RANCANG BANGUN INFRASTRUKTUR RFID UNTUK MANAGEMENT JAMAAH HAJI DI TANAH SUCI

RANCANG BANGUN INFRASTRUKTUR RFID UNTUK MANAGEMENT JAMAAH HAJI DI TANAH SUCI Ahmad Zainudin1, Achmad Subhan KH1, Prima Kristalina1 Jurusan TeknikTelekomunkasi - Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Surabaya Kampus PENS-ITS, Keputih, Sukolilo, Surabaya. Telp : +62+031+5947280; Fax. +62+031+5946011 Email : [email protected], [email protected], [email protected] Abstrak – Pada proses pemberangkatan jamaah haji masih sering dijumpai berbagai permasalahan. Salah satu diantaranya adalah masih sering dijumpai jamaah haji yang tersesat saat melakukan proses ibadah ataupun saat berpergian di tanah suci. Hal ini terjadi karena sebagian besar jamaah haji tidak bisa berkomunikasi dengan bahasa setempat ataupun bahasa Indonesia dan kurangnya kemampuan baca tulis dan sulit untuk mengoperasikan alat komunikasi yang dialami jamaah haji lanjut usia yang berasal dari daerah. Pada makalah ini dibuat sebuah alat yang dapat menentukan posisi jamaah haji tersesat menggunakan teknologi RFID dengan cara mendekatkan ID jamaah pada RFID reader yang selanjutnya disebut sebagai node, setelah itu node akan mengirim data ke database server dan server mengirim informasi ke ketua kloter, ketua regu dan petugas sektor mengunakan SMS gateway. Berdasarkan analisa hasil pengujian dapat disimpulkan bahwa jenis material penghalang mempengaruhi radius pembacaan RFID reader. Untuk mendapatkan jarak pembacaan paling maksimal dilakukan pembacaan pada bagian depan dan posisi RFID tag horizontal terhadap permukaan RFID reader. Sinyal keluaran RFID reader berupa sinyal digital yang sudah ter-coding. Nilai delay tidak dipengaruhi jumlah ID yang dikirim saat proses multiplexing karena pengiriman pesan berdasarkan nilai timer 20 detik.Waktu delay yang diperlukan saat pengiriman informasi tersesat dan konfirmasi penemuan untuk sampai ke petugas sektor, ketua regu dan ketua kloter nilainya saling mendekati. Terjadi perbedaan nilai delay karena pengaruh traffic dari operator yang digunakan pada saat itu.

saat berkomunikasi dengan satelit yang terjadi dalam lingkungan indoor[2]. Dalam penggunaan teknologi GPS membutuhkan biaya yang cukup besar, karena setiap jamaah haji harus membawa GPS receiver. Selain itu juga pengoperasian GPS membutuhkan pengetahuan lebih. Berdasarkan permasalalahan tersebut diatas, maka akan dirancang sebuah infrastruktur RFID untuk penanganan jamaah haji di tanah suci, sehingga penanggulangan jamaah haji tersesat dapat dilakukan secara otomatis dengan pengoperasian yang mudah.. Pada karya ilmiah ini digunakan teknologi RFID karena memiliki kemampuan identifikasi yang baik dan dapat diterapkan pada lingkungan indoor ataupun outdoor[3]. Pengoperasian RFID tags cukup sederhana yaitu dengan mendekatkannya pada reader. Selain itu RFID juga tahan terhadap suhu ekstrim berkisar -20 sampai +50 derajat celcius yang sesuai dengan kondisi di tanah suci. Pada makalah ini bagian 1 membahas mengenai pendahuluan, bagian 2 membahas teori penunjang yang digunakan, bagian 3 membahas perancangan sistem yang akan dibuat, bagian 4 membahas pembuatan dan pengujian sistem. Sedangan bagian terakhir mengenai kesimpulan dari makalah ini. 2. TEORI PENUNJANG 2.1 Radio Frequency Identification (RFID) RFID adalah suatu teknologi yang menggunakan frekuensi radio untuk mengidentifikasi suatu barang atau manusia. Secara garis besar sebuah sistem RFID terdiri atas dua komponen utama, yaitu tags dan reader. Secara ringkas, mekanisme kerja yang terjadi dalam sebuah sistem RFID adalah sebuah reader frekuensi radio melakukan scanning terhadap data yang tersimpan dalam tags. Berdasarkan jarak jangkauannya RFID tags dibagi menjadi tiga macam yaitu tags pasif, tags semipasif dan tags aktif[4].

Kata kunci : RFID, mikrokontroler dan SMS gateway 1. PENDAHULUAN Permasalahan mengenai relokasi jamaah haji tersesat bukanlah kali pertama untuk diteliti. Sebelumnya terdapat penelitian dengan permasalahan serupa yang dilakukan oleh mahasiswa Univesitas Brawijaya yaitu Dani Nurmanto, dkk. Alat yang dirancang merupakan alat pemandu jamaah haji tersesat via GPS (Global Positioning System) yang diberi nama Muhajji Finder[1].. Teknologi GPS dalam performa kinerjanya dipengaruhi oleh kondisi cuaca, memiliki ketergantungan dengan satelit sehingga membutuhkan waktu recovery yang lama dan tidak cukup efektif apabila digunakan di dalam bangunan dikarenakan terhalang oleh tembok atau atap

2.2 RFID Reader Reader adalah alat yang berfungsi membaca data dari RFID. Reader bekerja dengan cara mengirim sebuah sinyal dengan gelombang tertentu yang berfungsi mengaktifkan tag sehingga tag mengirim data melalui Radio Frequency (RF). 2.3 RFID Tag Tag sering disebut juga transponder atau transceiver. Dalam tag ini berisi antena untuk menangkap sinyal dari reader. Data output serial terdiri -1-

Makalah Proyek Akhir 2010/2011 Jurusan Teknik Telekomunikasi – Politeknik Elektronika Negeri Surabaya

dari 9 bit header, 40 bit data, 14 bit parity dan sebuah bit stop. Format data seperti pada gambar 1.

Gambar 4. Sinyal hasil modulasi PSK Encoding Tag akan terus mengirim string asalkan memiliki daya. Pada penelitian ini digunakan tag dengan ID 2600213A19. Bentuk sinyak sesuai skema Manchester Encoding seperti gambar 5.

Gambar 1. Format pengiriman data tag RFID Sebuah tag RFID dapat mengirimkan datanya dengan menggunakan modulasi pada sisi reader. Ada tiga skema modulasi yang sering digunakan, diantaranya :  Manchester Encoding  Biphase Encoding  PSK Encoding

Gambar 5. Sinyal skema Manchester Encoding tag 2600213A19 2.4 AT Command untuk Komunikasi dengan SMS AT-Command adalah perintah yang dapat diberikan kepada handphone atau GSM/CDMA modem untuk melakukan sesuatu hal, termasuk untuk mengirim dan menerima SMS. AT command tiap-tiap SMS device bisa berbeda-beda, tapi pada dasarnya sama.

 Skema Manchester Encoding Dengan Manchester encoding sebuah tag akan menghasilkan transisi tingkat di tengah-tengah periode bit. Transisi dari bit rendah (0) ke bit tinggi (1) direpresentasikan sebagai logic 1. Sedangkan dari transisi bit tinggi (1) ke bit rendah (0) direpresentasikan sebagai logic 0. Gambar 2 menjelaskan tentang skema manchester encoding.

2.5 Komunikasi Serial RS232 Dikenal dua cara komunikasi data secara serial, yaitu komunikasi data serial sinkron dan asinkron. Pada komunikasi data serial sinkron, clock dikirimkan secara bersama-sama dengan data serial, sedangkan pada komunikasi data serial asinkron, clock tidak dikirimkan bersama data serial, tetapi dibangkitkan secara sendirisendiri baik pada sisi pengirim (transmitter) maupun pada sisi penerima (receiver)[6]. Ada dua hal pokok yang diatur standar RS232, yaitu bentuk sinyal dan level tegangan yang dipakai dan penentuan jenis sinyal dan konektor yang dipakai, serta susunan sinyal pada kakikaki di konektor. Kaki-kaki port serial seperti gambar 6.

Gambar 2. Sinyal hasil modulasi Manchester Encoding  Biphase Encoding Skema Biphase encoding memodulasi medan RF sehingga terdapat transisi pada awal setiap bit batas. Logika 0 memiliki transisi tengah priode bit, sedangkan logika 1 memiliki transisi tidak selama periode bit keseluruan. Skema biphase encoding seperti gambar 3.

Gambar 3. Sinyal hasil modulasi Biphase Encoding Gambar 6. Kaki port serial jenis male

 PSK Encoding Dengan PSK (Phase Shift Keying) encoding dilakukan modulasi sehingga terdapat transisi data pada setiap clock periode. Ketika terjadi pergeseran fase direpresentasikan logika 0. Sedangkan logika 1 diinterpretasikan bila tidak ada perubahan fase pada batas bit[5]. Sinyal hasil modulasi PSK encoding seperti pada gambar 4.

3. PERENCANAAN SISTEM

Pada bagian ini akan dibahas tentang perencanaan perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software) dari sistem yang akan dibuat. Konsep dasar perencanaan makalah ini adalah pembuatan prototype penentu posisi jamaah haji tersesat secara otomatis menggunakan teknologi RFID dan SMS gateway. Gambaran sistem secara umum dapat dilihat pada gambar 5. objek yang dibahas pada buku ini adalah perancangan infrastruktur RFID untuk manajemen jamaah haji di tanah suci. Pokok bahasan buku ini pada gambar 7 ditunjukkan pada garis putus-putus. -2-

Makalah Proyek Akhir 2010/2011 Jurusan Teknik Telekomunikasi – Politeknik Elektronika Negeri Surabaya

Gambar 7. Diagram alur cara kerja sistem

3.1 Alat dan Bahan Alat dan bahan yang dibutuhkan meliputi perangkat keras dan perangkat lunak. Perangkat keas yang dibutuhkan diantaranya power supply, mikrokontroler ATmega 162, EEPROM serial AT24C256, Tag RFID GK4001, RFID reader ER8062, RFID reader EM9918, GSM modem Wavecom Fastrack Supeme 10 dan LCD 16x2. Pada makalah ini digunakan perangkat lunak CodeVisionAVR untuk melakukan kompilasi program sebelum di-download ke chip mikrokontroler ATmega 162. CodeVisionAVR merupakan software C-cross compiler, dimana program dapat ditulis menggunakan bahasa-C. 3.2 Perancangan Sistem Apabila seorang jamaah haji merasa tersesat atau tertinggal dari rombongannya maka jamaah haji tersebut mencari tiang atau bagian bangunan yang terdapat tanda berwarna orange (selanjutnya akan disebut node). Setelah itu jamaah haji mendekatkan perangkat identitas yang dibawanya pada node, sehingga petugas sektor mengetahui pada node tersebut terdapat jamaah haji tersesat. Kemudian petugas sektor menjemput jamaah haji tersesat tersebut dan mengantarkannya menuju mahktab mereka. Perangkat yang dibawa jamaah haji adalah tags RFID. Perangkat ini berisi ID yang difungsikan sebagai identitas jamaah haji. Tags RFID yang digunakan berupa perangkat pasif sehingga tidak memerlukan catu daya. Perangkat node merupakan integrasi RFID reader, mikrokontroler, LCD dan GSM modem. Blok diagram perangkat node seperti terlihat pada gambar 8.

Gambar 9. Flowchart perancangan sistem

Selanjutnya petugas sektor berupaya untuk menjemput jamaah haji bersangkutan. Apabila jamaah haji lupa alamat pemondokannya maka petugas sektor dapat melakukan akses jamaah untuk mendapatkan informasi tempat pemondokan. Setelah itu petugas sektor melakukan konfirmasi penemuan untuk meng-update status jamaah haji pada sisi server dari status tersesat menjadi ditemukan. Untuk mendukung perancangan sistem seperti diatas maka dipelukan integrasi antara perangkat keras dan perangkat lunak. Blok diagram perancangan software seperti pada gambar 10.

Gambar 8. Blok diagram perangkat node

Flowchart perancangan sistem yang dibuat seperti gambar 9.

-3-

Makalah Proyek Akhir 2010/2011 Jurusan Teknik Telekomunikasi – Politeknik Elektronika Negeri Surabaya

Gambar 13. Tampilan test pembacaan RFID reader pada LCD

4.2.2 Pengiriman ID jamaah haji ke server menggunakan SMS gateway dan pembacaan SMS dari server oleh mikrokontroler Saat ID jamaah terbaca oleh reader maka data tersebut dikirim menuju ke server menggunakan SMS gateway sebagai informasi bahwa jamaah haji tersebut dalam kondisi tersesat. Untuk mengirim SMS ke server, maka mikrokontroler tinggal mengirim perintah AT+CMGS dengan diikuti no handphone server. Pada makalahini pengiriman ID jamaah tersesat dilakukan multiplexing, yaitu setiap satu kali pengiriman dikirim lima ID jamaah sekaligus. Pembacaan SMS dilakukan dengan mengirim perintah AT+CMGR=1 ke GSM modem secara serial. Setelah itu dilakukan parsing untuk mendapat data SMS yang diinginkan. Sebelum dilakukan pengiriman dan pembacaan SMS, dilakukan inisialisasi SMS terlebih dahulu.

Gambar 10. Blok diagram perancangan software 4. IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN

Pada ini akan dijelaskan tentang pembuatan sistem mulai dari pembuatan perangkat keras dan perangkat lunak serta dilakukan beberapa pengujian. 4.1 Pembuatan Perangkat Keras 4.1.1 Rangkaian mikrokontroler ATmega 162 Rangkaian mikrokontroler digunakan untuk mengatur semua kegiatan pada sistem ini. Mulai menerima masukan RFID reader, menerima SMS dari server dan mengolahnya untuk ditampilkan pada LCD. Selain itu juga mengirim SMS secara otomatis ke server. Rangkaian minimum sistem ATmega 162 seperti gambar 11.

4.3 Pengujian Sistem 4.3.1 Pengujian jarak pembacaan masing-masing tag terhadap RFID reader Pengujian dibagi menjadi dua tahap yaitu dengan memposisikan tag secara horizontal dengan RFID reader dan memposisikan vertikal terhadap RFID reader. Pada pengujian ini digunakan RFID reader ER8062 dengan tag yang mempunyai ID 2600C33364. Dari hasil pengujian pembacaan tag pada posisi horizontal dan vertikal yang diperoleh dapat disajikan seperti pada gambar 14. Gambar 11. Rangkaian minimum sistem ATmega 162

4.2 Pembuatan Perangkat Lunak 4.2.1 Pembuatan sistem pembacaan tags dan halaman admin Pada sistem ini masukan berasal dari RFID reader. Saat jamaah haji mendekatkan tags RFID-nya pada reader, maka reader secara otomatis akan membaca ID pada tags dan mengirimkannya ke mikrokontroler menggunakan komunikasi serial. Selanjutnya dilakukan pengecekan ID yang terbaca dengan ID petugas sektor yang tersimpan pada memori eksternal EEPROM. Apabila sesuai maka ditampilkan halaman admin untuk melakukan akses jamaah atu konfirmasi penemuan seperti gambar 12. Sedangkan apabila ID jamaah tidak sesuai maka ID jamah dikirim ke server sebagai jamaah tersesat seperti gambar 13.

Gambar 14. Grafik perbandingan hasil pengujian pembacaan tag pada posisi horizontal dan vertikal Berdasarkan grafik di atas untuk mendapatkan jarak pembacaan paling maksimal dilakukan pembacaan pada bagian depan dan posisi RFID tag horizontal atau sejajar dengan permukaan RFID reader. 4.3.2 Pengujian sensitifitas pembacaan RFID reader Pengujian sensitifias pembacaan RFID reader dilakukan dengan meletakkan penghalang antara RFID reader dengan tags RFID pada saat proses pembacaan. Penghalang yang digunakan terbuat dari material kaca, kertas, kain, karton dan besi. Selain itu juga dilakukan

Gambar 12. Halaman admin petugas sektor

-4-

Makalah Proyek Akhir 2010/2011 Jurusan Teknik Telekomunikasi – Politeknik Elektronika Negeri Surabaya

perubaan jarak pembacaan tags RFID. Hasil pengujian jarak maksimal sensitifitas RFID reader untuk masingmasing penghalang disajikan seperti pada grafik gambar 15.

pengiriman informasi tersesat dan konfirmasi penemuan dibuat grafik seperti gambar 17.

Gambar 17. Grafik perbandingan waktu delay pengiriman informasi tersesat dan konfirmasi Gambar 15. Grafik jarak pembacaan RFID reader pada berbagai penghalang

Berdasarkan gambar grafik di atas dapat dikatan bahwa waktu delay yang diperlukan saat pengiriman informasi tersesat dan konfirmasi penemuan untuk sampai ke petugas sektor, ketua regu dan ketua kloter nilainya saling mendekati. Terjadi perbedaan nilai delay karena pengaruh traffic dari operator yang digunakan pada saat itu.

Berdasarkan hasil pengujian dapat dikatakan bahwa jenis material penghalang mempengaruhi radius pembacaan reader karena menghalangi gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh reader. Jarak maksimal sensitifitas RFID reader pada kondisi tanpa halangan sekitar 10,5 cm, penghalang kaca 10 cm, kertas 9,5 cm, kain 9 cm, karton 9 cm, dan penghalang berbahan besi 0 cm.

4.3.5 Pengujian delay pengaruh multiplexing saat pengiriman pesan dari node ke server Proses multiplexing digunakan untuk mengptimalisasi pengiriman pesan dar node ke server. Multiplexing yang dilakukan terdapat beberapa macam diantaranya multiplexing satu ID, dua ID, tiga ID, empat ID dan lima ID yang digunakan saat pengiriman pesan informasi tersesat, akses alamat makhtab jamaah dan konfirmasi penemuan. Ketiga pesan tersebut dikirim saat jamaah haji mendekatkan ID nya pada RFID reader. Data ID disimpan sementara pada mikrokontroler dan akan dikirim setelah timer mencapai 20 detik. Jumlah ID maksimal yang dapat disimpan pada mikrokontroler sebanyak lima buah. Meskipun data ID yang tersimpan belum mencapai lima dan waktu timer sudah mencapai 20 detik maka informasi tersebut langsung dikirim ke server. Karena proses pengiriman informasi tersesat bersifat interrupt setelah timer mencapai 20 detik. Grafik perbandingan delay pada masing-masing multiplexing sepert pada gambar 18.

4.3.3 Pengujian sinyal data tag RFID Pengujian dilakukan untuk mengamati sinyal hasil pembacaan RFID reader untuk beberapa data tag RFID yang berbeda-beda. Pada pengujian digunakan tag RFID dua puluh buah, RFID reader dan osilloscope. Hasil tampilan sinyal pembacaan RFID reader seperti pada gambar 16.

Gambar 16. Sinyal data tag RFID 2600213A19 Berdasarkan tampilan sinyal gambar 15 menunjukkan hasil pembacaan untuk ID 2600213A19. Setiap sinyal hasil pembacaan terdapat bagian header 00000000 pada bagian depan sinyal. 4.3.4 Pengujian delay pengiriman informasi tersesat dan konfirmasi penemuan untukregu berbeda Pengujian integrasi pengiriman informasi tersesat dan konfirmasi penemuan dari node ke server akan didapatkan nilai delay propagasi saat mulai pembacaan ID jamaah tersesat pada node sampai pesan tersebut diterima oleh petugas sektor, ketua kloter dan ketua regu yang sebelumya melalui server. Pada pengujian ini digunakan multiplexing dua ID jamaah yang memiliki ketua regu yang sama. Untuk membandingkan delay propagasi saat

Gambar 18. Grafik perbandingan delay multiplexing saat pengiriman informasi tersesat, akses jamaah dan konfirmasi penemuan

-5-

Makalah Proyek Akhir 2010/2011 Jurusan Teknik Telekomunikasi – Politeknik Elektronika Negeri Surabaya

Sesuai grafik gambar 17 waktu delay pengiriman informasi tersesat, akses data jamaah dan konfirmasi penemuan berkisar 34-35 detik. Nilai delay tidak dipengaruhi jumlah ID yang dikirim saat proses multiplexing karena pengiriman informasi tersesat berdasarkan nilai timer 20 detik. Terjadi perubahan nilai dipengaruhi dari kondisi trafik jaringan pada saat itu.

bertambahnya nilai bandwidth. Sedangkan delay pengaksesan peta hampir sama untuk setiap bandwith. Karena pengaksesannya tergantung dari bandwidth proxy yang digunakan. Pada sistem ini waktu yang diperlukan untuk menemukan jamaah haji tersesat sekitar 1 menit 45 detik. Waktu ini merupakan penjumlahan waktu rata-rata pengiriman informasi tersesat, akses data jamaah dan konfirmasi penemuan.

4.3.6 Pengujian perbandingan delay pengiriman informasi tersesat dari node ke server sampai menuju petugas sektor, ketua kloter dan ketua regu sama dan berbeda Saat jamaah haji tersesat, informasi dikirim ke petugas sektor, ketua regu dan ketua kloter. Beberapa jamaah haji tersesat dimungkinkan berada dalam satu regu atau kloter. Sehingga ketua regu dan kloter yang sama mendapatkan pesan informasi lebih dari satu jamaah tersesat dalam waktu bersamaan. Perbandingan delay penerimaan pesan informasi tersesat saat ketua regu sama dan berbeda seperti pada grafik gambar 19.

6. DAFTAR PUSTAKA [1] Media Indonesia.”Membantu Haji Menuju Mabrur”.No.10137/Tahun XXXIX.Edisi Selasa 28 Oktober 2008. [2] Stacey Anne M. Clamosa(2008). ”MicrocontrollerBased GPS and GSM Human Tracking System for NAIA Aircraft Movement Area”. ECE Student Forum. De La Salle University, Manila. Philippines. [3] Yi-Wei Ma(2010).” RFID-Based Positioning System for Telematics Location-Aware Applications”. Springer Science Business Media, LLC. [4] United States Government Accountability Office.Information Security: Radio Frequency IdentificationTechnology in the Federal Government.2005. [5] EM4100 Protocol description. http://www.apdanglia.org.uk/em4001protocl. html.2011. [6] Paul Bates, P.Eng,”Practical Digital And Data Communications With LSI Applications”.United States of America: Prentice-Hall, Inc.1987

Gambar 19. Grafik perbandingan delay penerimaan pesan tersesat pada ketua regu sama dan berbeda Berdasarkan grafik gambar 18, apabila dibandingkan nilai delay yang didapatkan untuk ketua regu yang sama dan ketua regu berbeda terjadi perbedaan nilai delay yang cukup besar saat penerimaan pesan tersesat untuk jamaah kedua baik pada sisi ketua regu dan ketua kloter, yaitu sekitar 3-4 detik. Hal ini terjadi karena adanya antrian pembacaan pesan masuk pada handphone ketua regu dan ketua kloter. 5. KESIMPULAN Berdasarkan analisa hasil pengukuran dapat disimpulkan bahwa jenis material penghalang mempengaruhi radius pembacaan reader. Untuk mendapatkan jarak pembacaan paling maksimal dilakukan pembacaan pada bagian depan dan posisi RFID tag horizontal atau sejajar dengan permukaan RFID reader.Waktu delay yang diperlukan saat pengiriman informasi tersesat dan konfirmasi penemuan untuk sampai ke petugas sektor, ketua regu dan ketua kloter nilainya saling mendekati. Terjadi perbedaan nilai delay karena pengaruh traffic dari operator yang digunakan pada saat itu. Nilai delay yang didapatkan untuk ketua regu yang sama dan ketua regu berbeda terjadi perbedaan nilai delay sekitar 3-4 detik. Hal ini terjadi karena adanya antrian pembacaan pesan masuk pada handphone ketua regu dan ketua kloter. Waktu delay pengaksesan halaman indeks website dan database semakin menurun dengan -6-