STUDI DAN IMPLEMENTASI MOBILE POSITIONING PADA LAYANAN BERBASIS LOKASI STUDI KASUS MUSLIM PRAYER TIME

STUDI DAN IMPLEMENTASI MOBILE POSITIONING PADA LAYANAN BERBASIS LOKASI STUDI KASUS MUSLIM PRAYER TIME

LAPORAN TUGAS AKHIR

Disusun sebagai syarat kelulusan tingkat sarjana

oleh: Lukman Hakim / 13503114

PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA SEKOLAH TEKNIK ELEKTRO DAN INFORMATIKA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2007

Lembar Pengesahan Program Studi Teknik Informatika STUDI DAN IMPLEMENTASI MOBILE POSITIONING PADA LAYANAN BERBASIS LOKASI STUDI KASUS MUSLIM PRAYER TIME

Tugas Akhir Program Studi Sarjana Teknik Informatika ITB

Oleh Lukman Hakim / 13503114

Telah disetujui dan disahkan sebagai laporan Tugas Akhir di Bandung, pada tanggal 1 Oktober 2007

Pembimbing

Yani Widyani, S.T., M.T. NIP 132164562 ii

RINGKASAN Pada Tugas Akhir ini dibangun aplikasi Muslim Prayer Time untuk memberikan layanan informasi waktu sholat dan lokasi masjid terdekat serta alarm waktu sholat. Ketiga layanan tersebut termasuk kategori layanan berbasis lokasi. Layanan berbasis lokasi adalah layanan penyediaan informasi yang dapat diakses dari perangkat mobile melalui suatu jaringan dengan memanfaatkan penggunaan informasi lokasi perangkat mobile. Implementasi layanan berbasis lokasi yang efektif membutuhkan pertimbangan pemilihan teknologi mobile positioning berdasarkan performansinya, biayanya dan implementasinya pada jaringan GSM, GPRS, dan UMTS. Pada Tugas Akhir ini akan membahas tentang evaluasi teknologi mobile positioning dan rekomendasi penerapannya pada aplikasi layanan berbasis lokasi. Berdasarkan pada perbandingan beberapa teknologi mobile positioning, yaitu Cell ID, EOTD, OTDOA, A-GPS dan hibrid, teknologi yang sesuai diterapkan pada aplikasi muslim prayer time adalah teknologi Cell ID dengan pertimbangan akurasi posisi teknologi ini mencapai 500m sampai 20km yang cukup untuk menentukan waktu shalat dan lokasi masjid terdekat. Cell id merupakan salah satu informasi yang terdapat pada sinyal BTS. Untuk mendapatkan Cell ID, aplikasi ini menggunakan bahasa pemrograman Python yang menyediakan library untuk mendukung perolehan Cell ID. Aplikasi yang dibangun ini diberi nama “Praylook”. Dalam membangun aplikasi ini, dilakukan terlebih dahulu analisis domain masalah terkait perbandingan teknologi mobile positioning, kebutuhan aplikasi berbasis lokasi dan kebutuhan teknologi mobile positioning untuk aplikasi Muslim Prayer Time. Selanjutnya, dilakukan analisis, perancangan, implementasi, dan pengujian aplikasi. Dalam melakukan pembangunan aplikasi, digunakan metodologi unified process. “Praylook” mengadopsi arsitektur client server. Aplikasi ini diimplementasikan sebagai aplikasi berbasis dekstop dengan menggunakan bahasa pemrograman python pada sisi client. Sedangkan pada sisi server, diimplementasikan sebagai aplikasi berbasis web dengan menggunakan bahasa pemrograman PHP. Berdasarkan hasil pengujian, “Praylook” telah memenuhi spesifikasi kebutuhan dan dapat berjalan sesuai skenario yang direncanakan. Aplikasi “Praylook” dikembangkan pada jaringan GSM. Untuk mendapatkan layanan masjid terdekat yang lebih cepat, aplikasi ini dapat dikembangkan lebih lanjut pada jaringan 3G. Kata kunci : layanan berbasis lokasi, Muslim Prayer Time, teknologi mobile positioning, Cell ID, python, GSM.

iii

KATA PENGANTAR Puji syukur Penulis panjatkan ke hadirat Allah Yang Maha Esa sehingga berkat rahmat-Nya, Penulis dapat melaksanakan Tugas Akhir serta dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir sesuai waktu yang telah ditentukan. Laporan ini disusun sebagai syarat kelulusan tingkat sarjana.

Pada kesempatan ini, Penulis juga ingin mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah memberikan bantuan dan bimbingan selama pelaksanaan tugas akhir dan penyusunan laporan tugas akhir. Ucapan terima kasih disampaikan kepada: 1. Ibu Yani Widyani, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing yang telah membimbing dan memberikan masukan selama pelaksanaan tugas akhir. 2. Ibu Henny Yusnita Zubir, B.S., M.T. selaku dosen penguji pada seminar, pra sidang dan sidang tugas akhir. 3. Bapak Riza Satria Perdana, S.T., M.T. selaku dosen penguji pada proposal dan sidang tugas akhir. 4. Ibu Nur Ulfa Maulidevi selaku dosen mata kuliah IF40Z2 Tugas Akhir 2. 5. Bapak Ade, Ibu Nurhayati, dan Bapak Rasidi serta pegawai tata usaha Program Studi Teknik Informatika ITB. 6. Aulia Rahma Amin yang telah memberikan bantuan untuk penyediaan database. 7. Keluarga Penulis yang selalu memberikan dukungan moriil bagi Penulis. 8. Semua pihak yang telah membantu Penulis yang tidak dapat disebutkan satu per satu. Akhir kata, disadari masih terdapat kekurangan dalam laporan tugas akhir ini. Untuk itu, diharapkan kritik dan saran dari pembaca. Terima kasih.

Oktober 2007

Penulis

iv

DAFTAR ISI Lembar Pengesahan Program Studi Teknik Informatika.......................................................... ii RINGKASAN .......................................................................................................................... iii KATA PENGANTAR.............................................................................................................. iv DAFTAR ISI ..............................................................................................................................v DAFTAR GAMBAR............................................................................................................... vii DAFTAR TABEL .................................................................................................................. viii DAFTAR ISTILAH.................................................................................................................. ix DAFTAR SIMBOL .................................................................................................................. xi BAB I PENDAHULUAN .......................................................................................................I-1 1.1 Latar Belakang .......................................................................................................I-1 1.2 Rumusan Masalah ..................................................................................................I-1 1.3 Tujuan ....................................................................................................................I-2 1.4 Batasan Masalah ....................................................................................................I-2 1.5 Metodologi .............................................................................................................I-2 1.6 Sistematika Pembahasan ........................................................................................I-3 BAB II DASAR TEORI.........................................................................................................II-1 2.1 Sistem Telekomunikasi .........................................................................................II-1 2.2 Layanan Berbasis Lokasi ......................................................................................II-3 2.2.1 Komponen Layanan Berbasis Lokasi ...............................................................II-3 2.2.2 Klasifikasi Layanan Berbasis Lokasi................................................................II-4 2.3 Teknologi Mobile Positioning...............................................................................II-5 2.3.1 Arsitektur Sistem Mobile Positioning...............................................................II-5 2.3.2 Metode Mobile Positioning ..............................................................................II-6 2.3.2.1 Cell ID......................................................................................................II-6 2.3.2.2 E-OTD......................................................................................................II-7 2.3.2.3 OTDOA....................................................................................................II-8 2.3.2.4 A-GPS ......................................................................................................II-9 2.3.2.5 Hibrid .....................................................................................................II-10 2.3.3 Metode Pembanding Teknologi Mobile Positioning ......................................II-12 2.3.3.1 Performansi ............................................................................................II-12 2.3.3.2 Implementasi..........................................................................................II-12 2.3.3.3 Biaya dan Return on Investment ............................................................II-12 2.4 Algoritma Waktu Shalat......................................................................................II-14 BAB III ANALISIS DAN PERANCANGAN..................................................................... III-1 3.1 Metodologi Pembangunan Perangkat Lunak ...................................................... III-1 3.2 Analisis Domain Masalah ................................................................................... III-1 3.2.1 Perbandingan Teknologi Mobile Positioning ................................................. III-1 3.2.1.1 Perbandingan Teknologi Mobile Positioning Berdasarkan Performansinya. III-2 3.2.1.2 Perbandingan Teknologi Mobile Positioning Berdasarkan Implementasinya....................................................................................................... III-3 3.2.1.3 Perbandingan Teknologi Mobile Positioning Berdasarkan Biayanya.... III-5 3.2.2 Kebutuhan Aplikasi Berbasis Lokasi.............................................................. III-6 3.2.3 Analisis Kebutuhan Teknologi Mobile Positioning untuk Aplikasi Muslim Prayer Time .................................................................................................................. III-7 3.2.3.1 Karakteristik Waktu Sholat .................................................................... III-7 3.2.3.2 Kebutuhan Aplikasi Muslim Prayer Time.............................................. III-8 3.2.4 Teknologi Mobile Positioning untuk Aplikasi Muslim Prayer Time.............. III-9 3.2.5 Cara Mendapatkan Cell ID ............................................................................. III-9 3.3 Analisis Perangkat Lunak ................................................................................. III-11

v

3.3.1 Deskripsi Perangkat Lunak........................................................................... III-11 3.3.2 Analisis Kebutuhan Perangkat Lunak........................................................... III-11 3.3.3 Batasan Perangkat Lunak ............................................................................. III-12 3.3.4 Pemodelan Perangkat Lunak ........................................................................ III-12 3.3.4.1 Pemodelan Fungsionalitas.................................................................... III-13 3.3.4.2 Pemodelan Interaksi Elemen................................................................ III-14 3.3.4.3 Pemodelan Kelas Potensial .................................................................. III-15 3.4 Perancangan Perangkat Lunak .......................................................................... III-16 3.4.1 Perancangan Subsistem ................................................................................ III-17 3.4.2 Identifikasi Kelas Perancangan..................................................................... III-17 3.4.3 Perancangan Representasi Persisten Kelas Entity......................................... III-18 3.4.4 Perancangan Antarmuka ............................................................................... III-19 3.4.5 Deployment Diagram.................................................................................... III-20 BAB IV IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN ................................................................. IV-1 4.1 Implementasi....................................................................................................... IV-1 4.1.1 Lingkungan Implementasi .............................................................................. IV-1 4.1.2 Batasan Implementasi ..................................................................................... IV-1 4.1.3 Tahapan Implementasi.................................................................................... IV-2 4.1.4 Hasil Implementasi Kelas ............................................................................... IV-2 4.2 Pengujian............................................................................................................. IV-4 4.2.1 Lingkungan Pengujian .................................................................................... IV-4 4.2.2 Rencana Pengujian.......................................................................................... IV-4 4.2.3 Hasil dan Evaluasi Pengujian ......................................................................... IV-5 BAB V Penutup..................................................................................................................... V-1 5.1 Kesimpulan .......................................................................................................... V-1 5.2 Saran .................................................................................................................... V-1 DAFTAR REFERENSI............................................................................................................ xi DAFTAR PUSTAKA.............................................................................................................. xii LAMPIRAN A ACUAN TEKNIS ........................................................................................ A-1

vi

DAFTAR GAMBAR Gambar II-1 Komponen-komponen dasar layanan berbasis lokasi [STE06] .........................II-4 Gambar II-2 Elemen Dasar Sistem Penentuan Posisi pada Jaringan GSM/GPRS [MAR03] II-5 Gambar II-3 Elemen Dasar Sistem Penentuan Posisi pada Jaringan UMTS [MAR03] .........II-5 Gambar II-4 Cell Identity dengan Seluruh Cakupan Sel [MAL03] .......................................II-7 Gambar II-5 Cell Identity dengan Tiga Sektor Sel [MAL03] ................................................II-7 Gambar II-6 Cell Identity dengan Timing Advance [MAL03] ..............................................II-7 Gambar II-7 Cell Identity dengan Tiga Sektor Sel dan Timing Advance [MAL03]..............II-7 Gambar II-8 Arsitektur Positioning E-OTD [MAL03] ..........................................................II-8 Gambar II-9 Arsitektur Teknologi OTDOA[BIR99] .............................................................II-9 Gambar II-10 Arsitektur A-GPS [MAL03] ..........................................................................II-10 Gambar II-11 Operasi Hibrid [MAR03]...............................................................................II-11 Gambar III-1 Informasi Sinyal BTS [LEI05] ..................................................................... III-10 Gambar III-2 Gambaran Umum Sistem ............................................................................. III-11 Gambar III-3 Diagram Use Case Aplikasi ......................................................................... III-13 Gambar III-4 Sequence diagram Layanan Waktu Sholat................................................... III-14 Gambar III-5 Sequence diagram Layanan Masjid terdekat................................................ III-15 Gambar III-6 Sequence diagram Alarm ............................................................................. III-15 Gambar III-7 Diagram Paket Aplikasi "PrayLook"............................................................ III-16 Gambar III-8 Diagram Kelas dalam Paket LayananMobile Tahap perancangan.............. III-18 Gambar III-9 Diagram Kelas dalam Paket LayananServer Tahap Perancangan................ III-18 Gambar III-10. Informasi Jadwal Waktu Sholat ................................................................ III-19 Gambar III-11. Informasi Masjid Terdekat ........................................................................ III-19 Gambar III-12 Deployment Diagram Aplikasi "PrayLook"............................................... III-20 Gambar IV-1 Tampilan Halaman Utama "PrayLook" ......................................................... IV-3 Gambar IV-2 Tampilan Informasi Jadwal Sholat................................................................. IV-3 Gambar IV-3 Tampilan Informasi Masjid Terdekat............................................................. IV-3

vii

DAFTAR TABEL Tabel II-1 Jenis Pengukuran Performansi [MAR03]............................................................II-13 Tabel II-2 Jenis Pengukuran Implementasi [MAR03] .........................................................II-13 Tabel II-3 Jenis Pengukuran biaya [MAR03].......................................................................II-14 Tabel III-1 Keterhubungan fase, aktivitas, dan deilverables dalam Pembangunan Kakas... III-1 Tabel III-2 Rangkuman Perbandingan Mobile Positioning Posisi Berdasarkan Performansinya .............................................................................................................................................. III-3 Tabel III-3 Rangkuman Perbandingan Mobile Positioning Posisi Berdasarkan Implementasinya .................................................................................................................. III-4 Tabel III-4 Rangkuman Perbandingan Teknologi Mobile Positioning Berdasarkan Biayanya .............................................................................................................................................. III-6 Tabel III-5 Performansi, Implementasi, dan biaya aplikasi Muslim Prayer Time................ III-8 Tabel III-6 Kelas Analisis Aplikasi "PrayLook" ................................................................ III-16 Tabel III-7 Kelas Perancangan Aplikasi "PrayLook"......................................................... III-17 Tabel III-8 Representasi Persisten Kelas Entity ................................................................. III-19 Tabel IV-1 Hasil Implementasi Kelas Aplikasi “Praylook”................................................. IV-2

viii

DAFTAR ISTILAH Istilah A-GPS

Akronim Assisted GPS, Aided GPS atau shortened version of Wireless Assisted GPS

AOA

Angle of Arrival

BTS

Cell ID

Base Transceiver Station Code Division Multiple Access Cell-IDentification

DGPS

Differential GPS

E-OTD

Enhanced Observed Time Difference

GMLC

Gateway Mobile Location Center GSM Packet Radio System Global Positioning System

CDMA

GPRS GPS Hybrid

IPDL

LS

Idle Period Down Link Location Measurement Unit Location Server

MS

Mobile Station

LMU

Penjelasan / Padanan Kata Istilah ini memiliki minimal tiga pengertian, yaitu : 1. Assisted GPS, yaitu teknologi yang memanfaatkan GPS dalam menentukan posisi berdimensi tiga (koordinat garis bujur, garis lintang dan ketinggian) dan asisten khusus (server) yang berguna untuk mengurangi start time dan memperbaiki sensitivity. Tugas akhir ini menggunakan definisi ini. 2. Kombinasi teknologi GPS konvensional dengan teknologi lainnya (teknologi ini membantu GPS ketika tidak dapat beroperasi). Tugas akhir ini tidak menggunakan definisi ini. Kombinasi teknologi mobile positioning diistilahkan dengan teknologi hibrid. 3. Autonomous GPS. Tugas akhir ini juga tidak menggunakan definisi ini. Teknologi mobile positioning berdasarkan sudut kedatangan sinyal dari handset ke antenna arrays khusus yang dipasang pada BTS. Untuk menentukan posisi handset diperlukan minimal dua pengukuran AOA pada BTS yang berbeda kemudian diperbandingkan kedua hasil tersebut. Stasiun penerima sinyal pada infrastruktur komunikasi wireless Teknologi komunikasi wireless digital yang memiliki kapasitas jaringan tinggi Teknologi mobile positioning berdasarkan lokasi BTS. Untuk memperbaiki akurasi teknologi ini, pada jaringan GSM, teknologi ini dikombinasikan dengan pengukuran TA sedangkan pada jaringan UMTS, teknologi ini dikombinasikan dengan pengukuran RTT. Teknik perbaikan akurasi pada teknologi GPS dengan cara menghilangkan error pada penghitungan hasil posisinya. Teknologi mobile positioning berdimensi dua berdasarkan waktu kedatangan sinyal dari MS ke beberapa base station yang berbeda. Salah satu elemen infrastruktur pada sistem 2G, 2.5G dan 3G yang berfungsi meyediakan informasi lokasi. Sistem komunikasi GSM melalui paket radio Teknologi mobile positioning berdimensi tiga berdasarkan jarak handset terhadap satelit GPS. Kombinasi beberapa teknologi penentuan lokasi yang berbeda. Tugas akhir ini mengartikan hibrid sebagai kombinasi teknologi A-GPS dengan teknologi mobile positioning lainnya. Teknik pensinyalan yang digunakan pada E-OTD untuk mengatasi masalah near-far pada sistem UMTS. Perangkat yang digunakan E-OTD dalam membantu menentukan waktu yang presisi pada jaringan asyncronous. Software yang berfungsi untuk menghitung posisi handset atau menyimpan data yang dibutuhkan pengguna. Fungsi software ini berbeda-beda tergantung teknologi mobile positioning yang digunakan. Misalnya A-GPS LS artinya software yang mendukung A-GPS dalam penyimpanan data lokasi dan penghitungan akhir posisi handset. Istilah yang digunakan pada jaringan GSM dan GPRS yang berarti handset milik pengguna atau terminal wireless.

ix

MS-Assisted

MS-Based

MSC

Mobile Switching Center

Multipath fingerprint

Node B P-range

Pseudorange

RTT

Round Trip Time

SAS

TA

Stand-Alone Assisted GPS SMLC Serving GPRS Support Node Serving Mobile Location Server Serving Network Radio Controller Timing Advance

TU TOA

Timinig Unit Time of Arrival

SGSN SMLC SNRC

Trilateration

UE

User Equipment

UL-TOA

Uplink TOA

UMTS

Universal Mobile Telecommunications Systems Wideband CDMA Yield

WCDMA Yield

Istilah yang digunakan pada implementasi A-GPS yang berarti suatu mode operasi yang MS mengirimkan data yang dibutuhkan dalam penentuan lokasi ke location server untuk diproses lanjut hingga didapatkan posisi handset sebenarnya. Istilah yang digunakan pada implementasi A-GPS yang berarti suatu mode operasi yang MS mendapatkan data dari location server untuk dihitung posisi MS tersebut. Pusat switching hub pada jaringan wireless 2G, 2.5G, dan 3G. Teknologi mobile positioning yang menggunakan basis data kompleks berisi gambar-gambar sinyal komunikasi atau fingerprint yang unik pada setiap lokasi yang dilalui pengguna. Perkiraan lokasi handset didapatkan dengan cara membandingkan sinyal handset dengan data fingerprint . Istilah base station pada jaringan 3G Pengukuran jarak yang diperoleh dari penurunan rumus waktu dan kecepatan. Waktu tersebut adalah waktu perjalanan yang dibutuhkan sinyal mulai dari MS menuju base station dengan kecepatan tetap. Teknik yang menggunakan waktu untuk menentukan jarak antara MS dan base station. Waktu tersebut adalah waktu perjalanan yang dibutuhkan sinyal mulai dari MS menuju base station dengan kecepatan tetap. Node jaringan UMTS yang bertugas mengoperasikan software LS yang dibutuhkan A-GPS Node pada sistem jaringan 2.5G dan 3G yang bertugas melayani dukungan data pada struktur utama Node jaringan GSM/GPRS yang bertugas mengoperasikan software LS. Node jaringan UMTS yang bertugas mengoperasikan software LS. Teknik timing pada jaringan GSM untuk membantu menentukan jarak perkiraan antara MS dan base station. Unit timing yang sangat diperlukan pada jaringan asyncronous. Teknik penentuan lokasi berdimensi dua dengan cara membandingkan waktu kedatangan sinyal MS pada beberapa base station yang berbeda. Teknik penentuan lokasi dengan cara menentukan titik perpotongan beberapa garis hiperbola yang dibentuk antara BTS dan handset Istilah lain handset atau terminal wireless, khusus pada jaringan UMTS Teknologi mobile positioning dengan cara memonitor burst pada tiga BTS (minimal) dan menghitung waktu kedatangannya pada BTS tersebut. Waktu kedatangan tersebut dapat digunakan untuk menentukan posisi handset. UMTS merupakan generasi ketiga (3G), evolusi dari sistem 2G/2.5G dengan berbasis teknologi wideband CDMA (WCDMA). UMTS biasanya disinonimkan dengan WCDMA Standar ITM-2000 CDMA yang dikembangkan oleh 3GPP Persentase kesuksesan penghitungan posisi dibandingkan dengan semua usaha penghitungan posisi. Kesuksesan ini ditentukan oleh kriteria kualitas tertentu. Misalnya Yield 100% artinya semua usaha penghitungan posisi mencapai kriteria kualitas yang diinginkan. Yield 50% artinya hanya satu dari dua usaha penghitungan posisi yang sukses.

x

DAFTAR SIMBOL Simbol Diagram Use Case

Penjelasan Aktor, merepresentasikan seseorang atau sesuatu yang berinteraksi dengan sistem yang akan dibangun. Use case, merepresentasikan fungsionalitas dari sistem yang akan dibangun.

Keterhubungan, merepresentasikan keterhubungan antar use cases atau antara aktor dengan use case, dimana aktor tertentu dapat memanfaatkan fungsionalitas tertentu dari sistem yang akan dibangun. Generalisasi, merepresentasikan apakah suatu use case merupakan turunan dari use case lain atau suatu aktor merupakan turunan dari aktor lain. Diagram Sequence Aktor, merepresentasikan seseorang atau sesuatu yang berinteraksi dengan sistem yang akan dibangun. <> <<entity>> <>

Kelas boundary, menangani komunikasi antara sistem dengan pengguna atau sistem lain. Kelas entity, merefleksikan suatu entitas nyata di dunia nyata atau suatu kelas yang dibutuhkan untuk melakukan tugas tertentu di dalam sistem. Kelas control, mengoordinasikan kejadian yang dibutuhkan untuk merealisasikan perilaku tertentu dalam suatu use case. Pemanggilan fungsi pada objek lain. Pemanggilan fungsi di dalam objek. Pengembalian nilai sebagai hasil dari pemanggilan fungsi.

Diagram Kelas Paket. Merepresentasikan kumpulan paket atau kelas. Dapat diisi dengan nama paket. <> <<entity>> <>

Kelas boundary, menangani komunikasi antara sistem dengan pengguna atau sistem lain. Kelas entity, merefleksikan suatu entitas nyata di dunia nyata atau suatu kelas yang dibutuhkan untuk melakukan tugas tertentu di dalam sistem. Kelas control, mengoordinasikan kejadian yang dibutuhkan untuk merealisasikan perilaku tertentu dalam suatu use case. Dependency, menyatakan keterhubungan antar paket atau antar kelas.

Diagram Deployment Node, dapat berupa komputer atau alat yang memiliki kemampuan pemrosesan sendiri. Menyatakan keterhubungan antar node.

xi