Jaringan Komunikasi Data Nirkabel Multi-Channel dan Multi-Platform untuk Mendukung Intelligent Transportation System (ITS)

Ardita, Michael (2023) Jaringan Komunikasi Data Nirkabel Multi-Channel dan Multi-Platform untuk Mendukung Intelligent Transportation System (ITS). Doctoral thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 07111560010013-Disertation.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2025. Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Perkembangan teknologi telah membuat bermunculannya smart-city di berbagai negara. Salah satu komponen pendukung dari smart-city adalah Intelligent Transportation System (ITS). Salah satu bagian dari ITS yang dapat diterapkan di Indonesia saat ini adalah advanced public transportation system (APTS). APTS secara umum terdiri dari beberapa On-Board Unit – (OBU) yang terletak di dalam kendaraan umum dan traffic management system (TMC). Untuk menghasilkan jaringan komunikasi nirkabel yang handal memerlukan infrastruktur yang cukup baik dan melingkupi seluruh wilayah kota. Karena infrastruktur jaringan nirkabel privat milik pemerintah kota pada umumnya tidak tersedia secara luas, maka sistem komunikasi nirkabel lain yang dapat dipergunakan adalah jaringan selular. Masalah utama yang muncul pada komunikasi bergerak adalah fenomena kekuatan sinyal radio yang tidak selalu bagus antara BTS dengan perangkat modem bergeraknya. Kondisi ini dapat menyebabmaka pada penelitian ini diusulkan suatu protokol baru dengan reliabilitas tinggi pada komunikasi data nirkabel antara OBU dengan TMC. Metode penelitian ini dimulai dari pengukuran awal pada komunikasi nirkabel antara OBU dengan TMC dengan mempergunakan protokol yang paling umum digunakan yaitu HTTP. Langkah berikutnya adalah dengan membangun prototype APTS-ITS pada sisi OBU dan TMC. Setelah prototype tersedia, pengembangan diarahkan pada rancangan protokol baru yang dapat bekerja pada jaringan nirkabel secara multi-channel dan juga secara multi-platform apabila tersedia. Sistem multi-channel dibangun dengan menggunakan link komunikasi nirkabel melalui beberapa operator jaringan selular yang berbeda. Prototype OBU dan server TMC digunakan untuk mem-validasi hasil rancangan protokol baru yang telah dibuat. Setelah perangkat keras dan perangkat lunak pada prototype APTS sudah dibagun, langkah berikutnya adalah pengukuran unjuk kerja dari protokol baru yang telah diimplementasikan pada prototype OBU dan server TMC. Pengukuran dilakukan secara statik selama 24 jam dan juga secara bergerak pada area perkotaan pada siang hari. Hasil pengukuran awal dengan protokol HTTP pada jaringan nirkabel 3G dan 4G menunjukkan bahwa 70% paket data dari OBU dapat berhasil dikirimkan ke server TMC dalam waktu kurang dari 1 detik hingga 4 detik. Hasil pengukuran awal ini menunjukkan bahwa dengan sistem yang ada pada saat pengukuran awal masih kurang memadai untuk mendukung komunikasi data pada APTS. Pengukuran berikutnya adalah pengukuran pada sistem komunikasi dengan protokol baru berbasiskan pada user datagram protocol (UDP). Validasi terhadap protokol baru tersebut telah dilakukan pada prototype OBU yang dilengkapi dengan beberapa modem LTE untuk koneksi Internet melalui beberapa operator jaringan selular yang berbeda. Dari hasil pengukuran unjuk kerja, dengan menggunakan protokol baru didapatkan peningkatan hasil yang cukup signifikan. Laju packet-loss pada saat jam sibuk mengalami penurunan dari rata-rata sekitar 5% pada single-channel menjadi mendekati 0% dengan menggunakan multi-channel. Peningkatan delay RTT juga meningkat cukup tinggi, dari rata-rata CDF 70% pada single-channel dapat meningkat hingga 89% untuk delay RTT komunikasi sebesar 100 mili-detik. Delay RTT dari jumlah paket data yang berhasil tersampaikan dalam waktu kurang dari 1 detik meningkat dari rata-rata sekitar 96% pada single-channel, naik hingga 98.9% ketika menggunakan multi-channel.
===============================================================================================================================
Technological developments have led to the emergence of smart cities in various countries. One of the supporting components of a smart city is the Intelligent Transportation System (ITS). One part of ITS that can be implemented in Indonesia today is the advanced public transportation system (APTS). APTS generally consists of several On-Board Units – (OBU) which are located in public transportation and traffic management systems (TMC). To produce a reliable wireless communication network requires infrastructure that is quite good and covers all areas of the city. Since the private wireless network infrastructure belonging to the city government is generally not widely available, another wireless communication system that can be used is a cellular network. The main problem that arises in mobile communication is the phenomenon of radio signal strength which is not always good between BTS and mobile modem devices. This condition can cause this research to propose a new protocol with high reliability in wireless data communication between OBU and TMC. This research method starts from an initial measurement of wireless communication between OBU and TMC by using the most commonly used protocol, namely HTTP. The next step is to build an APTS-ITS prototype on the OBU and TMC sides. Once the prototype is available, development is directed towards designing a new protocol that can work on a multi-channel wireless network and also on a multi-platform basis if available. Multi-channel systems are built using wireless communication links through several different cellular network operators. The OBU prototype and TMC server are used to validate the results of the new protocol design that has been made. After the hardware and software on the APTS prototype have been built, the next step is to measure the performance of the new protocol that has been implemented on the OBU prototype and TMC server. Measurements are carried out statically for 24 hours and also move around urban areas during the day. nitial measurement results with the HTTP protocol on 3G and 4G wireless networks show that 70% of data packets from OBU can be successfully sent to the TMC server in less than 1 second to 4 seconds. The results of this initial measurement indicate that the existing system at the time of the initial measurement was still inadequate to support data communication on APTS. The next measurement is a measurement on the communication system with a new protocol based on the user datagram protocol (UDP). Validation of the new protocol has been carried out on the OBU prototype which is equipped with several LTE modems for Internet connection through several different cellular network operators. From the results of performance measurements, using the new protocol obtained a significant increase in results. The packet-loss rate during peak hours has decreased from an average of around 5% on single-channel to close to 0% on multi-channel. The increase in RTT delay has also increased quite significantly, from an average CDF of 70% on a single-channel to an increase of up to 89% for a communication RTT delay of 100 milliseconds. The RTT delay of the number of data packets successfully delivered in less than 1 second increased from an average of around 96% on single-channel, up to 98.9% when using multi-channel.

Item Type:	Thesis (Doctoral)
Uncontrolled Keywords:	smart-city, ITS, multi-path link, wireless network
Subjects:	T Technology > TK Electrical engineering. Electronics Nuclear engineering > TK5105.585 TCP/IP (Computer network protocol) T Technology > TK Electrical engineering. Electronics Nuclear engineering > TK5101 Telecommunication
Divisions:	Faculty of Intelligent Electrical and Informatics Technology (ELECTICS) > Electrical Engineering > 20001-(S3) PhD Thesis
Depositing User:	Michael Ardita
Date Deposited:	06 Sep 2023 06:13
Last Modified:	06 Sep 2023 06:14
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/104234

Actions (login required)

View Item