10, Inovtek, Volume 4, Nomor 1, April 2014, hlm. 10 - 16

## ANALISA PERFORMANSI JARINGAN HSPA DAN EVDO 1x DALAM KERETA API BERGERAK
Ari Wijayanti, Okkie Puspitorini, Nur Adi Siswandari, Haniah Mahmudah Prodi Teknik Telekomunikasi Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Kampus PENS Keputih Sukolilo Surabaya 60111 Telp (+62)31-5947280, 5946114, Fax. (+62)31-5946114 Email: ariw@pens.ac.id, okkie@pens.ac.id, nuradi@pens.ac.id,haniah@pens.ac.id

## Abstrak
Saat  ini  kebutuhan  akses  internet  sangat  tinggi  tak  terkecuali  pada  alat  transportasi  seperti  kereta  api.  Teknologi jaringan nirkabel wireless HSPA dan EVDO menjadi pilihan karena memberikan kecepatan akses yang tinggi.  Akan tetapi  komunikasi  wireless  rentan  terhadap  kondisi  lingkungan  dan  bergantung  pada  jaringan  Node  B  yang  ada sehingga  kegagalan  koneksi,  oleh  karena  itu  diperlukan  monitoring  performansi  jaringan.  Metode  yang  digunakan dengan  melakukan  pengukuran  data  diatas  kereta  api  disepanjang  rute  rute  Surabaya-Malang  dan  Surabaya- Lamongan menggunakan software TEMS dan Wireshark. Hasil yang diperoleh pada rute Surabaya-Malang Provider B  pada  teknologi  HSPA  yang  memiliki  kestabilan  coverage  dan  throughput  paling  tinggi  sebesar  731,21  Kbps sedangkan  Provider  C  berteknologi  EVDO  belum  menunjukkan  performansi  tinggi  karena  throughputnya  hanya bekisar 70-141 Kbps. Sedangkan untuk rute Surabaya-Lamongan Provider A juga memiliki tingkat kesuksesan akses data  yang  lebih  tinggi  dengan  throughput  tertinggi  1088,41  Kbps  sedangkan  Provider  C  untuk  EVDO  memiliki cakupan  wilayah  akses  data  lebih  besar  dengan  throughput  422,9  Kbps.  Sehingga  ketersedian  jaringan  dan perencanaan cell yang baik menjadi tolak ukur keberhasilan jaringan terutama pada daerah sub urban.
Kata kunci : HSPA, EVDO, Train, KPI, Throuput

## Abstract
Recently,  the needs for  internet  access  are  very high  including  in transportation, such as trains.  Wireless  network technology such as HSPA and EVDO wireless have  become  the option because  they provide a high-speed access  . However, wireless communication is vulnerable to environmental conditions and rely on existing Node B network so that the  connection  failure happened. Therefore, a network performance monitoring  is needed. The method used  is through measuring  the data on  the train  railway  routes  along Surabaya- Malang and Surabaya  - Lamongan using TEMS  software  and  Wireshark  .  The  results  obtained  on  Surabaya  –  Malang  route  for  Provider  B  on  the  HSPA technology has  the  highest  coverage  and  throughput  stability  of  maximum 731.21  Kbps,  whereas  Provider  C  with EVDO technology has not shown a high performance because the throughput is only ranged 70-141 Kbps. As for the Surabaya – Lamongan, Provider A also has a higher success level for the data access with a highest throughput of 1088.41 Kbps, whereas Provider C for EVDO has a greater coverage area for the data access with a throughput of 422.9  Kbps.  The  results  show  that  network  availability  and  good  cell  planning  are  the  benchmark  for  success network , especially at sub-urban areas.
Keywords : HSPA, EVDO, Train, KPI, Throuput

## PENDAHULUAN
Beberapa tahun terakhir teknologi jaring- an  nirkabel  wireless  3G  dan  3,5G  sangat pesat  karena  memberikan  kemudahan  me- lakukan akses internet tiada batas pada peng- guna.  Melalui  media  akses  internet  seperti ponsel,  pengguna  dapat  melakukan  koneksi internet untuk bekerja, belajar ataupun seke-
dar  mendapatkan  hiburan  seperti browsing , mendengarkan  musik,  video streaming dan lainnya, dimanapun berada baik itu dikantor, dirumah  bahkan  pada  saat  bepergian  meng- gunakan  alat  transportasi  publik  sekalipun seperti  kereta  api  dan  bus.  Adapun  dalam perkembangannya  teknologi wireless yang banyak diaplikasikan didunia yaitu teknologi
HSPA  dan  CDMA  1x  EVolution  Data- Only (EVDO). CDMA 1xEV-DO merupakan jari- ngan  komunikasi  data  yang  mengacu standard  Third  Generation  Partner-ship Project 2  (3GPP2,  2002)    dan  memiliki  ke- mampuan koneksi internet hingga kecepatan 2.4  Mbps  pada  operasi downlink sedangkan HSPA  ( High  speed  packet  access )  adalah teknologi  yang  berbasis  teknologi  3.5G  dan mengacu  standar  3GPP Release 5  yang  me- miliki  kecepatan downlod data  hingga  14,4 Mbps (Holma, 2006).
Telah banyak penelitian dilakukan untuk mengamati performansi jaringan 3G dan 3,5 G  pada  penerima  yang  bergerak  seperti mobil,  bus,  kereta  api  diberbagai  negara (Yao, et  al 2011);  (Ormont,  Walker,  and Benerjee  (2008).  Yao, et  al (2011)  telah melakukan  studi  empiris  pada  pengukuran performansi mobile  broadband pada  regio- nal  kereta  api  di  daerah  Victoria  Australia. Performansi  dilakukan  melalui  pengukuran TCP throughput pada jaringan   WWAN pa- da  kereta  api  yang  bergerak  hingga  kecepa- tan  160  Kmh  untuk  beberapa provider HSPA  dan  EVDO  dan  menyatakan  bahwa kecepatan  kereta  dibawah  130  Kmh  tidak memberikan efek  yang  signifikan pada TCP Througput .  Tenorio, et al (2010)  juga  telah melakukan  pengukuran throughput ,  RTT ( Round  Trip  Time )  untuk  beberapa  tipe penerima  standar  HSPDA  dan  HSUPA.  Pe- neliti  mengambil  tempat  pengukuran  di  sir- kuit balap di Spanyol sebagai model dengan hasil pengukuran menunjukkan bahwa penu- runan througput sangat  siknifikan  terjadi saat kecepatan penerima diatas 300 Kmh se- hingga perlu dilakukan optimasi jaringan dan desain cell untuk  memperbaiki performansi- nya.  Tso, et  al (........)  melakukan  penguku- ran  performansi  jaringan  dari  dua provider HSPA 3G terbesar di hongkong pada daerah urban yang terhubung oleh transportasi pub- lik  termasuk subway ,  kereta  api, kapal ferry dan  bus  kota.  Penelitian  ini  mengambil  ke- simpulan  bahwa  jaringan  HSPA  saat  ini belum  dapat  mendukung  aplikasi real-time
pada  lingkungan  yang  bergerak.  Jang, et  al (2009)  melakukan  pengukuran  UDP  dan TCP pada jaringan 3G dan 3,5G pada mobil yang  bergerak  cepat  dijalan  tol  dan  kereta api yang bergerak pada kecepatan 300  kmh. Peneliti mengambil kesimpulan bahwa untuk jaringan  yang  sama  node  yang  bergerak performansinya  lebih  buruk  dibandingkan node yang diam. Ormont, et al (2008) mela- kukan  tes  dan  pengamatan  secara  berkala jaringan wireless EVDO  dan  wifi  pada  in- sfrastruktur  bus  kota  di  daerah  Madison Winconsin.  Peneliti  mengamati  persebaran througput , latency dan  level daya  terima  di- sepanjang  rute  pengukuran.  Dalam  bebera- pa  penelitian  menunjukkan  bahwa  kondisi lingkungan  dan  geografis  suatu  daerah  sa- ngat berpengaruh pada performansi  jaringan terutama  saat  user  bergerak  oleh  karena  itu penelitian  ini  difokuskan  pada  pengamatan performansi  jaringan  HSPA  dan  EVDO  di- atas  kereta  api  yang  bergerak  dari  beberapa jalur kereta api yang menghubungkan antara Surabaya-Malang  dan  Surabaya-Lamongan yang memiliki kondisi lingkungan yang unik dan  merupakan  jalur  padat  pengguna  kereta api.

## Teknologi HSPA
HSPA  ( High Speed Packet Access )  merupa- kan  pengembangan  dari  UMTS-WCDMA yang  khusus  untuk  jalur  data  tanpa  voice. Secara  teoritis  kecepatan  data  HSPA  bisa naik  menjadi  14.4  Mbps download dan upload 5.8 Mbps, 3 sampai 4 kali lebih cepat dibanding  kecepatan  download  3G  dan  15 kali  lebih  tinggi dari  GPRS.  HSPA  mening- katkan  jalur  evolusi  data  untuk  penggunaan kapasitas  yang  lebih  besar  tetapi  ketika terjadi  penurunan  sinyal  jaringan,  teknologi ini  bisa  jadi  akan  mengalami  penurunan  ke jalur 3G hingga 2,5G atau bahkan ke GPRS.

## Key Performance Indicator
Berdasarkan  rekomendasi  dari  ITU,  KPI untuk  evaluasi  sebuah  jaringan  generasi ketiga terdiri dari Accessibility, Retainibility ,
12, Inovtek, Volume 4, Nomor 1, April 2014, hlm. 12 - 16
dan Integrity (Martiandi,  2013).  Setiap provider memiliki nilai  standar KPI tertentu seperti ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1. KPI 3G Data Provider HCPT Three
Kategori KPI Cell Level Accessibility  CSSR > 93 % Retainibility  CCSR >93 % Integrity SHO >91%
Sumber : Martiandi (2013)
Accessibility adalah  kemampuan  user  untuk memperoleh  servis  sesuai  dengan  layanan yang  disediakan  oleh  pihak  penyedia  ja- ringan. Accessibility untuk  layanan  data adalah  CSSR  ( Call  Setup  Success  Rate ) dapat dihitung menggunakan persamaan (1).
CSSR(%) = 100% x Σ PDP activation success
Σ PDP activation attempt (1)
Dengan : PDP activation success = Paket  data protocol yang  sukses  di- aktifkan PDP activation attempt  = Paket data protocol yang diusahakan

## Retainibility
Retainibility  adalah  kemampuan user dan sistem  jaringan  untuk  mempertahankan  la- yanan  setelah  layanan  tersebut  berhasil  di- peroleh sampai batas waktu layanan tersebut dihentikan  oleh user . Retainibility untuk  la- yanan  data  adalah  CCSR  ( Call  Completion Success  Rate )  dapat  dihitung  menggunakan persamaan (2).
CCSR = 100% x (1 − Σ PDP call drop Σ PDP activation success ) (2)
Dengan : PDP call drop = Paket data protocol yang  mengalami drop call PDP activation attempt  = Paket data protocol yang diusahakan

## Integrity
Integrity adalah  derajat  pengukuran  saat layanan berhasil diperoleh user.Kemampuan mobilitas  UE  untuk  melakukan handover termasuk  dalam  rangka  menjaga  integritas jaringan  agar  layanan  tidak  terputus  sehing- ga handover masuk dalam kategori integrity . Salah  satu handover pada  kategori  integrity adalah  SHO  ( soft  handover  overhead ).  KPI ini  menggambarkan  rasio  jumlah  penamba- han radio link sukses dengan jumlah total pe- nambahan  radio  link  usaha.  SHO  dapat  di- hitung menggunakan persamaan (3).
SHO(%) = 100% x Σ PDP as update complete Σ PDP as update (3)
Dengan : PDP activation set update complete = Paket data protocol AS terbaru secara lengkap PDP activation set update = Packet data protocol AS terbaru

## Throughput
Throughput adalah  tingkat  laju  rata-rata pengiriman  data  ( download dan upload ) yang  berhasil  melalui  saluran  komunikasi. Persamaan  (4)  adalah  rumus  menghitung throughput (Yao, et al , 2011).
R = 8 x Bm Tm (4)
Dengan : R  = throughput (bps) Bm = nilai bit yang dikirim (bit) Tm  = selisih waktu pengiriman paket dan waktu sampai paket (detik)

## METODE PENGAMBILAN DATA
Metode  yang  digunakan  pada  penelitian  ini adalah  melakukan  monitoring  data  di  atas kereta  api  disepanjang  rute  pengukuran dengan  melakukan  proses upload dan download data  menggunakan  beberapa provider HSPA dan EVDO.

## Rute pengukuran
Rute  yang  diambil  adalah  rute  jalur  kereta api  Surabaya-Malang  dan  Surabaya-Lamo- ngan yang melewati beberapa stasiun seperti ditunjukkan pada Gambar 1.
(a) Surabaya - Lamongan (b) Surabaya-Malang Gambar 1. Rute pengambilan data

## Peralatan
Peralatan-peralatan  yang  dipakai  dalam pengukuran antara lain :
1. Tiga buah laptop OS Linux Ubuntu yang telah terinstal software Wireshark .
2. Laptop Terintegrasi TEMS Investigation 8.0.3
3. Handphone k800i
4. Satu buah modem EVDO support Linux
5. Satu  buah  modem  HSDPA  T-Mobile E1630 untuk Linux
6. Satu  buah  modem  HSDPA  T-Mobile E1630 untuk TEMS
7. GPS ( Global Positioning System )
8. Kabel USB dan USB Hub

## Set-Up Pengukuran
Peralatan yang digunakan dalam pengukuran adalah Modem berteknologi EVDO dan HSPA  software Wireshark, Software  TEMS yang  terintegrasi  HP  Sony  Erricsson  K800i
serta  G lobal  Positioning  System  (GPS). Proses  pengambilan  data  ini  menggunakan dua  provider  HSPA  yaitu  provider  Adan  B dan  dua provider EVDO  yaitu provider C dan D. Set-up pengukuran pada penelitian ini ditunjukkan pada  Gambar  2.    Ada  dua  kon- disi  yang  akan  diamati  yaitu  proses Upload dan download data  menggunakan  protokol TCP.  Data  yang  digunakan  untuk  di upload / download ke server berupa file teks, gambar, dan  lagu  dengan  kapasitas  1  MB.    Pengam- bilan  data throughput EVDO  dan  HSPA menggunakan Wireshark dilakukan  setiap proses upload/download selesai  sedangkan software TEMS  digunakan  sebagai  validasi data.
Gambar 2. Set-up Pengukuran

## Skenario pengambilan data
Skenario pengambilan data ditunjukkan pada Gambar 3 sebagai berikut :
1. Pengukuran  dilakukan  dengan  dua soft - ware , TEMS dan Wireshark
2. Software TEMS  sebagai software vali- dasi  digunakan  pada  satu  provider (Provider A)
3. Software Wireshark digunakan  pada  se- mua Provider (Provider A, B, C dan D)
4. Pengukuran  dilakukan  dengan  3  laptop sekaligus untuk Rute Lamongan dan rute Malang
5. Hasil  pengukuran software TEMS  be- rupa log  file, dan software  Wireshark b- erupa capture data
6. Pengambilan  data  dilakukan  sepanjang rute Kereta Api.
14, Inovtek, Volume 4, Nomor 1, April 2014, hlm. 14 - 16
Gambar 3.Skenario pengukuran
Keterangan :

## EKSPERIMEN DAN ANALISA
Pada  penelitian  ini  difokuskan  untuk  me- ngamati data performansi HSPA dan EVDO sepanjang  perjalanan  kereta  api  yaitu  nilai CSSR,  CCSR,  SHO throuput dan latency . Pada software Wireshark , diperoleh nilai pa- ket yang diterima maupun dikirim, serta nilai Throughput ,  sedangkan  pada  TEMS,  diper- oleh parameter-parameter untuk perhitungan KPI  ( Key  Performance  Indicator). Hasil pengolahan  data  akan  dibandingkan  dengan standard KPI  yang  digunakan  sebagai acuan sesuai dengan Tabel 1.

## Pengamatan Perubahan Kondisi lingkungan
Pada  pengamatan  perubahan  kondisi  ling- kungan  berdasarkan  KPI  untuk  kedua  rute ditunjukkan pada Gambar 4.
(a) Rute Surabaya-Malang
(b) Surabaya-Lamongan
Gambar 4.   Data KPI untuk kedua rute Disepanjang  rute  pengukuran  terdapat  dua kategori  daerah  yaitu  daerah  Urban  dan daerah  Sub  Urban.  Hasil  pengukuran  KPI dan  troughput  untuk  kedua  daerah  tersebut ditunjukkan  pada  Gambar  4  dan  Gambar  5 (Martiandi,  2013).    Pada  daerah  urban  baik untuk  kedua  rute  memiliki  nilai  CSSR, CCSR dan SHO mencapai 100% akan tetapi pada  daerah  sub  urban  memiliki  nilai  KPI yang  cukup rendah karena  sering terjadi ke- gagalan  koneksi  dan handover ditandai  de- ngan  nilai SHO  berkisar 66,67%. Gambar 5 menjelaskan throughput menunjukkan  bah- wa  daerah  urban  memiliki  Qos  jaringan HSPA  yang  baik,  rute  Surabaya-Malang throughput upload 111,98 kbps dan throughput download 449,57  kbps    semen- tara pada rute Surabaya-Lamongan memiliki throughput upload 93,59 kbps dan throughput download 185,69 kbps.
(a) Surabaya-Malang Urban Sub Urban 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 L e v e l K P I (% ) CSSR CCSR SHO Urban Sub Urban 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 L e ve l K P I (% ) CSSR CCSR SHO
Urban Sub Urban 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 T h ro u g h p u t (k b p s ) Upload Download a. Pengukuran jaringan EVDO dengan
Wireshark b. Pengukuran jaringan HSPA dengan Wireshark
c. Pengukuran jaringan HSPA dengan TEMS
(b) Surabaya-Lamongan
Gambar 5. Troughput  untuk rute Surabaya-
Malang dan Surabaya-Lamongan Tabel 2. Nilai KPI akibat perubahan kecepatan [3] Kecepatan User CSSR PS (%) CCRS(%) SHO(%) Rendah 100 100 100 Sedang 93,75 100 100 Tinggi 80 100 100 Sumber : data olahan (2014)

## Perubahan Kecepatan kereta api
Pengaruh  perubahan  kecepatan  rendah,  se- dang  dan  tinggi  terhadap  performansi  jari- ngan ditunjukkan pada Gambar 6.
(a) Rendah (b) Sedang
(C) Tinggi
Gambar 6. Throuput pada kecepatan (a) rendah (b) sedang  (c) tinggi

## KESIMPULAN
Performansi jaringan HSPA dan EVDO pada kereta api bergerak dipengaruhi oleh kondisi lingkungan,  kecepatan  kereta  api  dan  pro- vider yang ada. Pada daerah urban memiliki nilai  CSSR,  CCRS,  dan  SHO  mencapai 100%  dibandingkan  daerah  sub  urban  yang hanya  mencapai  66,67  %  disebabkan  seba- ran  node  B  dan coverage  area  cell belum merata.  Hal  ini  dikuatkan  ketika  beberapa provider  HSPA  dan  EVDO  yang  memiliki node  B  yang  lebih  banyak  disepanjang  rute memiliki  performansi  yang  lebih  baik  baik CCSR,  SHO,  throuput.  Ketika  ditinjau  dari throuput pada  rute  Surabaya-Malang Pro- vider B pada teknologi HSPA yang memiliki kestabilan coverage dan throughput paling tinggi sebesar 731,21 Kbpsdangkan Provider C  berteknologi  EVDO  belum  menunjukkan performansi  tinggi  karena throughput -nya hanya  bekisar  70-141  Kbps.  Sedangkan untuk  rute  Surabaya-Lamongan Provider A juga memiliki tingkat kesuksesan  akses data yang  lebih  tinggi  dengan throughput ter- tinggi  1088,41  Kbps  sedangkan  Provider  C untuk  EVDO  memiliki  cakupan  wilayah akses  data  lebih  besar  dengan throughput 422,9  Kbps.  Oleh  karena  itu  kedepan  di- butuhkan  perencanaan  ulang cell sehingga seluruh  rute  perjalanan  ter cover .  Kecepatan kereta api juga mempengaruhi kualitas laya- nan,  untuk  kecepatan  di  atas  61  Kmh memiliki  KPI  dan throuput yang  rendah
Urban Sub Urban 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 T hr o u gh p u t (k bp s ) Upload Download 0 1 2 3 4 6 7 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 Kecepatan (km/h) T h ro u g h p u t (K b p s ) Maspion Pecindilan 3G-2 Tropodo Niaga 3G-2 Gayung Sari Barat 3G-2 30 35 40 45 50 55 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Kecepatan (km/h) T h ro u g h p u t (K b p s ) Maspion Pecindilan 3G-2 A Yani-Sidoarjo 3G-2 Tropodo Niaga 3G-2
60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Kecepatan (km/h) T h ro u g h p u t (K b p s ) IT Bungurasih 3G-2 IT Bungurasih 3G-1 Ploso Tambak Sari 3G-1
16, Inovtek, Volume 4, Nomor 1, April 2014, hlm. 16 - 16
akibat  Node  B  belum  sempat  melakukan handover lain halnya  dengan kecepatan  ren- dah  dan  sedang  performansi  masih  meme- nuhi standart KPI.

## DAFTAR PUSTAKA
Holma,  H.,  dan  Toskala,  A  (2006)  3GPP release  5  HSDPA  measurements, IEEE International  Symposium  on  Personal, Indoor and Mobile Radio    Communica- tions (PIMRC), Helsinki.
Martianda, E.,Wijayanti, A., dan Suwardani, N.A (2013) Analisa Pengaruh Lingkung- an Terhadap Performansi Jaringan HSPA di Dalam Kereta Api Bergerak, Proceeding IES , Surabaya, Vol. 1, No. 1 pp. 113-117.
Suwardani, N.A., Haniah, M., dan Raudatul,
J,  (2013)  Analisa Performance Tekno- logi HSPA Berdasarkan KPI dan Throughput Terhadap  Perubahan  Kece- patan User , Proceeding  ABEC ,  Batam, Vol 1, No.1 pp. 104-109.
Yao,  J.,  Salil,  S.,  Kanhere  and  Hassan,M (2011) Mobile Broadband    Performance Measured  from  High-Speed  Regional Trains, Proceedings  of  the  74th  IEEE Vehicular  Technology  Conference ,  Vol.
1, No. 1, pp. 5-8.
Ormont,  J.,  Walker,J.,  and  Banerjee,  S (2008)  A  City-Wide  Vehicular  Infra- structure  for  Wide-area  Wireless  Ex- perimentation, WinTech’08, Vol.1  No. 1, pp.3-10
Tso,  F.  P.,  Zhang,  L.,  Tengy,  J.,  Jia,  W., Xuany,  D.,  and  Zhang,  F  (2009)  An Empirical  Evaluation  on  the  Performan- ce of Mobile HSPA Networks Technical Report,  Dept  of  CS,  City  University  of Hong Kong.
Tenorio, S., Spence,P., Garriga,B., López,J., and García, A (2010) Miguel Arranz, 3G HSPA  for  Broadband  ommunications with  High  Speed  Vehicles, IEEE Transactions , Vol. 1, No. 1, pp. 1-5.
Jang,K.,  Han,M.,  Cho,S.,  Ryu,K.H.,    Lee,J., Lee,Y.,  and  Moon,  S  (2009)  3G  and 3.5G  Wireless  Network  Performance Measured  from  Moving  Cars  and  High- Speed, TrainsMICNET’09, Vol. 1, No. 1, pp. 19-24.