Yudistira Eka Putra ( )

ANALISIS PERFORMANSI JARINGAN PADA SISTEM PEMBAYARAN TOL ELEKTRONIK BERBASIS RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION (RFID)

Yudistira Eka Putra (2206 100 073) Dosen Pembimbing: Dr.Ir.Achmad Affandi, DEA Jurusan Teknik Elektro – Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember

LATAR BELAKANG  Pertumbuhan jumlah kendaraan di Indonesia  764.710 unit mobil terjual sepanjang 2010  Solusi kemacetan di kota-kota besar  jalan tol  Memperlancar lalu lintas di daerah berkembang  Meningkatkan pelayanan distribusi barang dan jasa  Penghematan biaya operasi kendaraan (BOK) bagi pengguna jalan tol  Membantu perkembangan wilayah & peningkatan ekonomi

LATAR BELAKANG Profil Jalan Tol di Indonesia  51 ruas tol  32 ruas Tol Trans Jawa (1.099,08 Km), 19 ruas Tol Non Trans Jawa (335,84 Km)  Terjadi peningkatan volume kendaraan yang melintas tiap harinya  2.366.137 kendaraan/hari (2008), 2.510.411 kendaraan/hari (2009)  Sistem pelayanan konvensional  transaksi tunai / karcis langganan tol

 Proses pelaporan pendapatan tol secara manual  potensi fraud / human error

PERUMUSAN MASALAH  Rancangan arsitektur sistem pembayaran tol elektronik?  Analisis performansi jaringan:    

Waktu Pelayanan Transaksi Throughput Delay Packet Loss

 Konfigurasi jaringan  minimum system requirements?

BATASAN PERMASALAHAN  Perangkat RFID yang digunakan:  reader Pegasus PF-5210 (freq 433,9 MHz, polarisasi 360˚)  active-tag Pegasus PF-300 (radius 3-15 meter)

 Perangkat lunak yang digunakan:  rancang bangun user interface menggunakan Visual Basic 6.0  rancang bangun basis data menggunakan SQL Server 2000  network analyzer tools menggunakan Colasoft Capsa 6.9

 Pengujian dilakukan antara client-server melalui Wide Area Network (internet) dengan memanfaatkan koneksi ADSL (di sisi server) dan GPRS (di sisi client)  Pengukuran dibatasi hanya pada TCP packet  Dilakukan bandwidth shaping pada koneksi modem di sisi client

TUJUAN DAN MANFAAT  Desain perangkat yang paling efisien  low cost, high performance  Mengukur batas performansi jaringan & kebutuhan minimum sistem  Improvement sistem pelayanan tol:  mengurangi antrian di gerbang tol  mencegah potensi fraud / human error  memudahkan pelacakan kendaraan

METODOLOGI PENELITIAN     

Pemodelan Sistem Perancangan Purwarupa Sistem Analisa dan Pengukuran Pengujian Sistem Sintesis dan Penarikan Kesimpulan

Diagram Alir Pengerjaan Tugas Akhir

TINJAUAN PUSTAKA Radio Frequency Identification  Automatic Identification (Auto-ID)  Memanfaatkan medium radiowave  Terdiri atas 3 komponen utama:  tag/transponder  reader/interrogator  controller/host

Kartu Tol

RFID Tag

TINJAUAN PUSTAKA RFID: Keunggulan

TINJAUAN PUSTAKA RFID: Prinsip Kerja

Informasi yang tersimpan dalam chip RFID akan terkirim/terbaca setelah tag-antenna menerima pancaran gelombang elektromagnetik dari reader. RFID Reader akan mengolah message yang diterima untuk diteruskan ke host computer.

TINJAUAN PUSTAKA Electronic Toll Collection

ETC  sistem pelayanan transaksi secara otomatis kepada pengguna jalan tol Reader diletakkan sebelum gerbang tol, akan membaca tag yang tertempel di kaca mobil pelanggan. Sistem secara otomatis mendebet saldo pelanggan.

TINJAUAN PUSTAKA ETC: Komponen Sistem 







Automatic Vehicle Identification  menentukan identitas dari kendaraan yang lewat memanfaatkan tag RFID Automatic Vehicle Classification  mengklasifikasikan kelas & biaya tol tiap kendaraan Control Center Management  mengelola akun pengguna, menyimpan transaksi tol, pembayaran tagihan, dll Violation Enforcement System  fungsi pengawasan dan pencegahan pelanggaran

TINJAUAN PUSTAKA ETC: Keunggulan  Kendaraan tidak perlu berhenti  efisiensi waktu transaksi, meningkatkan kapasitas pelayanan  Tanpa uang tunai  aman & nyaman  Tanpa tiket/kartu tol  efisiensi biaya  Akurat  menghilangkan potensi human error/fraud  Tanpa petugas ticketing  efisiensi SDM  Reliable  mampu bekerja 24-jam  Memudahkan pelaporan transaksi  realtime, semua data tersimpan di database  Vehicle tracking  pengenalan identitas kendaraan (golongan, plat nomor, pemilik, dll), pelacakan posisi kendaraan, speed trap

PERANCANGAN & PENGUJIAN Kebutuhan Sistem  Menangani proses transaksi secara otomatis (menggantikan sistem manual)  Klasifikasi/penggolongan kendaraan secara otomatis  Menangani pelanggaran transaksi  Menyimpan catatan transaksi dari setiap gerbang tol  Pelaporan keuangan (pendapatan tol) secara realtime  Mencatat data volume lalu lintas kendaraan  Memungkinkan interkoneksi antar operator jalan tol  Built-in security control  Database untuk menampung customer list  Integrasi sistem yang saling terhubung lewat WAN  Local server sebagai backup

PERANCANGAN & PENGUJIAN Arsitektur Sistem 





Central Coordination Service (CCS)  pelayanan sentral tol; fungsi kontrol, monitoring, dan database Toll Plaza Management Service (TPMS)  fungsi pelaporan transaksi, operasional dan pengawasan ruas tol Lane Management Service (LMS)  pelayanan gerbang tol; terbagi atas:  

Alat Transaksi  mencatat transaksi & identitas kendaraan (AVI) Alat Kontrol  sensor untuk mendeteksi klasifikasi kendaraan (AVC) dan pengawasan pelanggaran (VES)

PERANCANGAN & PENGUJIAN Arsitektur Perangkat Lunak

flowchart transaksi pada gerbang masuk

flowchart transaksi pada gerbang keluar

PERANCANGAN & PENGUJIAN Arsitektur Perangkat Keras  Arsitektur Fisik:  Peralatan Tol Gardu  Plaza Computer System (PCS)  Operational Computer System (OCS)

 Arsitektur Jaringan Komunikasi:  Local Area Network (LAN)  Wide Area Network (WAN)

PERANCANGAN & PENGUJIAN Arsitektur Jaringan Komunikasi

PERANCANGAN & PENGUJIAN Platform Pengujian

 Pengujian Waktu Pelayanan Transaksi  Pengujian Performansi Jaringan  Throughput  average bps  Delay  class-3, ≤400ms (ITU-T Y.1541)  Packet Loss  ≤1×10–3

PENGUJIAN & ANALISIS Waktu Pelayanan Transaksi

Sistem Tol Elektronik Sistem Tol Konvensional Studi kasus ruas tol dalam kota Surabaya (Waru-Perak) gol-I @ 2.500

PENGUJIAN & ANALISIS Performansi Jaringan - Throughput  Throughput pada jaringan 2G (EDGE) Throughtput @ 2G (EDGE) 7.00 5.88

6.00 5.00

Throughput (Kbps)

1

4.00 3.28

2

3.00 2.00

3 1.67

1.00 0.00 1

2 Jumlah Tag

3

PENGUJIAN & ANALISIS Performansi Jaringan - Throughput  Throughput pada jaringan 3G (HSDPA) Throughput @ 3G (HSDPA) 10.00 9.00 8.00 7.00

128 Kbps

6.00

384 Kbps

Throughput 5.00 (Kbps)

512 Kbps 1 Mbps

4.00

2 Mbps

3.00

3.6 Mbps

2.00 1.00 0.00 1

2 Jumlah Tag

3

PENGUJIAN & ANALISIS Performansi Jaringan - Delay  Delay pada jaringan 2G (EDGE) Delay @ 2G (EDGE) 400.00 360.88 350.00 300.00 250.00 1

197.47

Delay (ms) 200.00

2 147.67

150.00 100.00 50.00 0.00 1

2 Jumlah Tag

3

3

PENGUJIAN & ANALISIS Performansi Jaringan - Delay  Delay pada jaringan 3G (HSDPA) Delay @ 3G (HSDPA) 350.00 300.00 250.00

128 Kbps 384 Kbps

200.00

512 Kbps

Delay (ms)

1 Mbps

150.00

2 Mbps 3.6 Mbps

100.00 50.00 0.00 1

2 Jumlah Tag

3

PENGUJIAN & ANALISIS Performansi Jaringan – Packet Loss  Packet loss pada jaringan 2G (EDGE) Packet Loss @ 2G (EDGE)

1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 1

Packet Loss (%) 0.50

2

0.40

3

0.30 0.20 0.10

0.00

0.00

0.00

0.00 1

2 Jumlah Tag

3

PENGUJIAN & ANALISIS Performansi Jaringan – Packet Loss  Packet loss pada jaringan 3G (HSDPA) Packet Loss @ 3G

1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 1

Packet Loss (%) 0.50

2

0.40

3

0.30 0.20 0.10

0.00

0.00

0.00

0.00 1

2 Jumlah Tag

3

KESIMPULAN 





Tugas akhir ini berhasil menyempurnakan sistem pembayaran tol elektronik berbasis RFID yang telah dirancang sebelumnya, dimana koneksi antara client dan server dapat dilakukan melalui jaringan WAN (internet). Dengan menggunakan sistem pembayaran tol elektronik berbasis RFID, dihasilkan waktu pelayanan transaksi yang lebih efisien dibandingkan sistem pembayaran tol konvensional (di bawah 2 detik). Tidak diperlukan spesifikasi jaringan yang tinggi sebagai media koneksi antar client-server, dimana ujicoba sukses dilakukan dengan koneksi ADSL di sisi server dan GPRS (2G) di sisi client.

SARAN  



Operator sebaiknya mempertimbangkan untuk segera mengimplementasikan sistem pembayaran elektronik di ruas jalan tol yang dikelolanya. Pengujian sistem dalam tugas akhir ini dilakukan terbatas pada skala laboratorium saja. Oleh karena itu, untuk penelitian selanjutnya, hendaknya dilakukan pada jaringan yang lebih besar yang melibatkan banyak PC dan banyak reader/tag. Perlu diadakan penelitian lebih lanjut khususnya yang berkaitan dengan hal-hal berikut ini.   

Mekanisme pengamanan (security) sistem. Standarisasi sistem pembayaran tol elektronik di Indonesia. Regulasi tentang penggunaan alat transaksi / pembayaran elektronik di jalan tol.

SEKIAN DAN TERIMA KASIH

LAMPIRAN Site Plan Jalan Tol Trans Jawa

LAMPIRAN Volume Lalu Lintas Harian Rata-Rata

LAMPIRAN Klasifikasi Kendaraan

    

Gol. I : kendaraan ringan (sedan, jeep, minibus, station wagon, pick-up), bus sedang, bus besar Gol. II : truk 2 sumbu, truk engkel, colt diesel Gol. III : truk 3 sumbu Gol. IV : truk 4 sumbu, truk gandeng Gol. V : truk >5 sumbu

LAMPIRAN QoS - Throughput Throughput  kecepatan (rate) transfer data efektif, yang diukur dalam bps. Throughput merupakan jumlah total kedatangan paket IP sukses yang diamati di tempat pengukuran pada destination selama interval waktu tertentu dibagi oleh durasi interval waktu tersebut (sama dengan, jumlah pengiriman paket IP sukses per service-second). Berikut adalah perhitungan rumus dalam mencari nilai throughput:

LAMPIRAN QoS - Delay Delay (latency)  total waktu tunda suatu paket yang diakibatkan oleh proses transmisi dari satu titik ke titik lain yang menjadi tujuannya. Delay dapat dipengaruhi oleh jarak, media fisik, kongesti, atau juga waktu proses yang lama. Standar delay:

LAMPIRAN QoS – Queuing Delay  Queuing delay  delay akibat kongesti (menumpuknya paket di buffer menunggu untuk dilayani/di-forward)  Banyaknya node switch/router juga dapat menambah queuing delay

LAMPIRAN QoS – Queuing Delay

LAMPIRAN QoS – Packet Loss Packet loss  parameter yang menggambarkan perbandingan jumlah paket IP yang hilang dengan seluruh paket IP yang dikirimkan antara source dan destination. Salah satu penyebab packet loss adalah antrian yang melebihi kapasitas buffer pada setiap node, dan hal ini berpengaruh pada semua aplikasi karena retransmisi akan mengurangi efisiensi jaringan secara keseluruhan meskipun jumlah bandwidth cukup tersedia untuk aplikasi-aplikasi tersebut.

LAMPIRAN ITU-T Y.1541

LAMPIRAN ITU-T Y.1541

LAMPIRAN Pengukuran 3 Tag Terhubung RFID tag 3

RFID tag 2

RFID tag 1

RFID Reader

Diagram Alir Skenario Pengukuran Mulai

Desain Arsitektur dan Spesifikasi Perangkat

Instalasi Software/Driver + Konfigurasi Jaringan

Bandwidth Shaping / Jumlah Tag

Capture Data

Ubah Parameter

Analisis Hasil Pengukuran

Selesai

LAMPIRAN Testbed Pengujian



Perangkat RFID:  



Middleware PC:  



reader  Pegasus PF-5210 (433,9 MHz) active-tag  Pegasus PFH-300 server  Core2Duo 2.13 GHz, 2 GB RAM, 250 GB HDD client  Pentium Dual Core 1.6 GHz, 1 GB RAM, 80 GB HDD

Modem:  

server  Linksys AM300 ADSL (512 Kbps downlink, 128 Kbps uplink) client  Sierra Wireless Aircard 875, UMTS-HSDPA 850/1900/2100 MHz, GPRS-EDGE 850/900/1800/1900 MHz (3.6 Mbps downlink, 384 Kbps uplink)

LAMPIRAN Software & Tools  Sistem operasi:  Server: Windows XP Professional SP 3  Client: Windows XP Media Center Edition SP 3  Database Management System (DBMS):  Microsoft SQL Server 2000  Development tool:  Modeling: Powerbase dan Microsoft Office Visio 2007  Programming: Visual Basic 6.0  Driver:  Prolific USB-to-Serial Comm Port  Network analyzer tool:  Colasoft Capsa 6.9 Enterprise Edition  Net Limiter 3 Pro

LAMPIRAN Konfigurasi Comm Port     

Bits per second Data bits Parity Stop bits Flow control

: : : : :

4800 8 none 1 none

LAMPIRAN Konfigurasi Jaringan

LAMPIRAN Konfigurasi Modem

LAMPIRAN Bandwidth Shaping

Setting: 2G (EDGE), 3G – 128 Kbps, 3G – 384 Kbps, 3G – 512 Kbps, 3G – 1 Mbps, 3G – 2 Mbps,3G – 3.6 Mbps

LAMPIRAN Capture Data

DAFTAR PUSTAKA 1. 2. 3. 4.

5.

6.

Lahiri S. RFID Sourcebook. New Jersey: Prentice Hall; 2005. Komunitas RFID Indonesia [online]. 2010 May [cited 2010 Nov 15]; Available from URL: http://rfidindonesia.net/ Finkenzeller K. RFID Handbook: Fundamentals and Applications in Contactless Smart Cards and Identification. 2nd Edition. London: John Wiley & Sons; 2003. ____________. Road Transport and Traffic Telematics-Electronic Fee Collection (EFC)-System Architecture for Vehicle Related Transport Services. A Draft Malaysian Standard 2003 June 1; 17573(1):27-30. Sodikin. Kajian Masalah Antrian pada Sistem Pengumpulan Tol Konvensional terhadap Rancangan Sistem Pengumpulan Tol Elektronik [master thesis]. Semarang: Universitas Diponegoro; 2006. International Telecommunication Union. Network Performance Objectives for IP-Based Service. ITU-T Recommendation Y.1541 2006 Feb; A(8):8-12. Available from URL: http://www.itu.int/itut/publications, April 2010.