Makalah MPI Faris Fix

8/18/2019 Makalah MPI Faris Fix

1/29

Sistem Komunikasi dan Keamanan Kereta Api

Menggunakan Teknologi GPS

(Global Positioning System) dan GSM-R

PROPOSAL TGAS AK!"R

OL#! $

%AR"S A%"% AL-%AR&

'''*'+,

RSA. T#K."K #L#KTRO

%AKLTAS T#K."K

."/#RS"TAS SR"0"A1A

2'


2/29

Abstrak

Kereta api merupakan alat transportasi utama karena kemampuannya mengangkut

penumpang dalam jumlah besar. Di Indonesia, kecelakaan kereta api masih sering terjadi,

dengan salah satu penyebabnya adalah peralatan pensinyalan yang mengalami gangguan.

Penelitian ini bermaksud membuat system pensinyalan untuk transportasi kereta api dengan

memvisualisasikan posisi kereta api di layar komputer dengan Global Positioning system

(GPS melalui S!S.

Penelitian ini akan diujicobakan pada jalur kereta api "ampung # Palembang dengan

kereta api. Dengan memba$a GPS pada kereta api yang sedang berjalan, pada koordinat

geogra%i setiap stasiun yang dile$ati, sistem berhasil mengirimkan in%ormasi melalui sms ke

sistem yang ada di stasiun, dan sistem di stasiun berhasil memvisualisasikan posisi kereta api.

Koordinat stasiun sepanjang "ampung # Palembang teridenti%ikasi antara &')*&+.)) sampai

-'/#0'/ "intang Selatan dan antara 12'*&.&3 sampai 12'/#12-'4 bujur barat.

Dengan kondisi ini, penelitian ini, posisi kereta api dapat divisualisasikan di layar

komputer, dan mengakti%kan sistem pensinyalan dengan menyalakan lampu sinyal kereta api

sesuai dengan kondisi lalu lintas yang ada. 5asil penelitian ini dapat diintegrasikan dengan

sistem pensinyalan relay yang sekarang dipergunakan.


3/29

676 I

Pendahuluan

"3 Latar 4elakang

Sejak jaman penjajah 6elanda hingga sekarang ini, kereta api merupakan alat

transportasi darat yang sangat dominan dan diandalkan di Indonesia, hal ini karena si%at

masalnya yaitu satu rangkaian kereta api dengan satu lokomoti% dapat menarik sekitar 12

gerbong, jika kapasitas setiap gerbongnya 42 penumpang, maka dalam satu kali perjalanan

mampu mengangkut kurang lebih 422 penumpang. Dengan %ungsinya ini menjadikan kereta

api sebagai sarana angkutan dengan biaya murah dan terjangkau oleh masyarakat. Pengguna

kereta api menjangkau berbagai kalangan mulai dari kalangan atas, menengah maupun

ba$ah, hal ini karena beberapa variasi tipe pelayanan mulai dari kelas ekonomi, eksekuti%

dan bisnis.

6erdasarkan data yang ada penumpang kereta api di Indonesia selalu mengalami kenaikan

dari

tahun ke tahun.

Data dari Departemen Perhubungan yang menunjukkan bah$a jumlah pengguna transportasi

kereta api mengalami peningkatan yang cukup berarti. Peningkatan jumlah penumpang kereta

api seperti ini belum diiringi dengan peningkatan pelayanan dan keselamatan berupa sistem

komunikasi dan keamanan bagi pengguna transportasi ini. Saat ini dibutuhkan sistem

teknologi in%ormasi yang lebih modern dan mengacu pada konsep digital. GPS (Global

Positioning System adalah sistem satelit navigasi dan penentuan posisi yang dimiliki dan

dikelola oleh 7merika Serikat. Sistem ini didesain untuk memberikan posisi dan kecepatan

tiga dimensi serta in%ormasi mengenai $aktu, secara kontinyu di seluruh dunia tanpa

bergantung $aktu dan cuaca, bagi banyak orang secara simultan.


4/29

GPS sudah banyak digunakan orang di seluruh dunia dalam berbagai bidang aplikasi

yang menuntut in%ormasi tentang posisi, kecepatan, percepatan ataupun $aktu yang teliti.

GPS dapat memberikan in%ormasi posisi dengan ketelitian bervariasi dari beberapa millimeter

(orde nol sampai dengan puluhan meter. 5ingga saat ini GPS merupakan sistem satelit

navigasi yang paling populer dan paling banyak diaplikasikan di dunia, baik di darat, laut,

udara, maupun angkasa. Disamping aplikasi#aplikasi militer, bidang#bidang aplikasi GPS

yang cukup banyak saat ini antara lain meliputi survai pemetaan, geodinamika, geodesi,

geologi, geo%isik, transportasi dan navigasi, pemantauan de%ormasi, pertanian, kehutanan, dan

bahkan juga bidang olahraga dan rekreasi.

Di Indonesia sendiri penggunaan GPS sudah dimulai sejak beberapa tahun yang lalu

dan terus berkembang sampai saat ini baik dalam volume maupun jenis aplikasinya dan

digabungkan dengan teknologi GS!#8. Karena dari sekian ta$aran teknologi, GS!#8

(global system %or mobile telecommunication rail$ay menjadi sebuah pilihan yang

menarik. Dimana dengan menggunakan sistem persinyalan GS!#8 kecepatan kereta api bisa

sampai 22km9 jam. !an%aat GS! 8 cukup luas, terbukti aplikasi ini banyak diadopsi oleh

perusahaan kereta api di :ropa Dengan menggunakan teknologi GS!#8 diharapkan sistem

kerja kereta api di Indonesia bisa lebih optimal, dan angka kecelakaan kereta api di Indonesia

bisa berkurang.

"32 Perumusan Masala5

!engingat luasnya pembahasan mengenai GPS dan GS!#8 ada beberapa yang menjadi

perumusan masalahnya, yaitu;

1. Pengertian dan penggunaan GPS (Global Positioning System

&. Pengertian dan bentuk arsitektur GS!

-. Perencanaan sistem kerja GS!#8 dan GPS (Global Positioning System


5/29

"3 Pembatasan Masala5

!engingat luasnya pembahasan mengenai Keamanan Kereta 7pi !enggunakan ">7=

Pada bab ini menguraikan latar belakang masalah, perumusan masalah, tujuan

penelitian serta sistematika penulisan.


6/29

676 II; 7= P>S


7/29

676 II


8/29

segmen pengguna. Segmen sistem kontrol adalah otak dari GPS, yang bertugas mengatur

semua satelit GPS yang ada agar ber%ungsi sebagaiman mestinya. Pihak 7merika Serikat

mengoperasikan sistem ini dari Sistem Kontrol >tama di Calcon 7ir Corce 6ase di olorado

Springs. Segmen sistem kontrol ini juga termasuk stasiun monitor yang berlokasi menyebar

di seluruh dunia.

Segmen satelit adalah satelit GPS yang mengorbit di angkasa sebagai stasiun radio.

Satelit GPS tersebut dilengkapi antena untuk mengirim dan menerima sinyal gelombang,

yang selanjutnya dipancarkan ke bumi dan diterima oleh receiver E receiver GPS yang ada di

bumi dan dapat digunakan untuk menentukan in%ormasi posisi, kecepatan dan $aktu.

Konstelasi standar dari satelit GPS terdiri dari & satelit yang menempati 0 bidang orbit.

Satelit GPS mengelilingi bumi9mengorbit & kali dalam sehari pada ketinggian F &2.222 km di

atas permukaan bumi. Pada setiap $aktu paling sedikit satelit dapat kita amati di setiap

lokasi di

permukaan bumi. 5al ini memungkinkan bagi pengguna GPS untuk dapat menghitung posisi

mereka di permukaan bumi.

Segmen pengguna adalah para pengguna satelit GPS dalam hal ini receiver GPS yang

dapat menerima dan memproses sinyal yang dipancarkan oleh satelit GPS. 8eceiver GPS

yang dijual di pasaran saat ini cukup bervariasi baik dari segi jenis, merk, harga ketelitian

yang diberikan, berat, ukuran maupun bentuknya. 7da beberapa cara yang dapat digunakan

untuk mengklasi%ikasikan receiver GPS, yaitu antara lain berdasar %ungsi, data yang direkam,

jumlah kanal ataupun penggunaannya (Seeber, 1))-. 8eceiver GPS untuk penentuan posisi

dapat dibedakan menjadi tipe navigasi, tipe pemetaan, dan tipe geodetic. 8eceiver GPS tipe

navigasi yang sering juga disebut tipe genggam (handheld receiver mempunyai ketelitian

yang lebih rendah dibandingkan tipe pemetaan dan geodetik (sampai orde 12 m E 122 m.

8eceiver tipe pemetaan dapat memberikan ketelitian posisi hingga orde 1 m E m.


9/29

Sedangkan receiver tipe geodetic adalah tipe yang paling dapat memberikan ketelitian posisi

yang lebih tinggi hingga orde mm. (Seeber,G, 1))-.

""3332 Penentuan Posisi dengan Sinyal GPS

dasarnya sinyal GPS dapat dibagi atas - komponen yaitu pengin%ormasian jarak

(kode yang berupa kode P dan kode 97, pengin%ormasian posisi satelit (navigation

message, dan gelombang pemba$a (carrier beat phase (7bidin, 5.B, &22+

7da dua besaran dasar yang dapat diperoleh dalam pengamatan menggunakan satelit

GPS yaitu pseudorange dan carrier beat phase. 6esaran dasar tersebut digunakan untuk

menghitung jarak dari receiver ke satelit GPS. ?arak yang diperoleh dapat digunakan untuk

menghitung posisi receiver. Pseudorange adalah jarak hasil hitungan oleh receiver GPS dari

data ukuran $aktu rambat sinyal satelit ke receiver. Pengukurannya dilakukan receiver

dengan

membandingkan kode yang diterima dari satelit dengan replika kode yang di%ormulasikan

dalam receiver. aktu yang digunakan untuk mengimpitkan kedua kode tersebut adalah

$aktu yang diperlukan oleh kode tersebut untuk menempuh jarak dari satelit ke pengamat

(7bidin,5.B, &22+.

""3323 9ara Ker6a Pesa:at Penerima GPS

Satelit GPS secara umum memancarkan dua macam sinyal gelombang micro yaitu;

H "1 dengan %rekuensi 1+.& !h yang memba$a pesan navigasi dan sinyal kode SPS

(Standard Positioning Service.

H "& dengan %rekuensi 1&&+.02 !h yang digunakan untuk mengukur keterlambatan pada

lapisan ionos%ir dengan menggunakan penerima PPS (Precise Positioning Service.


10/29

oleh sebuah satelit GPS. Ketiga macam kode binari itu adalah sebagai berkut;

H !odulasi kode 97 (oarse 7cJuisition pada %ase "1. Kode 97 ini dikirim secara

berulang

setiap 1 !h P8= (Pseudo 8andom =oise. Kode 97 P8= ini berbeda untuk setiap satelit

GPS yang merupakan identi%ikasi untuk satelit tersebut. !odulasi kode 97 ini yang

digunakan sebagai dasar untuk penggunaan GPS pada masyarakat sipil.

H !odulasi kode P (Pricise pada kedua sinyal "1 dan "&. Kode P ini sangat panjang sampai

+ hari pada 12 !h P8=. Pada penggunaan 7nti#Spoo%ing (7S, kode P ini dienkripsi

kedalam

kode untuk setiap channel penerima dan digunakan untuk keperluan pemakai tertentu saja

dengan cryptographic#key. Kode P( ini menjadi dasar penggunaan pada PPS (Precise

Positioning Service.

H !odulasi kode "1# 97 setiap 2 !h termasuk mengenai orbit satelit, koreksi $aktu dan

sistem parameter lainnya.

Pesa$at penerima GPS menggunakan sinyal satelit untuk melakukan triangulasi

posisi

yang hendak ditentukan dengan cara mengukur lama perjalanan $aktu sinyal dikirimkan dari

satelit, kemudian mengalikannya dengan kecepatan cahaya untuk menentukan secara tepat

berapa jauh pesa$at penerima GPS dari setiap satelit. Dengan mengunci sinyal yang

ditransmit

oleh satelit minumum - sinyal dari satelit yang berbeda, pesa$at penerima GPS dapat

menghitung posisi tetap sebuah titik yaitu posisi "intang dan 6ujur bumi ("atitude L

"ongitude

atau sering disebut dengan &D %iM. Penguncian sinyal satelit yang keempat membuat pesa$at

penerima GPS dapat menghitung posisi ketinggian titik tersebut terhadap muka laut rata#rata


11/29

(!ean Sea 9"evel atau disebut -D %iM dan keadaan ini yang ideal untuk melakukan navigasi.

""333 GPS Re7ie8er A'; Ty7o #le7troni7s

GPS 712-+ dari


12/29

ISDN

CSPDN

PSPDN

PSTN

BTS

MSC/VLR

BSC

BTS

BTS

BSC

BTS

HLR/AuC EIR

OMP-B

OMP-S

OMP-B Tb-B OMP-B OMP-S OMP-SSS

PLMN

• @peration and !aintanance Sub System (@!S

MSC

BSC

BTS/BSC

BTS

BTS

XCDR

BTS

BTS

B TS B as e T rans cei ver SystemB SC B as e Stati on Control ler BSS Base Station SystemMS C Mobi le Swi tchi ng System

XCDR Transcoder

BTS/BSC/XCDR

8SS SSS

""323232 S:it75ing Sub System (SSS)

6er%ungsi ;


13/29

NMC

OMC

MSC

VLR

EIR

EC IWF

XCDR

BSC

BTS

PSTN

HLR

AUC

ME

SIM

Network Switchin S!"te#

O$er%tion %n&M%inten%nce S!"te#

BSS

MS

• !engatur komunikasi antar pelanggan GS!

• !engatur komunikasi pelanggan GS! dengan net$ork lain

•

Database untuk komunikasi pelanggan dan mobiliti manajemen


14/29

SNInterworking

Funtion !I"F#

LT$

LT$%#

LT$

LT$

CCNC

CP

LT$%#

Cungsi ;

• !anajemen seluruh panggilan

• Inter%ace antara system GS! dengan jaringan lain (ISD=, PS


15/29

""32332 !ome Lo7ation Register (!LR)

Cungsi;

• Sebagai master database !S

• !emberikan data pelanggan yang dibutuhkan ke A"8

• !emberikan in%ormasi routing !S

Database !S dibagi menjadi dua jenis, yaitu ;

Data semi permanent, yang berkaitan dengan !S;

I!SI (International !S Identity

!SISD=

Suplementary Services

Data


16/29

7uthenti%ication data (sets o% 87=D, S8:S L Kc

Data tambahan (misalnya >G

""3233* #"R (#=uipment "dentity Register)

:I8 merupakan data base permanen untuk I!:I. Data I!:I dipisahkan menjadi tiga

katagori ; $hite list, grey list, dan black list. hite list berisi data untuk approved !:(!:

diijinkan , grey list berii data untuk observed !: (!: dia$asi dan black list berisi barred

!: (!: diblock. :I8 dapat diimplementasikan secara stand alone atau menyatu dengan

5"8 (5"897u9:I8.

""3233+ Au9 (Aut5enti


17/29

resources (alokasi kanal radio, radio measurement L po$er control, mengatur proses

handover dan menangani %ungsi#%ungsi @L! 6SS.

6ase


18/29

""323+3 Mobile Station (MS)

!erupakan terminal yang dipakai oleh pelanggan untuk melakukan proses komunikasi.

=umber.

Prinsip authenti%ikasi ;

• Dilakukan berdasarkan pada kunci identitas (Ki yang diberikan kepada masing#masing

subscriber pada saat datanya dimasukkan ke 5"8

• !elakukan veri%ikasi bah$a Ki subscriber tepat sama antara Ki yang ada di pelanggan

dan Ki yang tersimpan dijaringan

•7uthenti%ikasi dilakukan oleh 7u, hasilnya disimpan di A"8

• Ki diberikan oleh operator dan bersi%at semi permanen

• I!SI diberikan oleh pabrik dan bersi%at permanen, tidak dapat dirubah oleh operator

• Sebelum operator mengggunakan %ungsi#%ungsi keamanan , !S harus dicatat di 5"8 dan

7u, sedangkan in%ormasi yang diperlukan adalah I!SI subscriber, Ki subscriber dan

algoritma yang digunakan.

""323+3 Message Ser8i7e

!essage entre (!S, yang bertanggung ja$ab terhadap pengoperasian atau

manajemen dari berita#berita yang ada. 6ila seseorang mengirim berita kepada orang lain

dengan ponselnya, maka berita ini harus mele$ati ! dari operator net$ork tersebut, dan

! ini dengan segera dapat menemukan penerima berita tersebut. ! ini menambah berita

tersebut dengan tanggal, $aktu dan nomor dari si pengirim. 7pabila ponsel penerima sedang


19/29

tidak akti%, maka ! akan menyimpan berita tersebut dan akan segera mengirimnya apabila

ponsel penerima terhubung dengan jaringan atau akti%.

""323+32 SMS (S5ort Message Ser8i7e)

Short !essage Service adalah salah satu jasa layanan dari perusahaan operator

telepon selular GS!. Dengan sarana ini maka ponsel dapat menerima dan mengirimkan

pesan pesan pendek dengan bentuk teks dengan panjang maksimal sebanyak 102 karakter

untuk al%abet latin dan +2 karakter untuk al%abet non latin, seperti ; al%abet 7rab atau ina.

7da satu hal yang sangat menarik dari layanan ini, yaitu ta$aran tari% yang relati% murah

untuk setiap kali pengiriman pesan.

Keterangan ;

H S!: (Short !essage :ntity, merupakan tempat penyimpanan dan pengiriman pesan

yang akan dikirimkan ke !S tertentu.

H S!S (Short !essage Service enter %ungsi untuk menerima pesan dari !S: dan

melakukan %or$arding ke alamat !S yang dituju.


20/29

H S!S#G!S (Gate$ay !S %or Short !essage Service, yaitu %ungsi dari !S yang

mampu menerima pesan dari S, kemudian mencari in%ormasi ruting ke 5"8,

selanjutnya mengirim ke A!S dimana pelanggan tersebut berada.

H S!S#I!!S (Internet$orking !S %or Short !essage Service, yaitu %ungsi dari

!S yang mampu mengirim pesan dari P"!= dan meneruskannya ke S.

H 5"8 dan A"8 (5ome9Aisitor "ocator register merupakan nomor yang teregistrasi

dalam !S.

H 6SS (6ase Service Station untuk melayani subscriber.

""323?3 Mikrokontroler A/R ATM#GA ,++


21/29

Salah satu pabrikan mikrokontroller yang cukup terkenal dan sudah banyak digunakan

adalah 7

Perencanaan perangkat keras yang terdiri dari bagian perangkat keras sistem, pensaklaran,

perangkat keras sistem GPS dan mikrokontroler, perangkat keras inter%acing ponsel,

perangkat lunak mikrokontroler, dan perangkat lunak visual basic. Gambar diagram blok

terdapat pada gambar &, sedangkan rangkaian perangkat keras pada Gambar -, dan .


22/29

Gambar & Prinsip Kerja 7lat

Gambar - 8angkaian !inimum System 7


23/29

Gambar 8angkaian GPS ntuk !engkoneksikan !ikrocontriller Dengan GPS


24/29

Gambar 0 8angkaian 7lat >ntuk Persinyalan GS!

Perangkat lunak dubuat dengan bahasa pemprograman untuk program di

mikrokontroler, sedangkan program di komputer dengan menggunakan bahasa

pemprograman visual basic. !ikrokontroler yang digunakan dua buah mikrokontroler 7A8

7

digunakan sebagai pengontrol utama yang dipasang pada sistem di kereta api, sedangkan

mikrokontroler 7


25/29

In%ormasi yang terdapat pada penerima GPS ada beberapa macam, pada sistem ini

in%ormasi yang diperlukan terdiri dari in%ormasi posisi koordinat, jam dan kecepatan.

In%ormasi kecepatan terdiri dari koordinat "intang dan 6ujur. In%ormasi ini diperlukan untuk

menentukan posisi kereta api dan kemudian dibandingkan dengan koordinat stasiun yang

sudah diketahui sebelumnya sehingga kereta api yang akan melintas di stasiun tertentu dapat

terdeteksi. In%ormasi jam diperlukan untuk mengetahui perkiraan jam kedatangan kereta di

stasiun berikutnya. Perkiraan jam kedatangan didasarkan pada jam kereta tersebut berangkat

menuju stasiun ditambah dengan $aktu tempuh kereta yang diketahui berdasarkan data yang

sudah ada. Sedangkan in%ormasi kecepatan diperlukan untuk mengetahui kecepatan kereta api

terutama jika ada kereta api yang berhenti (kecepatan nol km9jam pada suatu tempat tetapi

tidak pada posisi stasiun, yang kemungkinan kereta tersebut mengalami masalah atau

kerusakan.

Dari deretan data serial di GPS besaran koordinat dan jam ditandai dengan header

QGPGG7R, data setelah header tersebut adalah data koordinat dan jam. >ntuk membaca

jam maka dibaca data setelah tanda koma, sedangkan untuk membaca data latitude9lintang

dan longitude atau bujur maka setelah ketemu tanda koma dua kali kemudian dibaca karakter

nilai koordinat. Data lintang diakhiri dengan =3 atau S3, sedangkan data bujur diakhiri

dengan :3 atau 3. Data kecepatan dia$ali dengan header QA


26/29

BAB III

Meto&o'og( Penu'i)*n

"""3 enis Penelitian

Penelitian kualitati% adalah riset yang bersi%at deskripti% dan cenderung menggunakan analisis

dengan pendekatan indukti% . Proses dan makna (perspekti% subyek lebih ditonjolkan dalam

penelitian kualitati%.Sesuai dengan pengertian tersebut kami menganalisis data dengan menggunakan pendekatan

indukti%. Selain itu kami juga memberikan data data yang sesuai dengan landasan teori yang

kami gunakan. Sehingga penelitian kami dapat menjadi penelitian yang benar dan tepat."""32 0aktu dan Tempat Penelitian


27/29

Penelitian akan dilaksanakan pada tanggal & Cebuari &21 sampai selesai di kantor kereta

api Palembang, dan stasiun kertapati Palembang untuk pengujian cara kerja alat kami pada

kereta api.

"""3* Teknik Pengumpulan @ata


28/29

&. Pengiriman data koordinat posisi kereta api dengan media pengiriman S!S melalui ponsel

pada sistem pensinyalan lalu lintas kereta api pada contoh kasus jalur kereta api "ampung #

Palembang dapat diterapkan sepanjang sinyal ponsel dari provider yang dipakai cukup baik

sehingga pengiriman S!S berjalan lancar.

-. Persinyalan GS!#8 kecepatan kereta api bisa sampai 22km9 jam. !aka tingkat akurasi

data sangat kuat terhadap gangguan.

Saran

7dapun saran yang bisa disampaikan untuk pengembangan sistem ini lebih lanjut di

$aktu yang akan datang adalah sebagai berikut;

1. !engembangkan sistem $aktu nyata pada display posisi kereta api di layar komputer.

&. !engembangkan penggambaran peta jalur kereta api dengan sistem GIS

@A%TAR PSTAKA

7bidin, B7. &22+. Penentuan Posisi Dengan GPS Dan 7plikasinya. ?akarta. Pranya Paramita.

5utapea, !arlyna. &221. Simulasi Sistem Aisualisasi Posisi Kereta 7pi. >niversitas

Gadjahmada. paya 7ntisipasi


29/29

6encana 7lam dengan Pendekatan In%ormasi Spasial. &22&. Paper %orum ilmiah ikatan

surveyor Indonesia

Sunyoto, 7ndi. &22. Integrasi !odul GPS 8eceiver dan GP8S untuk Penentuan Posisi dan

?alur Pergerakan @byek 6ergerak (Studi Kasus ; Penentuan Posisi niversitas Gadjahmada.

Documents

Makalah MPI Faris Fix