air laut yang dipakai masih layak atau tidak untuk mendukung kehidupan udang di tambak.

Monitoring Suhu, Keasaman dan Salinitas Air pada Budidaya Udang Windu

Nuraeni Umar, Muh. Ahyar

Program Studi Teknik Telekomunikasi, Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Ujung Pandang

Email : [email protected], [email protected]

Page 12: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT03 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 54

Desain sistem monitoring tambak udang dengan memanfaatkan algoritma sistem pakar yang diterapkan di komputer dengan tujuan agar tambak udang dapat dipantau secara terus menerus oleh komputer yang telah diisi dengan pengetahuan pakar. Sehingga tiap besaran kondisi tambak lingkungan dapat diukur dan dikirimkan ke komputer, kemudian komputer dapat memberikan informasi kepada pengelola budidaya udang windu atas tiap kondisi yang terjadi ditambak. Sistem monitoring dibangun dari sistem pengukuran yang terdiri atas sensor suhu, keasaman pH dan salinitas air yang terdistribusi pada beberapa titik lokasi tambak. Tiap besaran pengukuran tersebut dikirimkan dari jarak jauh melalui jaringan TCP/IP ke komputer yang akan mengumpulkan dan mengelola semua data suhu, keasaman pH dan salinitas air sebagai data masukan bagi sistem pakar di komputer.

B. Batasan Masalah

Pokok Pembahasan dalam penelitian ini sebagai berikut: 1. Fungsi utama Embedded Ethernet dan

Mikrokontroler.

2. Pengimplementasian Mikrokontroler Atmega 8535, sensor suhu, pH dan salinitas dan Modul Jaringan W3100sebagai sistem distributed sensor network

3. Sistem pakar yang dapat memberikan masukan kepada para pengelola budidaya udang windu.

II. LANDASAN TEORI

A. Distributed Sensor Network

Distributed Sensor Network adalah suatu peralatan sistem embedded yang didalamnya terdapat satu atau lebih sensor yang letaknya terdistribusi di berbagai tempat dan dilengkapi dengan peralatan sistem komunikasi ke jaringan.

Sensor disini digunakan untuk menangkap informasi sesuai dengan karakteristik. Sensor tersebut bekerja bersama-sama dan biasanya digunakan untuk memonitor kondisi lingkungan fisik, antara lain: suhu, gerakan, suara, getaran, perubahan warna, dan lain-lain. Setiap titik/node sensor dilengkapi dengan mikrokontroler, embeded ethernet dan sumber energi. Sensor-sensor ini akan mengubah data analog ke data digital. Data ini selanjutnya dikirim ke suatu node melalui media komunikasi yang digunakannya.

Gambar 1. Arsitektur Distributed Sensor Network

B. Embedded Ethernet W3100

Embedded Ethernet adalah implementasi standar jaringan dari ethernet pada sebuah single-chip. Secara sederhana, dengan menanamkan ethernet ke sebuah alat, akan memberikan sebuah kemampuan untuk berkomunikasi lewat ethernet tanpa menggunakan sebuah komputer. Embedded ethernet berfungsi sebagai interface antara mikrokontroler ke protokol TCP/IP, sehingga mikrokontroler dapat diakses melalui jaringan.

Kelebihan sistem embedded ethernet adalah protokol TCP/IP terletak di dalam mikrokontroler sebagai perangkat lunak, sehingga penggunaan embedded ethernet ini memiliki keuntungan realisasi sistem menjadi jauh lebih efisien dalam hal instalasi, portabilitas dan pengoperasiannya karena biaya yang murah. Apabila menggunakan Personal Computer (PC) maka kendala yang dihadapi adalah masalah ke-tidak praktisan (tidak portable) dan boros daya dalam hal ini energi listrik karena minimal harus menggunakan sebuah PC untuk menghubungkan alat yang dikendalikan dengan jaringan intranet.

Salah satu modul yang mendukung embeded ethernet adalah NM7010A-LF. NM7010A-LF adalah Ethernet microprocessor system. NM7010A-LF menggabungkan W3100A (TCP / IP hardware chip), Ethernet PHY (RTL8201), MAG-JACK (RJ45 dengan transformator). Mendukung sampai 4 sambungan independen secara bersamaan, dengan alokasi buffer dinamis untuk setiap saluran. W3100A merupakan embedded Ethernet di dalamnya terdapat protocol TCP/IP Stack seperti TCP, IP, UDP, ARP dan ICMP Protokol. W3100A bisa diaplikasikan untuk Web Server dan beberapa peralatan seperti peralatan elektronik non-portable lainnya. Ethernet ini memungkinkan untuk mengendalikan peralatan melalui jaringan. Dengan kata lain W3100 dapat mengirim dan menerima data melalui jaringan.

Page 13: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT03 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 55

Gambar 2. Skema blok diagram NM7010A

C. Sistem Pakar

Sistem pakar merupakan sebuah sistem berbasis komputer yang menggunakan pengetahuan, fakta dan teknik penalaran yang dimiliki manusia sebagai pakar yang tersimpan di dalam komputer, dan digunakan untuk menyelesaikan masalah yang lazimnya memerlukan pakar tertentu (Martin dan Oxman, 1998).

Sistem pakar merupakan suatu sistem berbasis AI (Artificial Intelligence) atau kecerdasan buatan yang didesain untuk membuat komputer mampu berpikir dan bertindak seperti manusia.Tujuan pengembangan sistem pakar bukan untuk menggantikan peran manusia, namun hanya untuk mensubtitusikan pengetahuan manusia saja ke dalam algoritma komputer, sehingga dapat digunakan oleh orang banyak.

Terdapat tiga unsur penting pada pengembangan sistem pakar, yaitu adanya (i) pakar, (ii) pemakai dan (iii) sistem. Pakar adalah orang yang memiliki pengalaman khusus akan suatu masalah. Dalam sistem, pengalaman tersebut disimpan sebagai basis pengetahuan dan basis aturan. Sedangkan pemakai adalah orang yang ingin berkonsultasi dengan pakar lewat sistem. Sistem sendiri menyediakan berbagai fasilitas untuk menghubungkan pakar dan pemakai.

D. Mikrokontroler Atmega 8535

Berdasarkan fungsinya, mikrokontroler secara umum digunakan untuk menjalankan program yang bersifat permanen pada sebuah aplikasi yang spesifik (misal aplikasi yang berkaitan dengan pengontrolan dan monitoring). Sedangkan program aplikasi yang dijalankan pada sistem mikroprosesor biasanya bersifat sementara dan berorientasi pada pengolahan data. Perbedaan fungsi kedua sistem diatas secara praktis mengakibatkan kebutuhan minimal yang harus dipenuhi juga akan berbeda (misal ditinjau dari kecepatan detak operasi, jumlah RAM, panjang register, dan lain sebagainya). Untuk sistem

mikrokontroler, program yang dijalankan biasanya tidak memerlukan sumber daya sebanyak dan sebesar itu. Untuk aplikasi kontrol sederhana dan tingkat menengah, mikrokontroler yang digunakan cukup berbasis 4 sampai 8 bit. Mikrokontroler dengan ukuran lebih besar (misal 16 dan 32 bit) umumnya hanya digunakan untuk aplikasi-aplikasi khusus pada bidang pengolahan citra atau bidang kontrol yang memerlukan kepresisian tinggi.

Mikrokontroler atau mikroprosesor adalah suatu piranti yang digunakan untuk mengolah data-data biner (digital) yang didalamnya merupakan gabungan dari rangkaian-rangkaian elektronik yang dikemas dalam bentuk suatu chip (IC). Pada umumnya mikrokontroler tediri dari bagian-bagian sebagai berikut: Alamat (address), Data, Pengendali, Memori (RAM atu ROM), dan bagian input-Output.

Gambar 3. Konfigurasi Pin Atmega 8535

E. Sensor Suhu

Sensor suhu adalah alat yang digunakan untuk merubah besaran panas menjadi besaran listrik. Ada beberapa metode yang digunakan untuk membuat sensor ini,salah satunya dengan cara menggunakan material yang berubah hambatannya terhadap arus listrik sesuai dengan suhunya. Untuk mengukur suhu air, alat yang dapat digunakan adalah IC LM35 dengan pengkondisi sinyal berupa penguat diferensial. Sehingga keluaran dari pengkondisi sinyal dihasilkan besaran listrik berupa tegangan yang merupakan ukuran suhu yang diukur. Rentang kerja yang dikondisikan untuk sensor temperatur adalah 0°C hingga 50°C.

Gambar 4. Sensor suhu

Page 14: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT03 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 56

F. Sensor pH

Sensor pH mendeteksi kadar keasaman yang terdapat pada suatu larutan/cairan. Pada prinsipya sensor pH terdiri dari elektroda pH yang digunakan untuk mendeteksi banyaknya ion H+ dari suatu cairan. Pengukuran pH dilakukan dengan menggunakan elektroda potensiometrik. Elektroda ini memonitor perubahan aktivitas ion hidrogen (H+) dalam larutan.

Elektroda pH yang paling modern terdiri dari kombinasi tunggal elektroda referensi (reference electrode) dan elektroda sensor (sensing electrode). Elektroda kombinasi ini mempunyai fungsi yang sama dengan elektroda pasangan. Keluaran dari pH meter sudah dikalibrasi dalam mV dan kondisi ideal dari elektroda pH pada suhu 25°C. Dengan memonitor perubahan tegangan yang disebabkan oleh perubahan aktivitas ion hidrogen (H+) dalam larutan maka pH larutan dapat diketahui.

Gambar 5. Elektroda pH

G. Sensor Salinitas

Untuk mengukur salinitas alat yang dapat digunakan adalah sensor konduktivitas yaitu 2 plat sejajar yang dicelupkan pada air laut dan kemudian dialiri arus listrik. Daya hantar listik larutan inilah yang kemudian akan diukur dengan menggunakan voltmeter.Semakin besar/baik konduktivita suatu larutan maka semakin besar pula salinitasnya.

Gambar 6. Sensor konduktivitas

Konduktivitas listrik adalah kemampuan suatu larutan untuk menghantarkan arus listrik. Arus listrik bergerak dengan efisien melalui air yang mempunyai kadar garam tinggi (konduktivitas elektrik tinggi), dan bergerak dengan resistansi lebih melalui air murni (konduktivitas rendah). Konduktivitas listrik juga mengindikasikan berapa banyak garam yang terlarut dalam suatu sampel. Konduktivitas listrik dalam logam berkaitan dengan hukum ohm.

I =V/R

dengan :

I = Arus (Ampere)

V = Beda potensial (Volt)

R = Hambatan (Ohm)

H. Pemrograman Delphi

Delphi telah memanfaatkan suatu teknik pemrograman yang disebut RAD yang telah membuat pemrograman menjadi lebih mudah. Delphi adalah suatu bahasa pemrograman yang telah memanfaatkan metode pemrograman Object Oriented Programming (OOP).

III. PERANCANGAN ALAT

A. Blok Diagram Sistem

Blok diagram dari sistem yang dibangun dalam penelitian ini dapat dilihat pada gambar 3.1. Adapun fungsi dari masing-masing blok adalah : 1. Sensor suhu

Sensor suhu digunakan untuk mengukur temperatur air tambak.

2. Sensor pH Sensor pH digunakan untuk mengukur tingkat keasaman pH air tambak.

3. Sensor salinitas Sensor salinitas digunakan untuk mengukur tingkat kadar garam air tambak.

4. Mikrokontroller Atmega 8535 Mikrokontroller bekerja sebagai memproses data masukan dari sensor untuk kemudian dikirim ke jaringan LAN melalui interface NM7010A.

5. Interface NM7010A NM7010A digunakan sebagai interface mikrokontroller ke jaringan TCP/IP untuk mengirim dan menerima data.

6. Local Area Network (LAN) Local Area Network sebagai media komunikasi adalah sebuah jaringan yang menghubungkan perangkat yang berbasis TCP/IP

7. Monitoring dan Sistem Pakar

Page 15: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT03 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 57

Sensor Suhu

Interface TCP/IP

NM7010A

Sensor Keasaman

pH

Sensor Salinitas

Mikrokontroler ATMega8535

Sensor Suhu

Sensor Keasaman

pH

Sensor Salinitas

Mikrokontroler ATMega8535

Lokal Area Network(LAN)

Interface TCP/IP

NM7010A

Lokasi 1

Lokasi 2

Monitoring dan Sistem PakarClient

Client

Server

Monitoring dan Sistem pakar merupakan program aplikasi yang dibuat dari delphi, yang berfungsi menerima data yang dikirimkan oleh mikrokontroller melalui jaringan LAN dan kemudian mengolah data tersebut untuk ditampilkan dalam bentuk informasi kepada petani tambak.

B. Prinsip Kerja Sistem

Pada intinya sistem dari sistem pakar pada distributed sensor network untuk monitoring suhu, keasaman dan salinitas air pada budidaya udang windu ini terbagi 2 bagian yakni bagian client dan bagian server. Bagian client berfungsi melakukan pengukuran data berupa suhu, keasaman pH dan salinitas air dan kemudian mengirimkannya ke server. Sedangkan server berfungsi menerima data dari client sebagai masukan dari sistem monitoring dan sistem pakar.

Gambar 7. Blok Diagram Sistem

Bagian client terdiri dari alat sensor suhu,

keasaman pH dan salinitas air, mikrokontroler, dan bagian antar muka jaringan (Interface TCP/IP) yang kesemuanya menjadi satu sistem dan ditempatkan pada beberapa titik lokasi tambak. Sedangkan bagian server adalah sebuah komputer yang didalamnya terdapat program aplikasi sistem monitoring dan sistem pakar.

Pertama kali client akan membangun koneksi ke server dengan cara mikrokontroller melakukan koneksi socket ke sisi server melalui jaringan LAN memanfaatkan interface TCP/IP NM7010A. Interface TCP/IP NM7010A berfungsi sebagai jembatan yang menghubungkan ke jaringan TCP/IP sehingga mikrokontroler dapat mengolah data untuk mengirim data yang diminta ke komputer server melalui jaringan LAN berbasis TCP/IP. Setelah terkoneksi ke server, mikrokontroller akan membaca data masukan dari alat sensor suhu, keasaman pH dan salinitas. Selanjutnya masing-masing besaran suhu,

keasaman pH dan salinitas diubah menjadi data digital oleh ADC masuk ke mikrokontroler. Mikrokontroler ATMega 8535 berfungsi sebagai unit pusat kontrol untuk mengirimkan data hasil pengukuran ke komputer monitoring dan sistem pakar .

Data yang dikirimkan oleh client selanjutnya menjadi parameter masukan oleh sistem pakar. Prinsip kerja dari sistem pakar meliputi cara kerja perangkat lunak yang terdiri atas sistem pakar pengkondisi parameter. Pada pengkondisi parameter, sistem pakar akan diarahkan untuk menerima sinyal, gejala, atau fakta dari plant yang nantinya akan dijadikan sebagai masukan yang menstimulasi sistem pakar untuk menganalisis fakta tersebut dan mencocokannya dengan basis pengetahuan yang ada, kemudian mengeluarkan hasil . Analisanya dalam bentuk informasi kepada pengelola budidaya udang windu.

Parameter yang dijadikan sebagai fakta untuk masukan adalah temperatur, keasaman (pH) dan salinitas air. Pengkondisian parameter dilakukan dengan cara mengkategorikan nilainya berdasarkan asumsi ideal dan tidaknya nilai tersebut untuk diterapkan di lingkungan tambak.

Informasi yang diberikan kepada pengelola budidaya udang windu merupakan fakta kondisi terbaik yang sebelumnya diperoleh dari seorang pakar yang kompeten dalam pemeliharaan udang windu maupun literatur yang sifatnya heuristik dalam bentuk basis pengetahuan yang tersimpan dikomputer.

Tabel 1 Pengkondisian parameter tambak

Parameter Range

Data

Kategori

Data

Temperatur

(ºC)

< 29 Tidak ideal

29 – 30 Ideal

> 30 Tidak ideal

Derajat

Keasaman

< 80 Tidak ideal

8 - 8,5 Ideal

> 8,5 Tidak ideal

Salinitas (ppt)

< 20 Tidak ideal

20 – 25 Ideal

> 25 Tidak ideal

Page 16: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT03 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 58

LM 35

PH-BTA

Konduktivitas

Mulai

Koneksi Keserver berhasil

Selesai

Baca sensor suhuBaca sensor pH

Baca sensor salinitas

Inisialisai Hardware

Inisialisai Modul Jaringan  NM7010A

Inisialisasi Socket

Inisialisasi Protokol TCP/IP

Membuka koneksi ke  server

Aktifasi Interupt

No

Yes

Mengirim  data  suhu, pH  dan  

salinitas ke  server

Menutup  koneksi ke  server

No

Yes

Menerima data suhu, pH, dan 

salinitas dari client

Mulai

Inisialisasi Socket

Inisialisasi Protokol TCP/IP

Menunggu koneksi dari client

Koneksi dengan client berhasil

No

Yes

Menganalisa data berdasarkan basis data 

dari sistem pakar

Informasi kondisi tambak

Menutup koneksi dari client

Selesai

No

Yes

Gambar 8. Rangkaian sistem

Gambar 9. Flowchart program monitoring dan sistem pakar

Page 17: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT03 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 59

IV. PENGUKURAN DAN PENGUJIAN

A. Pengujian dan Pengukuran Sistem

Peralatan yang digunakan untuk kegiatan pengukuran dalam penelitian ini adalah alat-alat ukur untuk mengukur sistem dan menguji data-data yang diperlukan. Berikut perlatan-peralatan utama yang digunakan dalam penelitian ini : a. Multimeter: untuk mengukur level tegangan. b. LCD karakter: untuk membaca hasil

pengukuran sensor dan mikrokontroller. c. Termometer air: untuk mengukur temperatur

air. d. pH meter: untuk mengukur kadar keasaman

pH. e. Salinometer: untuk mengukur kadar garam

(salinitas). Langkah-langkah pengukuran yang

dilakukan adalah sebagai berikut :

1. Pengukuran sensor suhu Mengukur rangkaian sensor suhu dilakukan dengan cara mengunduh program dasar sensor suhu ke mikrokontroller dan hasilnya di tampilkan ke LCD.Sebagai bahan perbandingan, dilakukan pengukuran dengan menggunakan termometer air.

2. Pengukuran sensor keasaman pH Mengukur sensor pH dilakukan dengan cara mengunduh program dasar sensor pH ke mikrokontroller dan hasilnya di tampilkan ke LCD. Sebagai bahan perbandingan, dilakukan pengukuran dengan menggunakan pH meter.

3. Pengukuran sensor salinitas Mengukur sensor salinitas dilakukan dengan cara mengunduh program dasar sensor salinitas ke mikrokontroller dan hasilnya di tampilkan ke LCD. Sebagai bahan perbandingan, dilakukan pengukuran dengan menggunakan salinometer.

4. Pengujian sistem secara keseluruhan Pengujian sistem secara keseluruhan

dilakukan dengan mengisikan air ke dua buah bak yang kemudian hasilnya dimonitoring melalui komputer yang didalamnya sudah terdapat program sistem pakar.

B. Hasil Pengujian dan Pengukuran

1. Pengukuran sensor suhu

Tabel 2. Data pengukuran sensor suhu

No Pengukuran sensor suhu (ºC)

Pengukuran suhu dengan termometer

air (ºC) 1 29,03 29 2 29,10 29 3 30,05 30 4 30,07 30

2. Pengukuran sensor keasaman pH

Tabel 3. Data pengukuran sensor pH

No Pengukuran sensor pH

Pengukuran keasaman dengan

pH meter 1 8,0 8,00 2 8,2 8,20 3 8,3 8,29 4 8,5 8,48

3. Pengukuran sensor salinitas

Tabel 4. Data pengukuran sensor salinitas

No Pengukuran sensor salinitas

per mil (‰)

Pengukuran kadar garam dengan

salinometer per mil (‰)

1 20 20 2 20 22 3 21 24 4 21 25

4. Pengujian sistem secara keseluruhan

Tabel 5. Data hasil pengujian sistem secara keseluruhan

No Derajat

keasaman

Kondisi temperatu

r (°C)

Salinitas per mil

(‰)

Hasil monitoring pada sistem pakar

1 < 8 < 29 < 20 Tidak ideal

2 8 – 8,5 29 – 30 20 – 25 Ideal

3 > 8,5 > 30 > 25 Tidak ideal

Page 18: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT03 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 60

Gambar 10. Tampilan Antarmuka Sistem Pakar menggunakan delphi

C. Analisa Hasil Pengujian dan Pengukuran

Dari hasil pengujian seperti tabel 4.1, terlihat temperatur hasil pengujian sensor suhu menunjukkan hasil yang hampir sama dengan temperatur hasil pengukuran dengan termometer air. Begitu pula dengan hasil pengujian sensor keasaman pH menunjukkan hasil yang mendekati hasil pengukuran dari pH meter. Hal ini menunjukkan bahwa sensor suhu dan sensor kesamana pH bekerja dengan baik.

Pada pengujian sensor salinitas untuk mengukur kadar garam terjadi selisih antara hasil pengukuran dengan hasil yang diperoleh dengan menggunakan salinometer, seperti terlihat pada Tabel 4. Hal ini terjadi karena pada pengukuran salinitas menggunakan metode pengukuran konduktivitas dari 2 plat sejajar yang dicelupkan pada air laut dan kemudian dialiri arus listrik. Daya hantar listik inilah yang kemudian diukur dengan terlebih dahulu mengkalibrasinya dengan hasil pengukuran salinometer. Perbedaan hasil yang diperoleh dapat disebabkan oleh kualitas bahan dari plat yang digunakan menyebabkan hasil pengukuran menjadi tidak akurat.

Secara keseluruhan sistem bekerja dengan baik. Jika temperatur air tambak melewati batas normal maka pada monitoring sistem pakar akan menampilkan pesan bahwa kondisi tidak ideal, begitupula jika keasaman pH dan salinitas tambak melewati batas normal maka pada monitoring sistem pakar akan menampilkan pesan bahwa kondisi tidak ideal.

V. PENUTUP

A. Kesimpulan

Dengan memperhatikan pembahasan pada bab-bab sebelumnya, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:

1. Kondisi suhu, pH dan silinitas air tambak dapat dideteksi.

2. Pemantauan kondisi perubahan suhu, pH dan salinitas air tambak menjadi lebih mudah dan efisien.

3. Sistem pakar dapat membantu petani tambak dalam mengenali tiap kondisi yang terjadi ditambak.

B. Saran

Beberapa saran yang dapat diberikan untuk pengembangan implementasi sistem pakar pada distributed sensor network untuk monitoring suhu, keasamandan salinitas air pada budidaya udang windulanjut antara lain: 1. Sistem ini dapat ditambahkan sistem kendali

sebagai aksi dari hasil monitoring jika kondisi tambak tidak ideal.

2. Pengukuran salinitas dapat diganti menggunakan sensor khusus untuk mendapatkan hasil yang akurat

DAFTAR PUSTAKA [1] Amri, Khairul , 2004. Budidaya Udang Windu

secara Intensif. Cetakan Kedua.Penerbit PT Agromedia Pustaka. Jakarta.

[2] Barney, G.C. 1985. Intelligent Instrumentation: Microprosesor application in measurementand control, 2th Edition. Prentice Hall International. UK.

[3] Budiharto, Widodo.2008. Panduan Praktikum Mikro-kontroler AVR Atmega 8535. Penerbit PT Elex Media Komputindo, Jakarta

[4] Buwono, I. D., 1993. Tambak Udang Windu. Sistem Pengolahan BerpolaIntensif. Penerbit Kanisius. Jakarta.

[5] Mackenzie, I. Scott, The 8051 Microcontroler, 2nd Edition.Prentice Hall, 1995.

[6] Mcselectronic team, 2006, BASCOM AVR 1.11.9.0 Manual,http://www.mcselec.com/product/bascom_avr/11190.pdf

[7] Soetomo H.A Moch, 1990.Teknik Budidaya Udang Windu. Penerbit Sinarbaru.Bandung.

[8] Sutaman Ir, 1993. Petunjuk Praktis Pembenihan Udang Windu (Skala RumahTangga). Penerbit kanius. Yogyakarta.

[9] Sutanto, 2005. Membangun Jaringan TCP/IP, Penerbit Andi : Yogyakarta

[10] Suyanto, R&Mujiman, A., 2001. Budidaya Udang Windu. Penerbit PT PenebarSwadaya. Jakarta.

[11] Tanenbaum, Andrew S., Computer Networks, 3rd Edition, Prentice Hall, 1996.

[12] WizNET Documentation Team, 2006, NM7010 A Manualversion1.0.5,http://www.iinchip.com/documentation/NM7010A.pdf/

Page 19: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT04 SNTEI 2012

PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 61

Abstrak—The research aim is to develop a position information system for ship around the shore. The result is telemonitoring system based on GPS. The research consists of two parts those are transmitter side and receiver side. Both parts use radio equipments, antennas, power supplies, computers and GPS only in the transmitter side. The operating frequency is 460 MHz and the experiments are done in the lab scale and field scale. The result report still in lab scale. The transmitter side is connected to the GPS. The function is to give information of the object position in this case the ship around the shore. GPS is connected to the computer. The computer is used to visualize information received by GPS. The transmitter will send position information if the monitoring side request, the transmitter not continuously send the position information to the monitoring side. In the receiver side is placed a position visualization program of an object received from transmitter, in which the position is put on the map of shore area.

Key word : GPS, telemonitoring, ship around the shore

I. PENDAHULUAN

Pada daerah pesisir, yaitu dari bibir pantai hingga enam mil ke laut lepas, banyak terdapat kapal yang berlalu-lalang, baik kapal nelayan yang sedang mencari ikan maupun kapal yang hendak menuju keluar dan masuk pelabuhan. Kebutuhan untuk melihat posisi kapal yang sedang bergerak pada daerah pesisir pantai ini diperlukan untuk alasan keamanan, agar kapal tidak bertabrakan, maupun untuk mengetahui posisi dan pergerakan kapal

nelayan agar proses penangkapan ikan menjadi lebih efisien dan pemilik usaha kapal penangkapan ikan dapat mengetahui dimana kapalnya berada. Menurut informasi dari dinas perhubungan bahwa luas cakupan daerah pesisir pantai yaitu 12Nmil atau sekitar 24 km dari daratan.

Gambar 1. Peta Pesisir Pantai

Penentuan posisi ini sebenarnya dapat dilakukan secara elektronik menggunakan teknologi global positioning system selanjutnya disingkat GPS. Suatu perangkat GPS secara kontinyu dapat memberi informasi posisi. Dengan menggunakan perangkat GPS ini maka posisi seseorang dapat ditentukan keberadaannya. Jika perangkat GPS ini diintegrasikan dengan perangkat komunikasi serta perangkat pengolah data berupa sistem komputer, maka informasi posisi dapat dikomunikasikan dan divisualisasikan pada tampilan elektronik berlatar belakang gambar peta yang difungsikan sebagai stasiun pemantau.

Teknik visualisasi informasi posisi yang mengintegrasikan perangkat GPS, perangkat komunikasi dan sejumlah komputer yang terhubung dengan LAN tentunya memberikan beberapa manfaat. Dengan teknik ini, maka manfaat yang

Sistem Monitoring Posisi Kapal di Pesisir Pantai Berbasis Global Positioning System

Hafsah Nirwana, Ibrahim Abduh

Staf Pengajar Teknik Elektro Politeknik Negeri Ujung Pandang

Email : [email protected], [email protected]

Page 20: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT04 SNTEI 2012

PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 62

pertama adalah sejumlah operator dapat melakukan pemantauan dan masing-masing operator dapat berkonsentrasi pada satu objek pantauan. Aplikasi ini cocok digunakan oleh unit pimpinan yang memiliki beberapa kapal laut membutuhkan pemantauan yang intensif.

Penelitian ini secara umum bertujuan untuk merancang bangun suatu prototipe sistem informasi penentuan posisi kapal laut menggunakan perangkat GPS dengan menggunakan sistem komunikasi radio yang bekerja pada band frekwensi Ultra High Frequency (UHF) 460 MHz, berbasis jaringan komputer LAN (Local Area Network) Ethernet.

A. Global Positioning System (GPS)

GPS merupakan sistem satelit navigasi dan penentuan posisi. Sistem ini dimiliki dan dikelola oleh Amerika Serikat. Dengan sistem ini informasi posisi dan kecepatan tiga-dimensi serta waktu, dapat diberikan secara kontinyu di seluruh dunia tanpa bergantung waktu dan cuaca, kepada banyak orang secara simultan.

Pada dasarnya GPS terdiri atas tiga segmen utama, yaitu segmen angkasa yang terdiri dari satelit-satelit GPS, segmen sistem kontrol yang terdiri dari stasiun-stasiun pemonitor dan pengontrol satelit, dan segmen pemakai yang terdiri dari pemakai GPS termasuk alat-alat penerima dan pengolah sinyal dan data GPS. Gambar 2 menunjukkan ketiga segmen yang dijelaskan.

Sistem Kontrol

Satellite

Perangkat GPS

Segm en satelit

Segm en pengguna

Gambar 2. Sistem penentuan berbasis GPS.

Konstelasi standar dari satelit GPS terdiri dari 24 satelit yang menempati 6 (enam) bidang orbit yang bentuknya sangat mendekati lingkaran. Keenam bidang orbit tersebut akan dikelilingi oleh 24 satelit tersebut sehingga mempunyai cakupan pemantauan untuk seluruh permukaan bumi. Satelit ini secara kontinyu memancarkan informasi posisi relatif terhadap stasiun pengamat.

Segmen sistem kontrol digunakan untuk sebagai pengontrol dan pemantau operaional satelit. Keandalan satelit-satelit GPS tersebut dipantau dan dikontrol oleh segmen kontrol yang terdiri dari beberapa stasiun pemonitor dan pengontrol yang tersebar di seluruh dunia.

Pada segmen pengguna, perangkat yang digunakan dinamakan GPS receiver. GPS receiver ini diperlukan untuk menerima dan memproses sinyal-sinyal dari satelit GPS untuk digunakan dalam penentuan posisi, kecepatan, maupun waktu. Komponen utama dari penerima GPS secara umum adalah: antena dengan pre-amplifier; bagian RF dengan pengidentifikasi dan pemroses sinyal, pemroses mikro untuk pengontrolan penerima, data sampling dan pemroses data; osilator presisi; catu daya; unit perintah dan tampilan; memori; dan unit antar muka;.

Sinyal GPS yang dipancarkan oleh satelit-satelit GPS menggunakan band frekuensi L pada spektrum gelombang elektromagnetik. Setiap satelit GPS memancarkan dua (2) gelombang pembawa yaitu L1 dan L2 yang berisi data kode dan pesan navigasi.

Pada dasarnya sinyal GPS terdiri dari tiga komponen, yaitu: penginformasi jarak (kode), penginformasi posisi satelit (navigation message), dan gelombang pembawanya (carrier wave).

Penerima GPS memiliki format keluaran sebanyak lima (5) jenis yaitu NMEA 0180, NMEA 0182, NMEA 0183, AVIATION, dan PLOTTING [Sitio, 1997]. Format data tersebut ditetapkan oleh NMEA (National Maritime Electronic Association) dan dapat dikoneksikan ke komputer melalui port komunikasi serial dengan menggunakan kabel RS-232.

Data keluaran dalam format NMEA 0183 berbentuk kalimat (string) yang merupakan rangkaian karakter ASCII 8 bit. Setiap kalimat diawali dengan satu karakter '$' , dua karakter Talker ID, tiga karakter Sentence ID, dan diikuti oleh data fileds yang masing-masing dipisahkan oleh koma serta diakhiri oleh optional cheksum dan karakter cariage return/line feed (CR/LF). Jumlah maksimum karakter dihitung dari awal kalimat ($) sampai dengan akhir kalimat (CR/LF) adalah 82 karakter.

Salah satu format data keluaran GPS yang dikirimkan secara serial adalah GPRMC, yang merupakan format data GPS minimum yang direkomendasikan. Panjang pesan GPRMC 64 byte (512 bit) dengan format pesan sebagai berikut :

Page 21: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT04 SNTEI 2012

PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 63

$GPRMC,hhmmmss.ss,A,IIII.II,a,yyyyy.yy,a,x.x,x.x,ddmmyy,x.x,a*hh

Contoh salah satu format keluaran GPS : $GPRMC,110350.362,A,0509.8683,S,11925.88

58,E,0.00,,100105,,*0E7C Keterangan : 1. $GPRMC = Format (kode) keluaran 2. 110350.365 = Jam 11.03.50 (GMT) 3. A = Under position fixing 4. 0509.8683 = Latitude 5. S = Lintang Selatan 6. 11925.8858 = Longitude 7. E = BujurTimur 8. 0.00 = Kecepatan (dalam

knot), GPS yang kami gunakan tidak dapat 1. deteksi

9. 100105 = Tanggal 10 Januari 2005 10. Sisanya chekcksum dan pindah baris

berikutnya

B. Modulasi Gelombang Radio

Komunikasi radio menggunakan gelombang elektromagnetik sebagai cara untuk melaksanakan komunikasi. Pada sistem komunikasi radio, gelombang elektromagnetik ini berjalan pada suatu segmen-segmen frekwensi tertentu dari jangkauan spektrum radiofrekwensi. Jangkauan spektrum radio-frekwensi dapat dimulai dari beberapa Hz hingga orde giga hertz. Tidak ada perangkat komunikasi yang dibuat untuk dapat bekerja pada seluruh jangkauan spektrum radio frekwensi ini.

Terdapat karakteristik komunikasi yang berbeda untuk setiap bagian atau segmen tertentu dari spektrum radio-frekwensi ini. Oleh karena itu terdapat pembagian segmen-segmen frekwensi berdasarkan kesamaan karakteristik ini. Pada segmen-segmen band frekwensi yang sangat rendah, seperti ELF (Extremely Low Frequency), VLF (Very Low Frequency), umumnya digunakan komunikasi bawah laut karena adanya keterbatasan komunikasi yang sangat besar. Atmospheric noise juga sangat berpengaruh pada segmen-segmen frekwensi ini dan juga pada segmen frekwensi MF (Medium Frequency) dan HF (High Frequency). Pemancar-pemancar AM (Amplitudo Modulation) umumnya bekerja pada band MF dan beberapa radio amatir juga menggunakan band HF .

Pada band frekwensi yang lebih tinggi seperti VHF (Very High Frequency) pengaruh atmospheric noise menjadi sangat kecil sehingga umumnya komunikasi pada band ini menjadikan

suara lebih jernih seperti pemancar FM (88 – 108 MHz) dan informasi yang bisa dilewatkan juga mempunyai kapasitas (bandwidth) yang lebih besar seperti sinyal televisi. Pada band ini juga banyak digunakan radio amatir 2m (144 - 146 MHz). Band ini umumnya akan bekerja lebih baik pada kondisi line-of-sight. Demikian pula pada band-band yang memiliki frekwensi lebih tinggi juga mensyaratkan komunikasi secara line-of-sight.

Komunikasi pada band frekwensi UHF (Ultra High Frequency/300 MHz–3GHz) umumnya akan mempunyai kualitas yang lebih baik dibandingkan dengan band-band yang dijelaskan sebelumnya. Band UHF ini digunakan untuk UHF TV, radar, telepon seluler, dan GPS (1575/1227 MHz). Karena daerah ini tidak seramai pada band-band sebelumnya serta kualitasi yang lebih baik, maka beberapa sistem pengontrolan jarak jauh dapat digunakan band ini sebagai media transmisinya, seperti radiosonde untuk monitoring cuaca (403 MHz).

Pada band frekwensi yang lebih tinggi, SHF (Super High Frequency) dan EHF (Extremely High Frequency), kualitas komunikasi akan lebih baik, namun pada band-band ini umumnya digunakan untuk komunikasi satelit dan militer. Penyelenggaraan perangkat pada band-band ini umumnya berbiaya sangat tinggi sehingga untuk aplikasi yang diusulkan pada proposal ini band yang paling tepat untuk digunakan adalah pada band UHF.

Untuk pengiriman informasi dengan menggunakan gelombang radio maka diperlukan proses modulasi. Karena keluaran dari GPS berupa data digital maka i proses modulasinya adalah digital. Modulasi digital adalah suatu proses modulasi dimana sinyal yang dimodulasi berupa sinyal digital. Seperti pada modulasi analog, ada tiga komponen carrier yang diubah-ubah sesuai dengan informasi yaitu: amplitudo, frekuensi dan fasa. Perbedaan hanya terdapat pada bentuk sinyal pemodulasinya. Pada modulasi analog berbentuk kontinyu, sedangkan pada modulasi digital berbentuk diskrit (digital).

C. Komunikasi Data

Pada sistem komunikasi data paling tidak terdapat tiga elemen yang berperan, yaitu, data, sinyal dan transmisi. Data adalah sesuatu yang menjadi sumber informasi. Sinyal adalah pengkodean data secara elektrik atau elektromagnetik. Transmisi adalah kegiatan mengkomunikasikan data dengan cara propagasi dan pemrosesan sinyal.

Page 22: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT04 SNTEI 2012

PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 64

Data dan sinyal dapat berbentuk analog maupun digital. Suara dan gambar TV/Video adalah data digital. Karakter atau teks yang digunakan pada sistem komputer adalah data digital. Sinyal analog adalah gelombang elektromagnetik dengan variasi nilai tak hingga yang dipancarkan secara kontinyu, sebagai contoh sinyal radio. Sinyal digital adalah sinyal yang hanya mempunyai dua level untuk mewakili kondisi biner 0 dan 1.

Perangkat pengolah data seperti komputer umumnya bekerja secara digital. Dilain pihak, beberapa perangkat transmisi, sebagai handy talkie dan transceiver 2 m, mengirimkan sinyal dalam bentuk analog. Dalam kondisi seperti ini, jika dua perangkat pengolah data digital akan berkomunikasi atau bertukar informasi, maka informasi digital yang akan ditransmisikan harus diubah menjadi sinyal analog. Demikian pula pada sisi penerima juga dilakukan perubahan sinyal analog menjadi data digital. Proses ini pada komunikasi data diistilahkan sebagai MODEM (modulator dan demodulator).

D. Jaringan Komputer

Fungsi komunikasi data yang melibatkan lebih dari satu komputer umumnya menggunakan teknologi jaringan komputer. Jaringan komputer dengan area yang terbatas dikenal dengan istilah local area network. Penggunaan jaringan komputer memberikan beberapa manfaat diantaranya berbagi sumber daya baik perangkat maupun informasi serta fungsi komunikasi. Berbagai standar teknologi jaringan juga telah dibuat, satu diantaranya adalah jaringan Ethernet IEEE 802.3.

Jaringan Ethernet saat ini adalah jaringan yang relatif populer dikarenakan perangkat pendukung jaringannya dapat dikatakan cukup murah. Beberapa versi jaringan ini dikenal sebagai, 10baseT yang menggunakan hub serta kabel twisted-pair, 10base2 yang menggunakan kabel coaxial, dan beberapa versi lainnya. Kecepatan data yang didukung adalah 10 Mbps dan 100Mbps untuk pemakaian kabel UTP dan coaxial.

Teknologi jaringan Ethernet ini relatif sederhana. Sebagai contoh, untuk membangun jaringan Ethernet 10 base T cukup dengan menyediakan kartu jaringan, kabel UTP beserta konektornya dan satu hub, maka jaringan ini sudah dapat dibentuk. Beberapa sistem operasi versi-versi terakhir Windows dan Linux turut mendukung operasi jaringan ini.

II. METODOLOGI

Pada bagian berikut akan dijelaskan analisis dan ide perancangan terhadap fungsi dan struktur sistem yang akan dibangun. Analisis berikut ini menunjukkan beberapa fungsi yang harus ada agar sistem informasi posisi ini dapat dibangun. a. Fungsi penyedia data posisi

Fungsi ini harus dapat menyediakan data posisi (data baku) untuk selanjutnya dijadikan informasi posisi dalam bentuk yang lebih informatif.

b. Fungsi komunikasi data Fungsi ini harus dapat mengkomunikasikan data dari posisi kapal yang sedang dipantau ke stasiun pemantau.

c. Fungsi visualisasi informasi posisi berbasis jaringan Fungsi ini harus dapat memberikan tampilan informasi posisi berlatar belakang peta pada beberapa tampilan komputer yang telah terhubung jaringan LAN.

A. Struktur Sistem Informasi

Sistem yang akan dibangun melibatkan dua hal yaitu komponen perangkat keras dan perangkat lunak, seperti yang diperlihatkan pada Gambar 3 berikut.

Sistem InformasiPosisi

Perangkat KerasSistem

Perangkat LunakSistem

Gambar 3. Struktur Sistem Informasi Posisi

B. Struktur Perangkat Keras

Beberapa komponen harus disediakan agar fungsi-fungsi yang diusulkan dapat diimplementasikan. Sebagai contoh, untuk melaksanakan fungsi penyedia data diperlukan perangkat penerima GPS seperti telah dijelaskan pada bagian tinjauan pustaka. Hanya saja perangkat ini umumnya belum memiliki fungsi komunikasi data sehingga untuk merealisasikan fungsi kedua diperlukan perangkat komunikasi data.

Perangkat komunikasi data sendiri terdiri atas beberapa komponen dimulai dari sisi kapal laut yang meliputi sistem yang berfungsi mengambil data dari perangkat penerima GPS, perangkat komunikasi radio. Pada sisi stasiun pemantau juga

Page 23: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT04 SNTEI 2012

PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 65

terdapat perangkat komunikasi radio dan komputer sebagai media untuk melihat posisi objek.

Realisasi fungsi ketiga yaitu visualisasi informasi posisi berlatar belakang peta pada jaringan mensyaratkan penggunaan beberapa perangkat komputer yang terhubung jaringan LAN. Konsep yang ditawarkan adalah struktur jaringan komputer berbentuk client-server. Satu komputer difungsikan sebagi server dan beberapa komputer lainnya sebagai

client. Pemantauan informasi posisi dilakukan pada komputer client.

Struktur perangkat keras diperlihatkan pada Gambar 4. Arsitektur perangkat keras ini menggambarkan hubunganan antara komponen yang terdapat pada sistem. Demikian pula pada sistem jaringan komputer digunakan satu server dan tiga client.

Perangkat KerasSistem

Receiver GPSPerangkat

Komunikasi DataJaringan Komputer

Perangkat Komunikasi

RadioServer Client

Gambar 4. Struktur Perangkat Keras Sistem Informasi Posisi

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Untuk merealisasikan penelitian ini, ada

beberapa perangkat yang digunakan dan kemudian dilakukan uji coba. Peralatan yang digunakan yaitu perangkat radio Tranceiver Alinco DR 435, GPS Garmin E60, Power suply, antena dan Notebook. Semua peralatan tersebut seperti pada Gambar 5 di bawah ini.

a. GPS Garmin E60

b. Antenna

c. Transceiver DR435

d. Power suply

Gambar 5. Perangkat yang digunakan

Page 24: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT04 SNTEI 2012

PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 66

Penelitian ini menghasilkan suatu prototipe sistem informasi posisi berbasis GPS yang dapat dipantau dari jarak jauh, dimana hasil informasi

posisi tersebut divisualisasikan pada layar monitor berlatar belakang peta.

Gambar 6. Uji coba di sisi pemancar

Gambar 7. Uji coba di sisi penerima (pemantau)

A. Perangkat Komunikasi Radio

Penelitian ini terdiri dari dua bagian yaitu ada sisi pemancar dan sisi penerima atau disebut juga pemantau. Kedua bagian ini masing-masing menggunakan perangkat radio, antena, power suply, komputer dan GPS khusus pada sisi pemancar. Frekwensi kerja yang digunakan yaitu frekwensi 460 Mhz, dan uji coba dilakukan skala laboratorium dan uji coba lapangan. Hingga saat ini masih melakukan uji coba untuk berbagai kondisi dan jarak. Hasil pada laporan ini masih skala laboratorium dan seputaran kampus.

Untuk uji coba perangkat komunikasi radio terlebih dahulu dengan mengirimkan berupa karakter melalui hiperterminal komputer dengan data rate 9600 bps, dan hasilnya seperti Gambar 8.

Pada bagian pemancar dihubungkan dengan perangkat GPS, fungsinya adalah memberikan informasi posisi suatu objek dalam hal ini kapal laut yang berada di pesisir pantai. GPS kemudian dihubungkan dengan perangkat radio modem melalui konektor RS232 dan setiap objek yang akan dipantau diberi tanda atau alamat. Pada penelitian digunakan perangkat komputer untuk melihat informasi yang diterima oleh GPS. Pemancar akan mengirimkan informasi posisi apabila sisi pemantau memintanya, jadi pemancar tidak kontinu mengirim ke sisi pemantau

a. Pemancar

b. Penerima

Gambar 8. Hasil Uji coba melalui hiperterminal komputer

. Untuk uji coba perangkat radionya pada

mulanya dilakukan dengan menggunakan pengiriman karakter melalui hiperterminal komputer, dan hasilnya seperti pada lampiran. Setelah dihubungkan dengan perangkat GPS hasil yang diperoleh seperti pada Gambar 9 di bawah ini.

Page 25: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT04 SNTEI 2012

PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 67

Gambar 9. Uji Coba informasi posisi pada sisi pemancar

dan penerima

Uji coba lapangan telah dilakukan hingga 5-10 km, hasil yang diperoleh seperti gambar di atas, artinya setiap karakter yang diterima pada penerima sesuai dengan karakter yang dikirim oleh pemancar. Untuk uji coba di pesisir pantai belum kami lakukan karena, sewa kapal ataupun perahu cukup mahal. Tetapi menurut spesifikasi perangkat radio yang digunakan DR-435T/E mempunyai kemampuan daya output sebesar 10 mW, dan sensifitasnya -12,0dBμ (0,25μV) sangat kecil dan deviasi maksimum ± 5Khz / ± 2Khz, jadi untuk jarak daerah pesisir pantai dapat dijangkau oleh perangkat radio ini.

B. Perangkat Perangkat Lunak

Tujuan pengujian perangkat lunak adalah untuk menguji program yang telah dibuat. Pengujian program ini dikhususkan pada pengolahan data yang hasil akhirnya adalah menempatkan pointer objek sesuai data perpindahan yang diterima pada peta. Penempatan ini dilakukan setelah proses konversi data dari format data GPS menjadi format data koordinat geografis. Posisi objek berubah ditandai dengan perubahan data arah dan gerak yang diperoleh dari output perangkat GPS.

Proses–proses pengujian program meliputi inisialisasi serial port, pengambilan data perubahan, dan proses penempatan pointer objek pada peta. Untuk penelitian ini kami masih melakukan di daratan (masih sekitar kampus), sehingga latar belakang peta masih di daratan, tetapi peta pesisir pantai sudah disiapkan. Oleh karena perangkat GPS menerima data baru berulang-ulang hampir setiap detik, maka selama objek bergerak, maka pointer akan terkesan bergerak hingga menu stop diklik. Berikut adalah visualisasi objek bergerak di lapangan. Adapun hasilnya seperti Gambar 10 berikut ini.

a. (005˚08’22,54” LS, 119˚26’22,23” BT), pada pukul 06:40:27 Wi

b. (005˚09’37,5” LS, 119˚26’10,57” BT), pada pukul 06:45:3 Wita

Gambar 10. Pointer objek

Dari kedua hasil informasi posisi yang diterima

dari GPS dan di visualisasikan pada sisi pemantau, tidak persis betul, hal ini karena skala peta yang digunakan cukup besar yaitu 1:500meter.

IV. KESIMPULAN

a. Dengan menggunakan perangkat GPS, maka posisi suatu objek statik maupun dinamis dapat dipantau keberadaannya.

b. Dengan menggunakan perangkat komunikasi radio yang dilengkapi dengan modem maka proses telemonotoring sangat pantas digunakan jika dibandingkan dengan perangkat HT maupun telepon.

c. Informasi posisi suatu objek yang dipantau lebih akan jelas setelah divisualisasikan pada layar monitor dengan latar belakang peta, tetapi sebaiknya peta yang digunakan sebaiknya skalanya yang kecil.

Page 26: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT04 SNTEI 2012

PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 68

DAFTAR PUSTAKA

[1] Hasanuddin Z. Abidin, 2000., Penentuan Posisi dengan GPS dan Aplikasinya, Pradnya Paramita.

[2] GPS 12XL Operator’s Manual, Garmin Corporation.

[3] Predko Myke, 1999, Programming and Customizing The 8051 Microcontroller, Mc. Graw-Hill.

[4] Stalling, W., 2002, Data and Computer Communications, Prentice Hall.

[5] Alan Neibauer, 2001, Small Business Solutions for Networking, Elex Media Komputindo.

[6] Inge Martina, 2000., 36 Jam Belajar Komputer Delphi 5.0, Elex Media Komputindo.

[7] Marco Cantu, 1998, Mastering Delphi 4, Sybex. [8] Widodo Nugroho, 2002, Tip dan Trik Pemrograman

Delphi, Elex Media Komputindo. [9] Fadlisyah, dkk., 2007, Pengantar Grafika Komputer,

Penerbit Andi, Yogyakarta. [10] Hafsah Nirwana,Ir.,MT., 2001., Desain

Implementasi Alat Ukur Kuat Sinyal Daya Pancar Radio Berbasis Komputer Dengan Sistem Informasi Geografis Sederhana., Laporan penelitian BBI.

[11] Carden F., dkk, 2002., Telemetry Systems Engineering, Artech House,Boston-London.

Page 27: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT05 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 69

Abstrak— Penapisan derau citra diperlukan untuk mengurangi derau pada citra agar lebih jelas dan mudah dianalisis. Pada penelitian ini diterapkan tapis Wiener untuk mereduksi derau pada citra. Untuk mengetahui adanya reduksi derau digunakan MSE(means square error). Penelitian menunjukkan bahwa penggunaan tapis Wiener pada penapisan citra efektif digunakan apabila Point Spread Function (PSF) dan Noise to Signal Ratio (NSR) diketahui, hal ini ditandai dengan penurunan MSE yang signifikan. Kata Kunci: Tapis wiener, MSE, NSR, PSF

I. PENDAHULUAN

itra mengandung banyak informasi dibanding teks, namun seringkali citra sulit diinterpretasi karena kabur, berderau yang

kemungkinan disebabkan oleh optik yang tidak fokus saat pengambilan citra, adanya pergerakan, rendahnya kualitas alat perekam data dan sebagainya. Oleh karena itu citra harus diperbaiki agar mudah diinterpretasi. Pada penelitian ini diterapkan Tapis Wiener untuk mengurangi derau pada citra.

Faedah yang dapat diharapkan

a). Citra dengan derau terkurangi dapat menambah keakuratan dalam menganalisis citra. b). Menambah wawasan tentang pengolahan citra, pengembangan ilmu pengetahuan khususnya citra.

Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah melakukan pengurangan derau citra menggunakan tapis Wiener, sehingga diperoleh galat kuadrat rata-rata (MSE) yang minimum, artinya dapat dicapai

pengurangan derau yang maksimal sehingga kualitas citra hasil rekonstruksi lebih baik.

II. TINJAUAN PUSTAKA

Perbaikan citra menggunakan teknik penapisan berguna untuk meminimalkan pengaruh degradasi pada citra [5]. Efektifitas tapis tergantung pada kemampuan dan keakuratan dalam memahami proses degradasi citra. Kriteria untuk mengukur tingkat keakuratan suatu tapis adalah Mean square error (MSE) [5]. Kriteria lainnya adalah kuadrat rerata terbobot (weighted mean square) dan entropi Minimum [5].

III. LANDASAN TEORI

A. Citra Digital

Citra dibedakan atas analog dan digital. Citra digital diperoleh dengan mencuplik citra analog kemudian mengkuantisasinya yakni membagi skala keabuan (0,L) menjadi G buah level yang dinyatakan dengan suatu harga bilangan integer, biasanya perpangkatan dari 2, G = 2m, G: derajat keabuan m: bilangan bulat positif

Makin besar jumlah tingkat keabuan yang digunakan maka resolusi citra semakin tinggi, proses berikutnya adalah penyandian dengan sandi-sandi biner yang sesuai [1].

B. Point Spread Function (PSF)

Untuk membuat citra blur biasanya dimodelkan dalam konvolusi dengan point spread function dimana spektrum titik atau objek akan menyebar sehingga objek terlihat memudar [2]. Blur alami biasanya terjadi akibat adanya bayangan contoh kabut, gerakan objek saat pengambilan gambar dengan kamera, ataupun citra yang menyebar ataupun optik yang tidak fokus Citra terblur dapat ditulis sebagai berikut: u’(x,y)= u(x,y)*PSF

Restorasi Citra Menggunakan Tapis Wiener dengan Kontrol

PSF dan NSR

Bulkis Kanata Laboratorium Telekomunikasi, Jurusan Elektro

Fakultas Teknik, Universitas Mataram Email: [email protected]

C

Page 28: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT05 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 70

dengan u(x,y): citra asli u’(x,y): citra terblur PSF: fungsi penyebar titik mengakibatkan citra menjadi kabur.

C. Model Derau

Model observasi citra ditunjukkan pada Gambar 1, Citra asli dinyatakan u(x,y) dan v(x,y) adalah citra hasil observasi (rekonstruksi). Model derau dapat dinyatakan:

(1) dengan derau dengan komponen

dan yang merupakan komponen derau acak bergantung pada citranya. Derau sistem ini dapat dimodelkan:

(2) Dengan g adalah respons detektor citra perekam,

dan adalah medan derau putih Gaussian rerata-nol. Suku signal-dependent timbul karena proses deteksi dan perekaman meliputi emisi elektron acak distribusi poisson dengan rerata g. Distribusi ini didekati distribusi Gaussian. Suku gayut-isyarat mempunyai simpangan baku jika diasumsikan bahwa mempunyai varians satu. Suku merepresentasikan derau termal lebarbidang, yang dapat dimodelkan sebagai derau putih Gaussian.

Gambar 1. Model Observasi citra [5]

D. Mean Square Error (MSE)

Analisis hasil penelitian akan dilakukan dengan

cara menghitung MSE. MSE= (3)

dengan = citra asal dan = citra rekonstruksi [3].

E. Tapis Wiener

Tapis invers merupakan suatu teknik restorasi citra dengan dekonvolusi, yakni ketika citra menjadi kabur oleh tapis pelewat rendah yang diketahui, memungkinkan memulihkan citra dengan tapis invers. Namun tapis invers sangat sensitive terhadap derau aditif. Tapis wiener mengeksekusi suatu tradeoff antara tapis invers dan penghalusan derau. Tapis ini menghilangkan derau aditif dan membalikkan pengaburan secara bersamaan. Contoh tapis pelewat rendah untuk pengaburan citra:

Tapis Wiener optimal dalam hal galat kuadrat

rata-rata (MSE), dengan kata lain meminimalkan keseluruhan galat kuadrat rata-rata dalam proses tapis invers dan penghalusan derau. Penapisan dengan Wiener merupakan estimasi linear dari citra asli. Pendekatan ini didasarkan pada kerangka stokastik. Prinsip ortogonalitas menunjukkan bahwa tapis Wiener dalam domain Fourier dapat dinyatakan sebagai berikut:

masing-masing spektrum daya

citra asli dan derau aditif : tapis blur.

Terlihat bahwa tapis Wiener terdiri atas dua bagian terpisah yakni tapis invers dan penghalusan derau. Tapis ini tidak hanya melakukan dekonvolusi dengan tapis invers (highpass filtering), tetapi juga menghilangkan derau dengan operasi pemampatan (lowpass filtering).

Untuk menerapkan tapis Wiener dalam prakteknya kita harus mengestimasi spektrum daya citra asli dan derau aditif. Untuk spektrum daya derau aditif putih sama dengan varians dari derau. Untuk mengestimasi spektrum daya citra asli banyak metode yang dapat digunakan. Suatu estimasi secara langsung adalah estimasi periodogram dari spektrum daya yang dihitung dari observasi:

Dengan Y(k,l) adalah transformasi fourier

diskret (DFT) dari observasi. Keuntungan dari estimasi adalah bahwa hal itu dapat dilakukan dengan sangat mudah tanpa khawatir tentang singularitas dari tapis invers. Estimasi lain yang

(4)

(5)

Page 29: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT05 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 71

mengarah (leads) ke implementasi kaskade tapis invers dan penghalusan derau:

yang merupakan hasil langsung dari

Spektrum daya dapat diestimasi secara langsung dari pengamatan menggunakan estimasi periodogram. Perkiraan ini menghasilkan implementasi kaskade tapis invers dan penghalusan derau:

Kerugian dari implementasi ini adalah bahwa

ketika tapis invers adalah singular (tunggal), kita harus menggunakan tapis invers umum. Spektrum daya dari citra asli dapat juga diestimasi berdasarkan model seperti model . Untuk mengilustrasikan tapis Wiener dalam restorasi citra pada tulisan ini menggunakan citra ukuran 272x328. Kami blur citra dengan tapis lowpass kemudian ditambahkan derau aditif Gaussian putih (bilangan acak terdistribusi secara normal).

IV. CARA PENELITIAN

Bahan Penelitian 1. Citra dengan level keabuan sebanyak 256 2. Ukuran citra 372 x 328 pixel

Alat 1. Komputer 2. Camera digital untuk memperoleh citra 3. Matlab 7.04 sebagai perangkat lunaknya

Diagram Alir Penelitian

Langkah-langkah dalam penelitian ini sesuai dengan diagram alir pada Gambar 2.

Gambar 2. Diagram alir penelitian

V. HASIL DAN PEMBAHASAN

Dalam penelitian ini citra “Nailah.jpg” pada Gambar 3 diblur dan diberi derau Gaussian kemudian ditapis menggunakan tapis Wiener.

Panjang blur yang digunakan 30 (tiga puluh) dan sudut blur 10 (sepuluh) derajat. Dengan melakukan konvolusi antara citra Nailah.jpg dengan fungsi penyebar titik (PSF) maka diperoleh citra blur seperti pada Gambar 4, yang memiliki nilai MSE=42,84.

A. Penapisan Citra Terblur dengan Tapis Wiener

Gambar 5 merupakan hasil penapisan citra terblur dengan menerapkan kontrol PSF sebenarnya, Nilai MSE = 23,55.

Dengan mengubah PSF pada bagian Panjang menjadi 2 (dua) kali panjang sebenarnya diperoleh citra seperti Gambar 6 dengan MSE 110,33.

Berikutnya citra Gambar 4 ditapis dengan mengubah sudut sebesar 2(dua) kali sudut

Mulai

Akuisisi Citra

Pengaburan dan Pemberian derau

Penapisan derau

Analisis Hasil

Selesai

Gambar 3. Citra Nailah Asli,

MSE=0

Gambar 4. Citra Nailah Terblur, MSE=42.84

Gambar 5. Hasil penapisan citra

blur, MSE=23.55

Gambar 6. Hasil penapisan citra blur

dengan mengubah PSF pd bagian panjang=2x, MSE=110.33

(6)

(7)

Page 30: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT05 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 72

sebenarnya maka diperoleh citra seperti Gambar 7 dengan MSE=88,39.

Dari hasil penapisan menggunakan tapis Wiener pada Gambar 5, Gambar 6 dan Gambar 7 terlihat MSE terkecil diperoleh dengan menerapkan kontrol PSF sebenarnya, sehingga pada tapis Wiener efektif digunakan jika PSF diketahui.

B. Penambahan Derau

Citra blur pada Gambar 4 diberi derau Gaussian seperti pada Gambar 8.

Pada penambahan derau terlihat MSE turun

menjadi 24,76 jika dibandingkan sebelum penambahan derau yakni 42,84. Dari penurunan MSE penambahan derau seolah merupakan perbaikan citra namun secara visual Gambar 4 lebih baik dari Gambar 8.

Dengan menerapkan tapis Wiener dengan control PSF pada citra berderau Gambar 8, diperoleh citra seperti Gambar 9 yang memiliki MSE=110,15. Terlihat MSE bertambah besar, namun dapat diturunkan MSE dengan pengontrolan NSR seperti yang diperlihatkan pada Gambar 10 dengan MSE=57.65. Penerapan tapis Wiener pada citra berderau efektif jika diketahui NSR (noise to signal ratio). Hal ini dapat dilihat pada pengontrolan NSR Gambar 10 (kontrol NSR sebenarnya), Gambar 11 (kontrol NSR= 0,5*NSR sebenarnya, dan Gambar 12(kontrol NSR=2* NSR sebenarnya, pengontrolan NSR sebenarnya menghasilkan MSE lebih kecil yakni MSE= 57,65.

Script dalam matlab untuk penapisan dengan

tapis Wiener sebagai berikut: I = imread('Nailah.jpg') figure;imshow(I);title('Citra Nailah Asli'); size(I) Panjang = 30; Sudut = 10; PSF = fspecial('motion',Panjang,Sudut); Blurred = imfilter(I,PSF,'circular','conv'); figure; imshow(Blurred); title('Citra Nailah terblur');

Gambar 7. Hasil penapisan citra blur dgn mengubah sudut=2x,

MSE=88.39

Gambar 8. Citra blur + derau,

MSE= 24.76

Gambar 9.Restorasi citra dari derau dengan kontrol PSF MSE=110 15

Gambar 10.Restorasi citra dari derau dengan kontrol PSF dan

NSR, MSE=57,65 b

Gambar 11.Restorasi citra dari derau dengan kontrol PSF dan 0,5*NSR

sebenarnya, MSE=67,99

Gambar 12.Restorasi citra dari derau dengan kontrol PSF dan 2*NSR

sebenarnya, MSE=66,33

Page 31: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT05 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 73

wiener1 = deconvwnr(Blurred,PSF); title('Restorasi,PSF'); wiener2 = deconvwnr(Blurred,fspecial('motion',2*Panjang, Sudut)); title('Restorasi, "Panjang" PSF'); wiener3 = deconvwnr(Blurred,fspecial('motion',Panjang,2*Sudut)); title('Restorasi, "Sudut" PSF'); %Penambahan Derau derau = 0.1*randn(size(I)); BlurredNoisy = imadd(Blurred,im2uint8(derau)); figure;imshow(BlurredNoisy);title('Citra blur + Derau'); wiener4 = deconvwnr(BlurredNoisy,PSF); figure;imshow(wiener4); title('Restorasi Citra dari Derau dgn PSF'); %To control the noise amplification, provide the noise-to-signal power ratio, NSR. NSR = sum(derau(:).^2)/sum(im2double(I(:)).^2); wiener5 = deconvwnr(BlurredNoisy,PSF,2*NSR); figure;imshow(wiener5); title('Restorasi dengan Kontrol PSF dan 2*NSR');

VI. KESIMPULAN

1. Tapis Wiener dapat digunakan untuk mengurangi derau pada citra yang ditunjukkan dengan penurunan MSE citra hasil penapisan.

2. Tapis Wiener efektif digunakan pada citra jika PSF (point Spread function) dan NSR (noise to signal ratio) pada citra diketahui.

DAFTAR PUSTAKA [1] B. Kanata, “Pengolahan Citra”, Diktat Kuliah Edisi I,

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Mataram.

[2] B. Kanata, “Deblurring Citra dengan Metode Iteratif Lucy-Richardson”, Jurnal INFORMATEK, 2011

[3] R. Munir, “Pengolahan Citra Digital dengan Pendekatan Algoritmik”, Penerbit Informatika Bandung, 2004.

[4] C.M.Thompson, L. Shure, “Image Processing Toolbox User’s Guide”, The Mathworks Inc, 1993

[5] Anil. K.J, “Fundamental of Digital image Processing”, Prentice-Hall of India, 1995

Page 32: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT06 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 74

Pengukuran Redaman Serat Optik yang Dibengkokkan

Rusdi Wartapane dan Nur Aminah

Jurusan Elektro Poteknik Negeri Ujung Pandang Email: [email protected]

Abstrak-Seperti halnya kabel-kabel transmisi yang lain, dalam sistem transmisi serat optik acap kali diperlukan pembekokan untuk mengikuti kondisi ruang. Pembengkokan serat optik mengakibatkan menurunnya efesiensi daya yang disebabkan oleh perubahan moda dan radiasi daya. Telah diketahui bahwa serat optik dapat menyalurkan cahaya dengan keakuratan yang sangat baik. Oleh karena itu, pembengkokan (dikenal dengan istilah ’redaman’) sedikit saja akan mempengaruhi intensitas keluaran atau radiasi daya serat optik. Akibatnya, energi optik pada ujung transmisi akan berkurang. Pada penelitian ini, cahaya yang keluar dari serat optik akan diubah dalam bentuk listrik oleh detektor. Detektor yang digunakan adalah photo transistor (dikenal juga sebagai photo detektor). Keluaran detektor dihubungkan dengan penerima detektor digital yang akan terbaca pada LCD. Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen pada berbagai jenis kabel serat optik dengan sudut pembengkokan yang bervariasi. Pengambilan data dilakukan dengan pengukuran secara langsung menggunakan power optik meter, multimeter, dan spectrum analyzer. Hal ini dilakukan untuk melihat pemanfaatan daya optik yang diradiasikan pada bagian pembengkokan pada percabangan transmisi optik, juga membantu untuk mengukur jari-jari pembengkokan. Daya optik terukur akan terbaca di LCD yang akan dirancang dan menjadi bagian dari penelitian ini. Hasil penelitian yang diperoleh merupakan hasil pengujian yang menunjukan variasi elemen sudut pembengkokan untuk berbagai jenis kabel serat optik dengan redaman yang diijinkan pada efesiensi daya serat lebih besar dari 91%. Sudut pembengkokan yang dilakukan pada masing-masing jenis serat optik adalah 0o – 45o. Kata kunci: serat optik, redaman, sudut pembengkokan, daya optik, sinyal optik

I. PENDAHULUAN

Era globalisasi dewasa ini ditandai dengan munculnya berbagai macam peralatan komunikasi dengan teknologi elektronika yang kian berkembang. Saat ini, handphone, televisi, dan berbagai peralatan elektronika untuk komunikasi dan informasi bukan lagi merupakan barang mewah. Kahandalan dan kejelasan komunikasi dan informasi ini tidak lepas dari penggunaan peralatan yang handal dengan ’noise’ yang rendah.

Untuk masalah yang terakhir, tidaklah berlebihan jika dikatakan bahwa penggunaan serat optik sebagai media transmisi merupakan salah satu komponen yang menunjang kehandalan sistem. Salah satu keunggulan serat optik adalah memiliki rugi-rugi yang sangat rendah dibandingkan dengan media transmisi lain.

Meskipun sangat rendah, rugi-rugi serat optik tetap ada. Salah satu penyebab rugi-rugi pada serat optik adalah Redaman. Redaman dapat menyebabkan turunnya nilai amplitudo. Redaman ini dapat disebabkan oleh pembengkokan serat optik (bending).

Menurut rekomendasi ITU-T G.0653E, kabel serat optik harus mempunyai koefisien redaman 0,5 dB/km untuk panjang gelombang 1310 nm dan 0,4 dB/km untuk panjang gelombang 1550 nm. Besar koefisien ini bukan merupakan nilai mutlak, karena harus mempertimbangkan proses pabrikasi, desain dan komposisi serat, serta desain kabel. Untuk itu, terdapat range redaman yang masih diijinkan yaitu 0,3 – 0,4 dB/km untuk panjang gelombang 1310 nm dan 0,17 – 0,25 dB/km, untuk panjang gelombang 1550 nm. Selain itu, koefisien redaman mungkin juga dipengaruhi spektrum panjang gelombang yang diperoleh dari hasil pengukuran pada panjang gelombang yang berbeda.

Permasalahannya adalah berapa besar sudut pembengkokan, sehingga memenuhi range redaman yang direkomendasikan. Belum adanya standar yang pasti untuk masalah ini menjadi dasar dilakukannya penelitian ini.

Page 33: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT06 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 75

II. TINJAUAN PUSTAKA

”Analisa Intensitas Transmisi Sinyal Optis pada Serat optik yang dibengkokkan” telah dilakukan oleh Pramono, dkk, (1993). Penelitian ini menggunakan serat optik plastik. Pada penelitian ini dilakukan pengukuran radiasi dan distribusi intensitas pada beberapa sudut bengkokan dan sudut pengukuran yang berbeda. Hasilnya memperlihatkan bahwa radiasi daya maksimum sekitar 22,05 % dan perubahan moda 19,28 % diperoleh pada sudut bengkokan R = 1 cm dan sudut pengukuran 0o.

1. Studi tentang pengukuran redaman penyambungan pada serat optik telah dilakukan oleh Srihandayani, Leli (2006). Dalam proses transmisi sinyal menggunakan serat optik, pembengkokan/ kesalahan pada penyambungan menyebabkan redaman selama proses transmisi berlangsung. Dari data yang diperoleh, tampak bahwa setiap sudut pembengkokan menghasilkan daya yang berbeda dengan daya maksimumnya. Daya Laser = -36,9 dB. Daya output serat optik sebelum terjadi pembengkokan = -36,92 dBm

Tabel 1. Hasil Pengukuran Daya Output

Panjang Pembengkokan Serat optik

Daya Output

1 cm -36,94 dBm 2 cm -36,95 dBm 3 cm -36,98 dBm 4 cm -37,01 dBm 5 cm -37,03 dBm

2. Penelitian tentang ”Rancang Bangun Sensor Tekanan Menggunakan Serat optik pada Jalan Raya Industri” telah dilakukan oleh Rusdi Wartapane (2008). Data yang diperoleh pada tabel 3 menunjukkan bahwa daya optik pada pemancar pada saat pembengkokan kabel serat optik dengan sudut 0 - 4,5, daya input sama dengan daya output. Ini berarti daya yang dikirim pada lintasan yang lurus (hampir tanpa pembengkokan) tidak ada kerugian daya optik.

Pada pembengkokan 5, kerugian daya optik mulai ada dan pada sudut 40 terjadi kerugian daya

optik yang paling besar sekitar -34 dBm atau sekitar -14,23 dBm dengan tegangan sumber DC 2 Volt dan panjang kabel serat optik 10 meter.

Tabel 1. Hasil pengukuran tekanan kendaraan

No Jenis

Kendaraan Jumlah Roda

Muatan kosong

(kg)

Ada Muatan

(Kg)

Daya output (dBm)

1. Cold (dina) 6 3450 0 -24 10.000 -30

2. Mitsubisi/ Toyota

8 5650 0 -25,5 20.000 -34,3

Tabel 2. Hasil pengukuran tekanan kendaraan

No

Jenis Kendaraan

Jumlah Roda

Muatan Kosong

(kg)

Tegangan Output

(dBm) 1. Terios 4 1165 -30.2 2. Avanza 4 1123 -29.3 3. Innova 4 1359 -35.3

Dari Tabel 1 hasil percobaan pada dinas perhubungan darat DLLAJR merupakan hasil perbandingan alat ukur menggunakan peralatan DLLAJR hasil pengukuran dengan kendaraan 6 roda dihasilkan berat 3450 kg dan mengunakan sensor serat optik identik dengan -24 dBm dengan menggunakan pegas baja, dengan diameter baja 1.5 cm dan diameter lingkaran pegas 20 cm, dari tabel 5.8 bahwa setiap perubahan -1 dB sama dengan berat 1910 kg.

Pada tabel 2 dengan menggunakan pegas 1 cm dan diameter lingkaran pegas 15 cm, bahan baja, dihasilkan pengukuran alat standar DLLAJR beratnya 1165 kg dan hasil pengukuran sensor tekanan dengan serat optik nilainya -30.2 dBm dengan asumsi bahwa setiap kenaikan nilai 38.4 kg menghasilkan -1 dBm. Efisiensi yang dihasilkan pada pembekokan 40 mencapai 60%. Pada kondisi ini dalam penyaluran informasi tidak baik dilakukan.

III. METODE PENELITIAN

Blok diagram dari alat penguji radiasi dan distribusi intensitas Transmisi sinyal optik yang dirancang digambarkan berikut ini:

 

 

Gambar 1. Blok diagram alat penguji

Page 34: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT06 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 76

Secara garis besar sistem transmisi serat optik terdiri atas laser, serat optik, dan detektor. Laser digunakan sebagai sumber cahaya bagi serat optik. Laser tersedia di pasaran dengan panjang gelombang mulai dari orde mikro hingga nano-meter. Sedangkan detektor berguna untuk mengubah cahaya (yang keluar dari serat optik) menjadi listrik. Detektor yang digunakan adalah photo transistor (dikenal juga sebagai photo detektor). Pada detektor dibutuhkan sumber tegangan sebagai sumber energi bagi photo detektor , dalam hal ini dapat digunakan baterei.

Dalam penelitian ini, serat optik dari jenis step indeks multimode, graded indeks multimode, dan singlemode akan dibengkokkan untuk menguji/mengukur keluaran. Sudut pembengkokan harus diperhitungkan dengan seksama. Besar amplitudo (berupa tegangan) yang keluar dari detektor bergantung pada besarnya intensitas cahaya yang sampai pada ujung serat. Nilai redaman tergantung pada selisih antara input dibandingkan dengan output pada pembengkokan yang diakibatkan oleh jari-jari titik pembengkokan serat optik. Input laser disuplai dari tegangan DC dan tegangan AC. Pada tegangan AC (arus bolak balik) pengujiannya adalah pengaruh perubahan frekwensi terhadap pembekokan.

A. Desain/Perancangan

a. Laser

Sumber cahaya yang digunakan adalah laser dioda dengan panjang gelombang ± 1000 nm. Laser ini berfungsi untuk menembakkan cahaya ke serat optik.

Gambar 2. Rangkaian Pemancar Laser

b. Serat optik

Serat optik sebagai media utama penelitian, dipilih dari jenis step indeks multimode, graded indeks multimode, dan singlemode. Serat optik ini adalah jenis serat optik yang populer

digunakan dalam sistem transmisi serat optik saat ini.

Serat optik berfungsi untuk menyalurkan cahaya ke detektor. Serat optik akan dibengkokkan dalam beberapa variasi sudut untuk membuat redaman. Dengan cara ini akan dapat diuji besar amplitudo keluaran yang dihasilkan.

c. Detektor

Detektor yang dibuat menggunakan photo transistor, tahanan beban dan tegangan catu 5 volt sebagai inputnya. Detektor berfungsi untuk mengubah cahaya dari serat optik menjadi listrik. Luaran (output) akan diukur melalui kaki emitor dari photo transistor.

d. Penguat

Pada perancangan rangkaian detektor dan penguat digunakan photo transistor sensor laser l1463 dan IC jenis LF411. Photo transistor ini menerima cahaya laser dari pemancar laser.

Gambar 3. Rangkaian Penguat Op-Amp

B. Output

Untuk menguji alat yang dihasilkan, akan dirancang suatu pengukur digital dengan keluaran yang terbaca di LCD.

C. Pengukuran

1. Radiasi Relatif

Pegukuran radiasi daya pada pembengkokan dilakukan untuk masing-masing pembengkokan serat optik dengan diameter 2 sampai 5 cm dan selisih diameter setiap peralatan 1 cm. Pengukuran dilakukan pada berbagai sudut pembengkokan, yaitu sudut antara sumbu serat lurus (0o) sampai 45o. Outputnya diterima oleh detektor optik yang merubahnya dalam bentuk listrik. Daya pada serat optik yang lurus diukur pada bagian serat optik sebelum dibengkokan. Hal ini dilakukan setelah semua pengukuran radiasi bengkokan selesai.

Page 35: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT06 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 77

Kemudian dilakukan perbandingan antara daya bengkokan dan daya serat lurus yang hasilnya merupakan radiasi relatif untuk masing-masing bengkokan.

2. Redaman

Dari hasil pengukuran radiasi relatif, nilai redaman dapat ditentukan dengan rumus:

Redaman ∝ 10 log (dB)

LUARAN PENELITIAN

Penelitian ini bertujuan untuk mengukur/menguji dan menganalisis pengaruh radiasi dan distribusi intensitas Transmisi sinyal optik dari berbagai jenis serat optik yang dibengkokkan. Dengan demikian, dapat diketahui/dihasilkan sudut pembekokan serat optik yang memenuhi range redaman yang direkomendasikan oleh ITU-T G.0653E. Hasil

penelitian ini dapat menjadi acuan/referensi bagi perancang sistem transmisi serat optik dalam menentukan sudut pembengkokan sesuai dengan daya/energi optik yang dibutuhkan.

Sesuai dengan hasil yang diharapkan, maka indikator/parameter yang digunakan pada penelitian ini adalah kemampuan Laser memberikan parameter berupa tegangan dan arus (daya) yang diharapkan sesuai dengan besar sudut pembengkokan yang bervariasi.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Metode Pengukuran

Di bawah ini adalah blok diagram metode pengukuran redaman pembengkokan pada serat optik.

Gambar 4. Metode Pengukuran Redaman Pembengkokan Pada Serat optik

B. Hasil Pengukuran

a. Singlemode Step indeks

Tabel 3. Daya input 9 dBm dan jari-jari pembengkokan 2 cm

Daya Input (dBm)

Jari-jari (cm)

Sudut (º)

Daya Output (dBm)

Redaman (dBm)

Efisiensi (%)

9 2

0 9 0 100

5 8.8 0.09 97.78 10 8.6 0.19 95.56 12 8.3 0.35 92.22 15 8.1 0.46 90 25 7.8 0.62 86.67 35 7 1.09 77.78 40 6.4 1.48 71.11 45 6 1.76 66.67

Page 36: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT06 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 78

(a)

(b)

Gambar 5. Karakteristik serat optik single mode daya input 9 dBm; jari-jari 2 cm

b. Multimode Step indeks

Tabel 4. Daya input 15 dBm dan jari-jari pembengkokan 3 cm

dayainput Jari‐jari Sudut dayaoutput redaman efisiensi

(dBm) (cm) (o) (dBm) (dB) (%)

15 3

0 15 0 100

5 14.8 0.06 98.67

10 14.35 0.19 95.67

12 14.2 0.24 94.67

15 14 0.29 93.33

20 13.7 0.39 91.33

25 13.4 0.49 89.33

30 13 0.62 86.67

35 12 0.97 80

40 11 1.35 73.33

45 7 3.31 46.67

0

2

4

6

8

10

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

dayaoutput(dBm)

sudutpembengkokan(o)

SeratOptikSinglemodeStepIndeksdayainput9dBm;jari‐jari2cm

0

0.5

1

1.5

2

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

redam

an(dB)

sudutpembengkokan(o)

SeratOptikSinglemodeStepIndeksdayainput9dBm;jari‐jari2cm

Page 37: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT06 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 79

(a)

(b)

Gambar 6. Karakteristik serat optik step indeks daya input 15 dBm; jari-jari 3 cm

c. Multimode Graded indeks

Tabel 5. Daya input 13 dBm dan jari-jari pembengkokan 4 cm

dayainput Jari‐jari Sudut dayaoutput Redaman efisiensi

(dBm) (cm) (o) (dBm) (dB) (%)

13 4

0 13 0 100

5 12.98 0.01 99.85

10 12.88 0.04 99.08

12 12.8 0.07 98.46

15 12.6 0.14 96.92

20 12.42 0.20 95.54

25 12.3 0.24 94.62

30 12 0.35 92.31

35 11.8 0.42 90.77

40 11.5 0.53 88.46

45 9 1.60 69.23

0

5

10

15

20

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

dayaoutput(dBm)

sudutpembengkokan(o)

SeratOptikMultimodeStepIndeksdayainput15dBm;jari‐jari3cm

0

1

2

3

4

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

redam

an(dB)

sudutpembengkokan(o)

SeratOptikMultimodeStepIndeksdayainput15dBm;jari‐jari3cm

Page 38: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT06 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 80

(a)

(b)

(b)

Gambar 7. Karakteristik daya input 15 dBm; jari-jari 4 cm

Dari data yang diperoleh, tampak bahwa

semakin besar sudut pembengkokan, maka redaman akan semakin besar.

Pada penelitian ini, redaman diperoleh karena adanya sudut pembengkokan. Data redaman dari sudut pembengkokan yang diijinkan untuk masing-masing serat, dapat dilihat dari data efisiensi yang diperoleh, yaitu pada efisiensi lebih besar dari 91%. Contoh:

Pada serat optik multimode graded indeks dengan daya input 13 dBm dan sudut pembengkokan 4 cm. Dari data yang diperoleh, maksimum sudut pembengkokan yang diijinkan adalah 30o dengan efisiensi 92,31% dan redaman 0,22 dBm.

C. Spesifikasi Alat

Spesifikasi alat dirancang pada penelitian ini: 1. Tegangan catu daya transmitter adalah 5

volt. 2. Menggunakan IC 75451 untuk transmitter.

3. Panjang gelombang laser dioda yang digunakan adalah 630-680 nm dengan output maksimal adalah 5 mW.

4. Menggunakan serat optik kaca singlemode step indeks, multimode step indeks, dan multimode graded indeks dengan diameter serat optik adalah 0.5 mm.

5. Mengunakan photo transistor sebagai detektor.

V. KESIMPULAN

1. Redaman pembengkokan pada serat optik jenis multimode graded indeks lebih besar dibandingkan serat optik jenis single mode step indeks.

2. Untuk serat optik jenis single mode step indeks akan mengalami redaman pembengkokan setiap bengkokan 20º sedangkan multi mode graded indeks akan mengalami redaman pembengkokan setiap bengkokan 40º.

3. Sudut pembengkokan yang dijadikan acuan dalam penelitian ini masih memenuhi range redaman yang direkomendasikan oleh ITU-T G.0653E.

0

10

20

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45dayaoutput(dBm)

sudutpembengkokan(o)

SeratOptikMultimodeGradedIndeksdayainput13dBm;jari‐jari4cm

0

1

2

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45redam

an(dB)

sudutpembengkokan(o)

SeratOptikMultimodeGradedIndeksdayainput13dBm;jari‐jari4cm

Page 39: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT06 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 81

DAFTAR PUSTAKA

[1] Pramono. 1993. Analisa Intensitas Transmisi Sinyal Optis pada Serat optik yang dibengkokkan. Hasil Penelitian

[2] Saydam, Gauzali. 1993. Teknik Telekomunikasi 2. Bandung: Djambatan.

[3] Simanjutak, Tiur L..H. 1993. Dasar – dasar Telekomunikasi. Bandung: PT.Alumni.

[4] Derickson, Dennis. 1998. Serat Optik Test and Measurement. USA: John Wiley & Sons, Inc.

[5] Febrian, Jack. 2001. Pengetahuan Komputer dan Teknologi Informasi. Bandung: Informatika.

[6] Wahyuno, Teguh. 2003. Prinsip Dasar dan Teknologi Komunikasi Data. Jakarta: Graha Ilmu.

[7] Suhana dan Shigeki Shuji. 2005. Sistem Telekomunikasi. Jakarta: Pradya Paramitha.

[8] Srihandayani, Leli. 2006. Studi tentang pengukuran redaman penyambungan pada serat optik. Proyek Akhir. Politeknik Negeri Ujung Pandang

[9] Wartapane, Rusdi. 2008. Sensor Tekanan Menggunakan Serat optik pada Jalan Raya Industri. Hasil Penelitian. Politeknik Negeri Ujung Pandang

Page 40: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT07 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 82

Abstrak—Long Term Evolution (LTE) merupakan teknologi yang dikembangkan di bawah asosiasi 3GPP (3rd Generation Partnership Project) sebagai kandidat teknologi generasi keempat (4G). Berdasarkan implementasi global, 4G berada pada frekuensi 700 MHz, 1800 MHz dan 2600 MHz. Penggunaan Spektrum 4G secara global perlu dijadikan dasar dalam pemilihan frekuensi 4G di Indonesia agar mendapat manfaat economic of scale dari industri global. Oleh karena itu, maka terdapat beberapa skenario frekuensi yang dapat digunakan untuk teknologi LTE di Indonesia diantaranya, frekuensi 700 MHz, 1800 MHz, 2100 MHz, 2300 MHz dan 2500 MHz. Dari kelima skenario frekuensi tersebut yang paling efektif untuk penerapan LTE di Indonesia adalah frekuensi 2300 MHz yaitu dengan pemanfaatan teknologi netral sehingga pengelolaan sumber daya frekuensi dapat dimanfaatkan secara optimal.

I. PENDAHULUAN

ong Term Evolution (LTE) merupakan teknologi  komunikasi akses data nirkabel tingkat tinggi  yang dikembangkan di bawah

asosiasi 3GPP (3rd Generation Partnership Project) sebagai kandidat teknologi generasi keempat (4G) dengan kemampuan pengiriman data mencapai kecepatan 100 Mbps secara teoritis untuk downlink dan 50 Mbps untuk uplink. Kecepatan ini dapat dicapai dengan menggunakan Orthogonal Frequency Division

Syafruddin Syarif adalah Dosen Fakultas Teknik Jurusan

Teknik Elektro Konsentrasi Teknik Telekomunikasi Universitas Hasanuddin Makassar Indonesia (e-mail: [email protected]).

Airin Dewi Utami Thamrin adalah Dosen Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Ujung Pandang Makassar Indonesia (e-mail: [email protected]).

Dina Desriany adalah staf teknisi pada Laboratorium Elektronika Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Ujung Pandang Makassar Indonesia (e-mail: [email protected]).

Multiplexing (OFDM) pada downlink  dan  Single Carrier Frequency Division Multiplex (SC-FDMA) pada uplink, yang digabungkan dengan penggunaan antena Multi Input Multi Output (MIMO).

Penerapan 4G di Indonesia sangat penting untuk diantisipasi, mengingat teknologi 4G dapat memberikan layanan-layanan All IP Networks (AIPN), data dan streaming multimedia dengan kecepatan dan quality of experience (QoE) / quality of service (QoS) yang lebih tinggi dibandingkan dengan teknologi 3G, sehingga fungsi ICT (Information and Communication Technology) sebagai general teknologi dapat direalisasikan. Sementara itu, dukungan pemerintah terhadap perkembangan broadband, dimana teknologi 4G menjadi salah satu bagian pentingnya, telah secara luas terimplementasi di negara lain, baik negara maju maupun negara berkembang.

Namun penerapan LTE di Indonesia masih terdapat banyak kendala seperti ketersediaan frekuensi, oleh karena itu dibutuhkan suatu penyusunan dan perumusan skenario frekuensi serta solusi yang paling efektif untuk penerapan teknologi LTE di Indonesia.

II. PEMBAHASAN

Teknologi LTE menawarkan banyak manfaat bagi pengguna telepon seluler karena dirancang untuk menyediakan efisiensi spektrum yang lebih baik, peningkatan kapasitas radio, latency dan biaya operasional yang rendah bagi operator serta layanan pita lebar nirkabel bergerak kualitas tinggi untuk pengguna.

Dengan LTE memungkinkan pengguna dalam melakukan pengiriman data secara besar, mengunduh dan mengunggah video beresolusi tinggi, internet kecepatan tinggi, mengakses email dengan lampiran besar, serta dapat melakukan video conference setiap saat secara cepat dan mudah.

Studi Skenario Frekuensi untuk Penerapan LTE di Indonesia

Syafruddin Syarif1), Airin Dewi Utami Thamrin2), dan Dina Desriany3)

Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin1) Teknik Elektro Politeknik Negeri Ujung Pandang2&3)

Email: [email protected] , [email protected] , [email protected]

L

Page 41: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT07 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 83

Kemampuan LTE lainnya adalah untuk mengoperasikan fitur VoIP (Voice Over IP dan Multimedia Broadcast Multicast Service (MBMS), yang sebanding dengan DVB-H dan WiMAX.[8]

Karakteristik perkembangan LTE menurut standar 3GPP dan kelebihannya dapat dilihat pada Tabel di bawah ini:

Tabel 1: Evolusi Teknologi Telekomunikasi Seluler

WCDMA (UMTS)

HSPA HSPA+

LTE

Downlink (bps)

384 K 14 M 28 M 100 M

Uplink(bps) 128 K 5.7 M 11 M 50 M Latency-RTT

150 ms 100 ms 50 ms ~10 ms

3GPP Release

Rel 99/4 Rel 5/6 Rel 7 Rel 8

Access Methodology

CDMA CDMA CDMA OFDMA /SC-FDMA

LTE dapat beroperasi pada salah satu spektrum

yang termasuk standar IMT-2000 (450, 850, 900, 1800, 1900, 2100 MHz) ataupun pada spektrum baru seperti 700 MHz, 2300 MHz dan 2500 MHz.

Akan tetapi penerapan LTE di Indonesia, selain masih terkendala ketersediaan frekuensi juga terkendala oleh kesiapan operator dan kesiapan perangkat untuk mengakses teknologi LTE dikarenakan mahalnya perangkat yang menggunakan jaringan LTE serta secara keseluruhan chipset perangkat yang masih diproduksi oleh vendor asing dan bisa menyebabkan menurunnya tingkat daya saing lokal, sedangkan pemerintah cenderung berupaya melindungi industri lokal dari serangan asing sehingga penerapan LTE di Indonesia terkesan lambat dibandingkan dengan negara lain.

Berdasarkan implementasi saat ini, Implementasi global 4G berada pada frekuensi 700MHz, 1800 MHz dan 2600 MHz. Penggunaan Spektrum 4G secara global perlu dijadikan dasar dalam pemilihan 4G frekuensi di Indonesia agar mendapat banyak keuntungan dari pengurangan biaya infrastruktur (economic of scale) dari Industri global.[1] Oleh karena itu, maka terdapat beberapa skenario frekuensi yang dapat digunakan untuk teknologi LTE diantaranya: 1. Frekuensi 700 MHz 2. Frekuensi 1800 MHz 3. Frekuensi 2100 MHz 4. Frekuensi 2300 MHz 5. Frekuensi 2500 MHz

Melalui standar IEEE 802.16m, mendefinisikan kebutuhan untuk spektrum 4G berada pada di bawah 6000 MHz, dengan rentang

tipikal antara 450 MHz sampai 3800 Mhz dan berdasarkan Peraturan Menteri No.29 tahun 2009 mengenai Tabel Alokasi Spektrum Frekuensi Radio di Indonesia, yang mengacu kepada ITU Radio Regulation, edisi 2008, maka alokasi spektrum frekuensi radio di Indonesia dapat dijelaskan sebagai berikut:

Tabel 2: Alokasi Frekuensi Komunikasi Radio di Indonesia

ALOKASI FREKUENSI

(MHz) DINAS KOMUNIKASI RADIO

610 - 806 SIARAN, BERGERAK 806 - 890 TETAP, BERGERAK 890 - 960 TETAP, BERGERAK

1710 - 1930 TETAP, BERGERAK, OPERASI RUANG ANGKASA, PENELITIAN RUANG ANGKASA

1930 - 1980 TETAP, BERGERAK

1980 - 2010 TETAP, BERGERAK, BERGERAK SATELIT (Bumi ke angkasa)

2110 - 2120 TETAP, BERGERAK, PENELITIAN RUANG ANGKASA (Bumi ke Angkasa)

2120 - 2170 TETAP, BERGERAK

2300 - 2450 TETAP, BERGERAK, RADIOLOKASI, Amatir

2500 - 2520

TETAP, TETAP SATELIT, BERGERAK kecuali bergerak penerbangan, BERGERAK SATELIT (angkasa ke Bumi)

Kondisi saat ini dibeberapa skenario frekuensi

di Indonesia adalah: 1. Frekuensi 700 MHz

Frekuensi 700 MHz masih digunakan untuk UHF (siaran televisi analog). Jika LTE akan menggunakan frekuensi ini, pemerintah harus menunggu migrasi dan televisi analog ke televisi digital. Sayangnya, proses migrasi ini diperkirakan baru selesai pada 2018 (di kota besar ditargetkan akhir tahun 2014, TV Analog dimatikan).

2. Frekuensi 1800 MHz Frekuensi 1.800 MHz saat ini digunakan oleh telekomunikasi GSM. Jika mau, ini merupakan pilihan yang paling mudah bagi operator. Bahkan, pada Oktober 2011 uji coba LTE di frekuensi ini sudah dilakukan oleh Indosat dengan teknologi Nokia Siemens Network. Masalahnya, penggunaan 1800 MHz berarti operator harus rela membagi frekuensi yang sudah dimilikinya saat ini. Dampaknya, kualitas layanan bisa jadi tak akan sebaik yang dijanjikan.

3. Frekuensi 2100 MHz Frekuensi ini juga sekarang sudah digunakan oleh operator telekomunikasi GSM untuk layanan 3G. Per operator minimal memiliki 'blok' 10 MHz (2 x 5MHz). Sedangkan untuk memaksimalkan pemakaian LTE, minimal per

Page 42: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT07 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 84

operator harus memiliki 'blok' 20 MHz (2 x 10MHz). Penataannya bisa cukup memusingkan mengingat saat ini kondisinya sudah cukup padat.

4. Frekuensi 2300 MHz Frekuensi ini juga teorinya bisa

dimanfaatkan untuk 4G. Bahkan, kenyataannya, 4G dengan teknologi Wimax sudah ditetapkan di frekuensi ini. Memang, Wimax memiliki basis teknologi yang berbeda dengan 4G LTE, sehingga bagi operator untuk menyediakan layanan Wimax butuh langkah yang lebih rumit dibandingkan dengan layanan LTE.

Saat ini pun kapling frekuensi Wimax sudah dilelang dan ditetapkan pada beberapa pemenang. Hanya saja, layanan Wimax secara komersial belum banyak dinikmati konsumen.

5. Frekuensi 2500 MHz Frekuensi yang baik bagi LTE adalah 2500

MHz dengan kecepatan 150Mbps. Sedangkan spektrum 2500 MHz di Indonesia digunakan penyiaran berbayar untuk satelit milik PT Indovision. Sehingga dibutuhkan pilihan pita frekuensi lain untuk menunjang program LTE.

Berdasarkan skenario di atas maka terdapat beberapa solusi penerapan LTE di Indonesia diantaranya: 1. Yang paling memungkinkan di jangka

panjang adalah penggunaan frekuensi 700 MHz dengan cara menunggu penyelesaian frekuensi televisi analog menjadi televisi digital pada 2018. Jika ini selesai, maka frekuensi tersebut bakal kosong dan bisa ditempati oleh frekuensi 4G. Dari sisi geografis, teknologi 4G memberikan kemungkinan yang luas untuk penerapan sebagai solusi komunikasi untuk daerah urban, terutama di spektrum kerja tinggi misalnya 2600 MHz, maupun solusi untuk daerah rural, terutama di spektrum kerja rendah misalnya 700 MHz. Dari segi radius cakupan teknologi 4G di spektrum 700 MHz lebih tinggi 2,5 kali cakupan di spektrum 2600 Mhz. seperti diilustrasikan dalam gambar di bawah ini:

Gambar 1. Perbandingan Cakupan Spektrum 2600

MHz dan 700 MHz

2. Refarming atau daur ulang frekuensi lama

juga menjadi opsi alternatif untuk menggelar LTE. Dalam hal ini, frekuensi yang bisa di-refarming ialah frekuensi 2G yang biasa digunakan untuk teleponi dasar (voice). Menurut tiga operator 3G yang bisa mengambil opsi tersebut jika melihat dari ketersediaan frekuensi 2G. Sayangnya bendwitdh pada frekuensi 2G cuma sedikit yaitu 15 MHZ. Di pita 1800 MHz ada 7,5 MHz, dan di 900 MHz ada 7,5 MHz juga sedangkan untuk pengoptimalan penerapan LTE membutuhkan bandwidth frekuensi minimal 20 MHz. Korelasi antara bandwidth per channel dengan throughput dapat digambarkan sebagai berikut:

Tabel 3: Hubungan Lebar Bandwitdh per kanal dengan Troughput

BANDWIDTH THROUGHPUT

1.4 MHz 12 Mbps

3 MHz 25 Mbps

5 Mhz 43 Mbps

10 MHz 86 Mbps

15 MHz 129 Mbps

20 MHz 173 Mbps

100 MHz ~ 1 Gbps

3. Penataan kanal yang berdampingan, namun beberapa operator menyatakan enggan untuk pindah kanal karena sudah terlanjur berinvestasi. Jika pun dipaksakan pindah, ada konsekuensi penurunan kualitas layanan dan harus mengeluarkan dana yang besar yaitu investasi tambahan untuk optimasi jaringan, sedangkan operator tentu tergiur mewujudkan efisiensi biaya operasional dan mencapai jaringan yang fleksibel dan kesemuanya bergantung pada kesediaan operator untuk menambah lisensi frekuensi.

4. Pemanfaatan frekuensi 2300 MHz terbuka untuk teknologi netral, termasuk LTE dan pengelolaan sumber daya frekuensi dapat dimanfaatkan secara optimal. Sebaiknya penerapan teknologi untuk akses Internet, baik LTE maupun WiMax seharusnya diserahkan kepada masing-masing operator untuk memilih, sesuai dengan kesiapannya.

Dari keempat solusi di atas yang paling efektif untuk penerapan teknologi LTE di Indonesia adalah frekuensi 2300 MHz karena dengan penerapan teknologi netral merupakan langkah untuk mengakomodasi masuknya semua jenis

Page 43: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT07 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 85

teknologi generasi keempat (4G) meliputi WiMAX 16d (Fixed), WiMAX 16e (Mobile), hingga Longterm Evolution (LTE).

Selain itu, pengkajian penerapan teknologi netral di frekuensi 2300 MHz juga bersamaan dengan habisnya izin penggelaran WiMax 16d seluruh operator sekitar tanggal 6 November 2011, sehingga dimungkinkan penggelaran tender baru yang mengakomodasi teknologi lain.

Teknologi netral pada dasarnya adalah suatu skema teknologi radio yang penggunaan frekuensi radionya secara bersama dengan teknologi lain[9]. Dalam pengertian dunia internasional teknologi netral seharusnya tidak ada diskriminasi dalam pemilihan teknologi. Peran dari pemerintah lebih kepada menetapkan obyektif yang akan dicapai, Service Level Agreement (SLA), dan kualitas layanan.

Penetapan blok frekuensi untuk keperluan layanan pita lebar nirkabel (wireless broadband) pada pita frekuensi radio 2300 MHz berdasarkan peraturan Menteri Komunikasi dan Informatika Tahun 2009 dapat dilihat pada tabel di bawah ini:

Tabel 4: Blok Frekuensi 2300 MHz

NOMOR BLOK RENTANG FREKUENSI (MHZ) 1 2300 -2305

2 2305 -2310

3 2310-2315

4 2315 -2320

5 2320 -2325

6 2325 -2330

7 2330 -2335

8 2335 -2340

9 2340 -2345

10 2345-2350

11 2350 -2355

12 2355 -2360

13 2360 -2375

14 2375- 2390

15 2390- 2400

Langkah yang perlu dilakukan dalam

pemanfaatan frekuensi 2300 MHz dengan 15 blok kanal yaitu: 1. Blok 1 sampai dengan blok 12 yang saat ini

alokasinya diperuntukan sebagai BWA akan dilakukan melalui seleksi untuk 4G.

2. Blok 13 dan Blok 14 dengan lebar bandwidth masing-masing 15 MHz dimana alokasi saat ini untuk Nomadic BWA dapat menyesuaikan untuk 4G.

3. Blok 15 dengan lebar bandwidth 10 MHz untuk Universal Service Obligation (USO) .

Sehingga dari total 90 MHz spektrum yang dialokasikan untuk broadband wireless access (BWA) di frekuensi 2300 MHz, sebanyak 30 MHz telah dilelang untuk Wimax 16d, sedangkan sisanya tercatat sebanyak 60 MHz. Spektrum 60 MHz itulah yang kemungkinan bisa digunakan untuk teknologi netral.

Ketiga jenis teknologi 4G hanya merupakan pilihan teknologi yang dapat digunakan oleh operator pemenang tender (pemegang lisensi dari pemerintah), bersamaan dengan kebutuhan peningkatan terhadap akses data yang cepat sehingga pengelolaan sumber daya frekuensi dapat dimanfaatkan secara optimal.

III. SIMPULAN

Penerapan LTE di Indonesia terhitung lambat dibandingkan negara lain baik negara maju maupun negara berkembang dikarenakan masih terkendala ketersediaan frekuensi, kesiapan operator dan kesiapan perangkat untuk mengakses teknologi LTE serta secara keseluruhan chipset perangkat masih diproduksi oleh vendor asing, sehingga bisa menyebabkan menurunnya tingkat daya saing lokal, sedangkan pemerintah cenderung berupaya melindungi industri lokal dari serangan asing.

Berangkat dari masih terkendalanya ketersediaan frekuensi di Indonesia maka terdapat beberapa skenario frekuensi yang dapat digunakan untuk teknologi LTE diantaranya, frekuensi 700 MHz, frekuensi 1800 MHz, frekuensi 2100 MHz, frekuensi 2300 MHz dan frekuensi 2500 MHz.

Dari kelima skenario frekuensi di atas yang paling efektif untuk penerapan LTE di Indonesia adalah frekuensi 2300 MHz dengan pemanfaatan teknologi netral sehingga pengelolaan sumber daya frekuensi dapat dimanfaatkan secara optimal dan operator mempunyai kebebasan untuk menggunakan frekuensi yang dimiliki sesuai dengan kesiapannya.

DAFTAR PUSTAKA [1] Tim Study Group 4G Spectrum. White Paper Study

Group Alokasi Pita Frekuensi Radio Untuk Komunikasi Radio Teknologi Keempat (4G). 2010.

[2] Departemen Komunikasi dan Informatika Republik Indonesia. Tabel Alokasi Spektrum Frekuensi Radio di Indonesia. 2009.

[3] Departemen Komunikasi dan Informatika Republik Indonesia. Draft WHITE PAPER Penyelenggaraan Layanan Akses Broadband Menggunakan Spektrum Frekuensi Broadband Wireless Access (BWA). 2008.

[4] Departemen Komunikasi dan Informatika Republik Indonesia. Alokasi Frekuensi Kebijakan dan Perencanaan Spektrum Indonesia. 2010.

Page 44: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TT07 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

ISBN: 978-602-18168-0-6 86

[5] Empat Skenario Frekuensi 4G di Indonesia. http://www.bangkapos.com/. Desember 2011.

[6] David Mart´ın-Sacrist´an, Jose F. Monserrat, Jorge Cabrejas-Pe˜nuelas, Daniel Calabuig, Salvador Garrigas, and Narc´ıs Cardona. EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking. 3GPP LTE and LTE Advance. Spain. 2009.

[7] Riyansyah Deris. Analisis Kelayakan Migrasi BTS 3G Berbasis WCDMA menuju Jaringan LTE di DKI Jakarta Studi Kasus PT Telkomsel. Fakultas Teknik Universitas Indonesia. 2010.

[8] Adanya LTE bukan berarti mematikan WiMAX. http://wimax-indo.blogspot. com/. 2008.

[9] Ramadhan, Fauzi. Telekomunikasi Berbasis Teknologi Netral. 2011. http://ctrlaltnix.net/2011/11/telekomunikasi-berbasis-teknologi-netral/.

Page 45: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TI01 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

  

ISBN: 978-602-18168-0-6 87  

Aplikasi Non Adjacent Form (NAF) pada Countermeasure Simple Power Analysis Attack

Kriptografi Kurva Eliptik

Sahbuddin Abdul Kadir Teknik Elektro, Politeknik Negeri Ujung Pandang

Email : [email protected]

 

Abstrak—Informasi rahasia yang telah dienkripsi dan didekripsi pada sistem kriptografi diasumsikan telah terjamin keamanannya. Tetapi, pada perangkat keras kriptografi kurva eliptik terdapat informasi tambahan (side effect) yang dapat digunakan untuk menyerang sistem kriptografi melalui SCA (Side Channel Attack). Informasi tambahan ini berkaitan dengan waktu, komsumsi daya dan radiasi elektromagnetik. Beberapa penyerangan side channel telah dilakukan seperti SPA (Simple Power Analysis), DPA (Differential Power Analysis), SEMA (Simple Electromagnetic Analysis) dan DEMA (Differential Electromagnetic Analysis). Penelitian ini dilakukan untuk mendapatkan metode implementasi yang lebih resistant terhadap SPA dengan percobaan side channel attack terhadap ECC (Elliptic curve Cryptography) menggunakan algoritma binary dan NAF (Non-Adjacent-Form). Sehingga kunci yang digunakan pada enkripsi atau dekripsi tidak mudah ditebak dengan mengamati perbedaan fisik konsumsi daya perangkat keras ECC. Kata kunci—kriptografi kurva eliptik, side effect, Non-Adjacent-From, SPA

I. PENDAHULUAN

Sebuah informasi rahasia biasanya disimpan di dalam basis data setelah dienkripsi, agar bila ada yang mencoba menyerang sistem, data tersebut tidak dapat diketahui begitu saja. Namun, sebaik apapun enkripsi data tersebut, selalu ada algoritma untuk memecahkannya. Penyerangan ini biasa dilakukan dengan perangkat lunak. Namun cara ini memerlukan waktu yang lama karena proses matematis kriptograpi kurva eliptik sangat kompleks. Selain itu, penyerangan juga dapat dilakukan dengan perangkat keras melalui SCA (Side Channel Attack) [3], [9]. Dimana prosesor kriptogafi kurva eliptik memancarkan informasi

tambahan (side effect) yang dapat dideteksi sebagai SCA saat proses kriptografi. Informasi tambahan ini berkaitan dengan waktu, komsumsi daya dan radiasi elektromagnetik [3]. Penyerangan dilakukan dengan mengamati pola informasi tambahan. Dengan mengetahui pola informasi tambahan ECC, kunci mudah ditebak. Untuk mengatasi SCA, dilakukan modifikasi agoritma perkalian skalar kriptografi kurva eliptik menggunakan NAF (Non-Adjacent-Form) [2]. Algoritma NAF akan membangkitkan kunci dalam bentuk positif dan negatif pada runtun bit’1’ kunci sebelumnya. Informasi tambahan yang dibangkitkan perangkat keras kriptografi menggunakan algoritma NAF memiliki pola yang sama untuk proses komputasi kriptografi yang berbeda.

Penelitian ini dilakukan percobaan side channel attack implementasi prosesor kriptografi kurva eliptik menggunakan algoritma perkalian binary dan NAF. Pada FPGA. Sedangkan desain prosesor ECC menggunakan verilog HDL. Proses aritmetik dilakukan dengan normal basis pada sistim koordinat Lopez-dahab. Percobaan ini dilakukan untuk mendapatkan metode implementasi ECC yang lebih resistant terhadap SCA.

II. KRIPTOGRAFI KURVA ELIPTIK

Berbagai sistim kriptografi telah dikembangkan dengan tingkat keamanan dan jumlah bit kunci yang digunakan. ECC memiliki ukuran kunci yang lebih kecil (160 bit) setara dengan tingkat keamanan RSA 1024 bit. Sehingga ECC dapat dimplementasikan pada perangkat-perangkat yang memiliki sumber daya terbatas seperti PDA, telepon seluler dan smart card.

Operasi kurva eliptik pada ECC tidak dilakukan di atas bilangan ril tetapi galois field. Field terdiri dari titik yang terdapat pada kurva dan memenuhi persamaan Weierstrass. Dalam Galois Field terdapat operasi perkalian skalar yang hasilnya masih di dalam field tersebut.

Page 46: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TI01 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

  

ISBN: 978-602-18168-0-6 88  

Kriptografi kurva eliptik menggambarkan setiap titik pada kurva eliptik sebagai pesan. Titik ini dikalikan dengan sebuah nilai (k) untuk mendapatkan titik yang lain pada kurva eliptik. Operasi utama yang dilakukan pada proses enkripsi kurva eliptik adalah point-multipication. Point-multipication adalah perkalian pada kurva untuk mendapatkan Q=k*P. Dimana Q adalah chipper text, P adalah plain text yang merupakan titik pada kurva eliptik dan k adalah kunci pribadi. Seluruh proses pada kurva eliptik dilakukan pada galois field. Proses perkalian k*P dapat dilakukan dengan menjumlahkan nilai P sebanyak k kali.

A. Elemen terbatas (Galois Field)

Field adalah himpunan elemen yang memenuhi dua jenis operasi yaitu operasi penjumlahan dan perkalian. Semua elemen pada field memiliki inverse untuk penjumlahan dan perkalian. Proses pengurangan dapat dilakukan dengan operasi penjumlahan, dimana a,b F, a-b = a+(-b). (-b) adalah suatu bilangan unik dalam field F. Sehingga b+(-b) = 0, (-b) disebut sebagai negative b. Sedangkan proses pembagian dilakukan dengan operasi perkalian, untuk a,b F dengan b0, a/b = a∙b-1 dimana b-1 adalah elemen field dengan karakteristik b∙b-1 = 1, b-1 adalah kebalikan (inverse) b [2], [3].

Finite field adalah suatu field yang memiliki elemen terbatas, dengan semua ketentuan field tetap berlaku. Finite field yang biasa digunakan untuk proses kriptografi adalah Fp dan F2m, dimana p adalah bilangan prima. Pada implementasi kriptografi ini akan digunakan F2m.

Fp adalah field terbatas dengan bilangan prima p, himpunan bilangan Fp adalah bilangan dari 0 hingga p-1. Semua operasi penjumlahan dan perkalian dapat dilakukan dalam Fp. Seluruh operasi perkalian akan direduksi menggunakan fungsi modulo. Setiap integer a, a mod p menghasilkan sisa (reminder) r, dimana 0 r p-1. Sehingga operasi ini juga disebut reduksi modulo p. Implementasi matematis f2m sama dengan operasi bilangan biner. Finite field Fpm terdiri atas m elemen yaitu {0, 1 ..., m} yang dapat ditulis:

B. Normal Basis

Operasi matematis normal basis berbeda dengan operasi matematis pada umumnya. Operasi ini menggunakan field F2m dengan bilangan biner dan dapat diimplementasikan dengan AND, XOR dan Rotate. Normal basis dinyatakan dengan himpunan pada Fpm, dimana p adalah bilangan prima.

Sedangkan m adalah integer yang menyatakan derajat normal basis [9].

, … , , Jika menggunakan F2m, p=2. Maka normal

basis dapat dinyatakan sebagai berikut: …

Operasi penjumlahan pada normal basis A dan

B dengan C = A + B, maka secara matematis koefisien C adalah koefisien A + koefisisen B dengan derajat yang sama. Pada perangkat keras operasi ini menggunakan XOR.

Proses pengkudratan (squaring) pada normal basis dinyatakan dengan

⋯ Properti normal basis adalah:

Operasi pemangkuadratan merupakan operasi

linier, dan dengan m adalah derajat normal basis (teorema Fermat). Dengan properti ini, proses pengkuadratan dapat diimplementasikan dengan cyclic rotation. Cyclic rotation dilakukan dengan shift masing-masing koefisien normal basis ke kiri dan rotasi bit MSB ke bit LSB.

Proses perkalian normal basis pada field F2m dilakukan dengan metoda Massey Omura sebagai berikut:

∑ ∑ dengan

∑ F2m Dengan menggunakan defenisi perkalian maka

adalah lamda matriks yang didapat dengan proses optimal normal basis. Dengan subtitusi persamaan di atas, maka koefisien normal basis C(ck) adalah sebagai berikut: ∑ ∑

Dengan proses matematis, persamaan ini dapat ditulis menjadi ∑ ∑

Page 47: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TI01 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

  

ISBN: 978-602-18168-0-6 89  

Persamaan ini menggambarkan proses perkalian normal basis dilakukan dengan rotasi cyclic koefisien input A dan B. Sehingga diperoleh koefisien C(ck) secara serial selama (jumlah bit k) clock cycle.

C. Operasi Inverse

Operasi inverse diperlukan pada proses pembagian normal basis. Inversi suatu perkalian dinyatakan dengan,

∙ 1

Proses inverse pada kriptografi kurva eliptik ini akan menggunakan metoda Itoh, Teechai dan Tsujii [4]:

Untuk m ganjil,

//

Untuk m genap,

/ /

D. Kurva Eliptik

Kurva eliptik yang akan digunakan pada prosesor kritografi bukan berarti menggunakan operasi matematis yang biasa dilakukan pada kurva eliptik. Tetapi memamfaatkan sifat kurva eliptik yang mengambil dua titik dan melakukan proses penjumlahan dan perkalian untuk mendapatkan titik lain pada kurva yang sama. Persamaan kurva eliptik dinyatakan dengan persamaan Weierstrass [2]:

:

Persamaan ini dinyatakan dalam suatu field

untuk membuat seluruh nilai pada kurva eliptik tetap berada pada field tersebut. Jika terdapat nilai di luar kurva, maka nilai ini disebut titik tak hingga (point at infinite). Dari persamaan Weierstrass, dibuat berbagai persamaan kurva eliptik yang tergantung pada nilai koefisien persamaan kurva tersebut.

Pesamaan Weierstrass dengan karakteristik K=2 dan 0, variabel x dan y:

, ,

Persamaan Weierstrass dapat disederhanakan menjadi:

Persamaan ini disebut persamaan non-supersingular dan akan digunakan pada prosesor kriptogarfi kurva eliptik. Setiap titik di luar field K pada kurva disebut titik tak hingga ( ). Jika titik P dan Q elemen E: maka akan berlaku hukum kurva eliptik sebagai berikut: 1. Setiap proses ∞ dan ∞ ,

untuk . 2. ∞ ∞. 3. Jika P(x,y), maka –P(x,x+y). 4. Point addition, untuk dua titik P(x1,y1) dan

Q(x2,y2) dimana PQ, maka P+Q=R, dengan R(x3,y3) E seperti pada gambar 1.

5. Point doubling, titik P(x1,y1) dan P P maka 2P=( x3,y3) E.

Gambar 1. Point addition P+Q=R

Proses penjumlahan dua titik P dan Q pada kurva eliptik dilakukan dengan menarik garis lurus yang menghubungkan 2 titik tersebut dan memetakan titik potong ketiga (perpotongan garis lurus dengan kurva eliptik). Titik potong ketiga kemudian dicerminkan untuk mendapatkan titik R sebagai hasil penjumlahan titik P dan Q. Proses point doubling dalam bentuk grafik diperlihatkan pada gambar 2. Untuk mendapatkan titik R yang menyatakan hasil penjumlahan dua titik yang sama 2P atau point doubling.

Q(x2,y2)

P(x1,y1)

R(x3,y3)

‐2

0

2

‐2 0 2

y

x

Page 48: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TI01 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

  

ISBN: 978-602-18168-0-6 90  

Gambar 2. Point doubling 2P

Jika P=(x1,y1) dan Q=(x2,y2), maka R = P+Q = (x3,y3) dan P Q adalah point addition:

Jika P = Q (x1,y1), maka R = 2P (x3,y3) adalah

point doubling:

1

E. Algoritma Perkalian Kurva Eliptik

Proses perkalian pada kurva eliptik akan dilakukan dalam field F2m menggunakan normal basis. Sedangkan perhitungan Q = k*P dapat dilakukan dengan perkalian k dari LSB ke MSB atau dari MSB ke LSB menggunakan metode repeated-square-and-multiply (RSAM) [1] [2].

Gambar 3. Perkalian kurva eliptik

III. PERCOBAAN SIDE CHANNEL ATTACK

Prosesor kriptografi kurva eliptik didesain untuk melakukan aritmetika dasar kritografi kurva eliptik Q=k*P. k adalah kunci pribadi dan P adalah kunci publik. Sedangkan Q adalah chipper text hasil enkripsi. Kurva yang digunakan adalah y2 + xy = x3 + a2x2 + a6b. Proses kriptografi ini menggunakan optimal normal basis 158 bit. Pemilihan jumlah bit kunci didasarkan pada tingkat keamanan 160 bit kunci. Sehingga diambil jumlah 158 yang mendekati nilai 160 bit kunci.

Gambar 4. Rangkaian SCA prosesor ECC

A. Metode Perkalian Binary

Masukan: K = (kt-1, ..., k1, k0) Keluaran: k * P

1. Q = 2. For i=t-1 to 0

Q = 2Q; Jika ki = 1 maka Q = Q + P;

3. Output Q Contoh: Q = 45P = 1011012 101101 R <= P 101101 R <= 2R = 2P 101101 R <= 2R + P = 2(2P) +P 101101 R <= 2R + P = 2(2(2P) +P) + P 101101 R <= 2R = 2(2(2(2P) +P) + P) 101101 R <= 2R + P = 2(2(2(2(2P) +P) + P)) +P R = 32 P + 8P + 4P + P = 45P

Desain prosesor ECC menggunakan metode perkalian Non-Adjacent-Form dilakukan untuk mengatasi serangan terhadap side channel (SPA) pada prosesor yang menggunakan metode perkalian Binary. Pada saat proses kriptografi berlansung, prosesor ECC akan memancarkan daya yang dapat digunakan untuk memperoleh kunci yang seharusnya tersembunyi. Daya yang dipancarkan berkaitan dengan proses point doubling dan addition. Setiap proses memiliki pola yang berbeda dan dapat dianalisis untuk menebak

P(x1,y1)

R(x3,y3)

‐2

0

2

‐2 0 2

y

x

P

3P

2P

‐2

0

2

‐2 0 2

y

x

Page 49: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TI01 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

  

ISBN: 978-602-18168-0-6 91  

kunci seperti hasil pengamatan side channel prosesor ECC binary pada gambar 5.

Gambar 5. Side Channel Prosesor ECC Binary

Dari data hasil pengamatan side channel Prosesor ECC Binary dapat dilihat perbedaan antara point doubling dan addition. Setiap awal dan akhir proses point doubling dan addition terdapat fluktuasi tegangan atau peak sebesar 4 kali dari tegangan rata-rata dengan periode point doubling setengah periode point addition. Dengan mengamati periode antara peak dapat diketahui proses yang sedang berlangsung pada prosesor ECC Binary.

B. Metode Perkalian NAF

Masukan: K = (kt-1, ..., k1, k0) Keluaran: k * P

1. Q = 2. For i=t-1 to 0

Q = 2Q; Jika ki = 1 maka Q = Q + P; Jika ki = -1 maka Q = Q - P;

3. Output Q Contoh: Q = 45P = 110-1012 110-101 R <= P 110-101 R <= 2R + P= 2P+P 110-101 R <= 2R = 2(2P+P) 110-101 R <= 2R - P = 2(2(2P+P)) - P 110-101 R <= 2R = 2(2(2(2P+P)) - P) 110-101 R <= 2R + P = 2(2(2(2(2P+P)) - P)) +P

R = 32 P + 16P - 4P + P = 45P

Selama proses kriptografi, prosesor ECC NAF juga akan memancarkan side channel dengan pola yang sama pada ECC Binary. Tetapi pada proses point addition terdapat dua kemungkinan, yaitu point addition itu sendiri dan point subtraction seperti pada Gambar 6.

Proses Point addition sama dengan point subtraction begitu juga dengan side channel. Perbedaan keduanya hanya pada nilai P untuk point addition dan –P untuk point subtraction. Sehingga saat penyerangan terhadap konsumsi daya dilakukan, point addition tidak dapat langsung diketahui.

Gambar 6. Side Channel Prosesor ECC NAF

Kemungkinan ini berhubungan dengan nilai kunci yang positif dan negatif. Jika nilai kunci positif, maka prosesor ECC akan melakukan point addition. Sedangkan jika nilai kunci negatif maka dilakukan proses point subtraction. Point doubling akan dilakukan untuk setiap nilai kunci poisitif dan negatif. Dengan menambahkan point subtraction pada proses kriptografi kurva eliptik dengan proses yang sama pada point addition, membuat deteksi kunci semakin sulit dilakukan malalui side channel yang dipancarkan prosesor saat proses kriptografi dilakukan dengan probabilitas 1,255x10-12.

IV. KESIMPULAN

Hasil pengamatan komsumsi daya pada percobaan side channel attack ECC binary menunjukkan setiap bit kunci ‘0’ dan ‘1’ yang berkaitan dengan perbedaan fisik konsumsi daya operasi point doubling dan addition dapat diidentifikasi 100% (kunci dapat ditebak). Sedangkan pada ECC k(NAF), setiap bit ‘0’ juga dapat diidentifikasi. Tetapi bit’1’ tidak dapat langsung diketahui. Karena bit’1’ bisa jadi bit ‘1’ atau bit ‘-1’ (sign). Sehingga kemungkinan kunci dapat ditebak pada ECC k(NAF) adaah 1,255x10-

12. Dari hasil percobaan ini, metode implementasi ECC k(NAF) jauh lebih resistant terhadap side channel attack dari ECC binary.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Birkner, Peter.2006. Scalar Multiplication and Addition Chains, Summer School on Elliptic and Hyperelliptic Curve Cryptography, Toronto.

[2] Hankerson, Darrel., Menezes, Alfred., Vanstone, Scott. Guide to Elliptic Curve Cryptography. New York: Springer-Verlag, 2004.

[3] Zulkifli, Muhammad. Aplikasi Timing dan Simple Power

Analysis Attack Terhadap Prosesor Kriptografi Kurva Eliptik pada implementasi FPGA. Institut Teknologi Bandung, 2009.

[4] Itoh, Toshiyama., Tsuji, Shigeo. 1988. A Fast Algorithm for Computing Multiplicative Inverses in GF(2M) using Normal Bases. Information and computation 78, 171-177 (1988).

[5] http://www.design-reuse.com/articles/7409/ecc-holds-key-to-next-gen-cryptography.html (26-12-2011)

[6] http://en.wikipedia.org/wiki/Elliptic_curve_point_multiplication (12-01-2012)

[7] Standaert, Francois-Xavier., van Oldeneel tot Oldenzeel, Loic., Samyde, David., Quisquater, Jean-Jacques. Power Analysis of FPGAs: How Practical is the Attack?. UCL Crypto Group Laboratoire de Micro´electronique Universit´e Catholique de Louvain, Belgium

Page 50: Pelacak Perahu Nelayan melalui Sinyal Handy Talkie · 2018. 6. 2. · Perhitungan nilai E dilakukan di tiap jarak mulai dari koordinat (0,0) hingga (20,20). Hasil perhitungan dimasukkan

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro & Informatika TI01 SNTEI 2012 PNUP, Makassar, 29 Maret 2012

  

ISBN: 978-602-18168-0-6 92  

[8] T. S. Messerges, E. A. Dabbish, and R.H. Sloan. Investigations of Power Analysis Attacks on Smartcards. In Proceedings of USENIX Workshop on Smart card Technology Chicago, Illinois, USA, May 10–11, 1999

[9] Ors, S. B., Oswald, El., and Preneel, Bart. Power-Analysis Attacks on an FPGA–First Experimental Results. Springer-Verlag, 2003.