ANALISIS DAN PERANCANGAN
3.1 Analisis
3.1.1 Analisis Sistem yang Berjalan
Saat ini, BPPT sebagai tempat melakukan penelitian ini sedang mengadakan kerja sama dengan MAATS (Makasar Advanced Air Traffic System) dan DepHub (Departemen Perhubungan), dalam rangka mengembangkan sistem ADS-B (Air Dependent Surveillance - Broadcast). ADS-B sendiri merupakan sistem pengaturan lalu lintas udara yang nantinya akan bisa menggantikan sistem radar yang dipakai saat ini.
Saat ini beberapa peralatan ADS-B receiver sudah di implementasikan di Jakarta, Natuna, Sorong dan Malino. Khusus untuk Sorong dan Malino data-data yang diterima oleh ADS-B receiver di kirim ke MAATS. Data-data yang sudah dikirim di MAATS, akan dikirim kembali secara multicast dengan format asterix-21 (Format yang dikeluarkan oleh euro) dan diterima oleh aplikasi seperti ADS-B Display, Remote Control, dan Monitoring Sistem untuk mengetahui posisi pesawat.
BPPT sendiri juga sudah memiliki ADS-B Receiver, tetapi pengiriman datanya dengan format asterix-21 ke aplikasi ADS-B Display
software maupun hardware dengan meniru dan mencocokkan data dari ADS-B yang sudah ada. Sistem ADS-ADS-B yang dimiliki oleh ADS-BPPT tidak dapat mengambil data yang ada di MAATS dikarenakan perbedaan sistem pengiriman data yaitu unicast. DisHub, MAATS, dan BPPT mencoba mengembangkan sendiri sistem ADS-B yang akan diimplementasikan pada bandara-bandara udara yang kecil terlebih dahulu.
3.1.2 Analisis Masalah
Berdasarkan analisis terhadap sistem yang sedang berjalan, mendapatkan masalah yang dihadapi yaitu DepHub melihat sistem ADS-B memiliki potensi untuk menjadi teknologi yang dapat meningkatkan keefektifitasan dalam pertukaran informasi, oleh karena itu DepHub merencanakan untuk menggunakan sistem ADS-B di seluruh bandara yang ada di Indonesia. Sebelum Dephub mengimplementasikan sistem ADS-B, Dephub akan melakukan riset terlebih dahulu dan mengajak BPPT dalam penelitian riset tersebut. Dalam melakukan risetnya BPPT menggunakan ADS-B dengan server unicast. sedangkan MAATS memiliki ADS-B Receiver yang menggunakan server multicast.
Pada saat BPPT melakukan riset, data yang ada pada server di MAATS tidak dapat di akses atau dengan kata lain tidak dapat terjadi koneksi antara ke-dua sistem tersebut.
Kegagalan koneksi antara kedua sistem disebabkan karena perbedaan protokol pengiriman data yang digunakan kedua sistem ADS-B tersebut, ADS-B yang terdapat di MAATS dengan server multicast menggunakan protokol UDP dalam pengiriman dan penerimaan data sedangkan sistem ADS-B dengan server unicast yang berada di BPPT menggunakan protokol TCP dalam pengiriman dan penerimaan data.
Gambar 3.1 Topologi ADS-B MAATS dan BPPT
Aplikasi yang akan dibuat selain untuk sistem ADS-B dapat pula digunakan pada sistem yang melibatkan incompatibilitas metode pengiriman data.
3.1.3 Usulan Pemecahan Masalah
Untuk mengatasi kedua masalah diatas usulan pemecahan masalah yaitu membuat sebuah aplikasi yang akan mengubah metode pengiriman data yang akan disesuaikan terhadap keperluan metode pengiriman data pada sistem yang sudah ada.
Aplikasi ini nantinya dapat diletakkan disisi pengirim data maupun di penerima data atau dengan kata lain di sisi server maupun client.
Gambar 3.2 Letak Converter di sisi Penerima
Gambar 3.3 Letak Converter di sisi Pengirim
Aplikasi converter memiliki dua buah fungsi yang bisa dipilih oleh pengguna aplikasi untuk menyesuaikan dengan kebutuhan sistem.
3.1.3.1 Fungsi Converter pengiriman data unicast menjadi pengiriman
data multicast.
Fungsi ini akan mengubah metode pengiriman dari pengiriman data secara unicast dengan menggunakan protokol TCP menjadi pengiriman data secara multicast dengan menggunakan protokol UDP.
Gambar 3.4 Alur Data Server Unicast ke Client Multicast
Dilihat dari gambar 3.4 data yang berasal dari server unicast akan diteruskan router ke aplikasi converter yang pada gambar 3.4 berfungsi sebagai converter dari server unicast ke multicast. Setelah data masuk dan diterima oleh aplikasi maka metode pengiriman data yang bersifat unicast tersebut akan diubah oleh aplikasi menjadi multicast lalu diteruskan ke multicast group yang diinginkan.
Gambar 3.5 Diagram Blok unicast – multicast
Dalam fungsi converter unicast ke multicast, data akan diterima oleh aplikasi melalui fungsi recv(), setelah data diterima oleh fungsi recv() maka data tersebut akan di simpan di sebuah variabel. Kemudian proses pengiriman data dapat dimulai dengan memanggil data yang telah berada di variabel kemudian menggunakan fungsi sendto() untuk mengirim data secara multicast.
3.1.3.2 Fungsi converter pengiriman data multicast mejadi pengiriman data unicast
Fungsi ini akan mengubah metode pengiriman data yang dikirimkan dari metode pengiriman multicast dengan menggunakan protokol UDP menjadi metode pengiriman data unicast menggunakan TCP.
Gambar 3.6 Alur data server multicast ke client unicast
Pada gambar 3.6 menggambarkan koneksi antara server multicast dan client unicast, data akan diteruskan router ke aplikasi converter yang sudah menjadi anggota multicast group server. Setelah data diterima oleh aplikasi tersebut maka metode pengiriman data yang tadinya bersifat multicast akan di ubah menjadi unicast untuk selanjutnya dikirim ke client unicast yang sudah terkoneksi dengan aplikasi.
Gambar 3.7 Diagram Blok Multicast ke Unicast
Dalam fungsi converter multicast menjadi unicast data yang dikirim secara multicast akan diterima menggunakan fungsi recvfrom() dan setelah data berhasil diterima, data akan dimasukan ke sebuah variabel. Variabel yang menyimpan data tersebut akan dipanggil kembali pada saat pengiriman secara unicast terjadi, pengiriman tersebut menggunakan fungsi send().
Ada perbedaan antara melayani client pada metode multicast dengan client pada metode unicast, untuk metode multicast, menganalisis dari cara kerja multicast, aplikasi akan bekerja lebih mudah dalam hal pengiriman data karena aplikasi hanya akan mengirim data ke satu alamat saja yaitu alamat multicast group dari client multicast, dan aplikasi ini tidak memberikan perlakuan khusus terhadap client multicast karena multicast itu sendiri bersifat connectionless dengan kata lain penanganan client dengan metode multicast lebih mudah. Sedangkan pada metode unicast yang bersifat connection orientied, aplikasi wajib memberikan koneksi tersendiri untuk setiap client.
Oleh karena itu, perlunya perlakuan khusus untuk melayani client unicast. Terdapat beberapa alternative pemecahan masalah untuk penanganan client unicast dengan mengunakan metode multithread dan metode multiplexing.
• Metode yang mengunakan metode MultiThread dan metode antrian
Dengan menggunakan multithread, aplikasi akan menangani setiap client yang terkoneksi menggunakan thread. Pada aplikasi ini thread yang menangani hal tersebut adalah thread client, diharapkan dengan thread, client yang terkoneksi ke aplikasi converter ini tidak terbatas atau dinamis dan juga diharapkan dengan penggunaan thread akan menghemat penggunaan resource. Thread juga diciptakan untuk menangani data masuk yang dikirim dari sender multicast. Untuk memastikan setiap client mendapatkan data yang benar dan data yang diakses oleh client adalah selalu data yang paling baru maka digunakan metode antrian untuk mengatur antrian client dalam mengakses data dan juga menggunakan metode antrian tersebut untuk mengantrikan data. Dengan mekanisme thread dan antrian ini diharapkan aplikasi akan mampu menangani client dan data secara akurat.
Gambaran secara logis mekanisme Aplikasi dalam menangani client unicast
Dari gambar 3.8 setiap client yang terkoneksi akan di antrikan ke antrian client dan setiap client memiliki thread
sendiri. Thread client disini memiliki dua tugas utama yaitu memastikan secara terus menerus terkoneksi dari client dengan membuat sebuah thread yang berhubungan langsung dengan client yaitu thread recv(), thread recv() sendiri bertugas untuk menangkap nilai yang dikembalikan oleh client dengan menggunakan fungsi recv(), fungsi recv() disini akan menggembalikan nilai bila ada perubahan dari client baik itu client putus maupun client melakukan send. Tetapi nilai yang berpengaruh disini adalah nilai balikan bila client tersebut putus, nilai tersebut akan memicu thread recv() untuk memanggil fungsi popcln() yang nantinya berfungsi untuk menghilangkan client dari antrian, kemudian tugas yang kedua adalah thread client akan kirim data menggunakan fungsi send() selama antrian data di thread client sendiri tidak kosong.
Untuk penanganan data yang masuk dari multicast sender data akan diteruskan ke antrian data yang ada di setiap client setelah diterima oleh thread data, thread data sendiri memiliki fungsi utama untuk menangkap data yang dikirim oleh sender multicast secara terus menerus
Masing – masing thread client akan langsung mengirim semua data yang terdapat di antrian ke client masing – masing, setiap thread client melakukan pengiriman data, thread client juga akan menghapus data yang sudah dikirim. Jika ada data yang hendak masuk ke dalam antrian sedangkan antrian sudah penuh maka secara otomatis akan memanggil fungsi popdt() untuk menghapus data sebelum ditambah data baru.
• Metode menggunakan I/O Multiplexing.
Pada metode I/O Multiplexing akan diciptakan file descriptor yang berisi socket – socket yang diciptakan oleh aplikasi itu sendiri setiap aplikasi menerima koneksi baik koneksi multicast maupun unicast. File descriptor tersebut akan menjadi tolak ukur dalam menentukan urutan koneksi yang dilayani oleh aplikasi.
Pada metode ini diperlukan pula fungsi select() yang berguna untuk memisahkan socket – socket berdasarkan jenis pelayanannya, jenis pelayanan yang dimaksudkan disini adalah jenis pelayanan untuk menerima data dan layanan untuk mengirim data. Dengan penggunaan fungsi
select() maka aplikasi hanya akan memberikan pelayanan berdasarkan jenis pelayanan yang diharapkan oleh socket– socket tersebut. Dan dengan keadaan tersebut socket– socket akan terlayani secara akurat.
sender multicast
Select () konverter
client
: socket
: terima data multicast : kirim data unicast
Gambar 3.9 Diagram Blok Converter Server Multicast ke
Unicast dengan I/O Multiplexing
Berdasarkan gambar 3.9 sebelum terjadinya pertukaran data maka terlebih dahulu aplikasi akan membuat file descriptor untuk dijadikan tolak ukur untuk menangani socket – socket hasil koneksi baik sender multicast maupun client unicast. File descriptor merupakan file yang didalam nya terdiri dari socket hasil koneksi.
Untuk melakukan pertukaran data maka fungsi select() menjadi penting karena fungsi select akan berfungsi sebagai pengintip untuk mengetahui jenis layanan yang dibutuhkan oleh socket – socket tersebut. Setelah aplikasi mengetahui hasil dari fungsi select() tadi maka aplikasi akan melayani socket – socket berdasarkan kebutuhan layanan dari socket – socket tersebut dengan cara melayani secara bergiliran dan terus menerus selama socket tersebut masih aktif.
3.2 Perancangan
3.2.1 Perancangan Layar
1. Layar pemilihan jenis koneksi
Gambar 3.10 Layar Pemilihan Koneksi Selamat Datang di Server Converter Jenis Koneksi U untuk menjadi server Unicast M untuk menjadi server Multicast Tentukan Jenis Koneksi : _
Layar jenis koneksi memberikan pilihan user pilihan koneksi yang diinginkan yang nantinya bertujuan untuk menentukan jenis koneksi data yang ingin dikirim melalui aplikasi ini. Pilihan tersebut ditandai dengan pemilihan jenis koneksi “U” untuk server unicast dan “M” untuk server multicast.
2. Layar inputan Port & IP Server
Gambar 3.11 Layar Input Port & IP Server Unicast Aplikasi ini berjalan sebagai Server Unicast
Masukkan Inputan Port Multicast : _ IP Multicast : _ Port Unicast : _
Gambar 3.12 Layar Input Port & IP Server Multicast
Gambar 3.11 dan 3.12 merupakan layar inputan untuk meminta inputan berupa IP dan Port untuk menentukan IP serta Port yang dibutuhkan user agar dapat mengconvert data menjadi jenis data yang diinginkan dan kemudian dapat dikirimkan ke IP client tujuan.
Aplikasi ini berjalan sebagai Server Multicast Masukkan Inputan
IP Unicast : _ Port Unicast : _ Port Multicast : _ IP Multicast : _
3.2.2 Perancangan FlowchartAplikasi
3.2.2.1 FlowchartPerancangan Aplikasi Utama
Gambar 3.13 FlowchartUtama
Saat aplikasi dijalankan user perlu menentukan terlebih dahulu fungsi dari aplikasi tersebut, apakah akan menjadi converter metode pengiriman data dari unicast menjadi metode pengiriman
data multicast atau berfungsi sebagai converter metode pengiriman data multicast menjadi metode pengiriman data unicast.
Pilihan unicast menjadikan aplikasi berfungsi sebagai converter metode pengiriman data multicast menjadi metode pengiriman data unicast dan pilihan multicast menjadikan aplikasi berfungsi sebagai metode pengiriman data server unicast menjadi metode pengiriman data multicast.
Setelah menentukan fungsi dari aplikasi tersebut maka user akan dimintai inputan berupa ip multicast group, port multicast dan port unicast untuk aplikasi yang berfungsi sebagai converter metode pengiriman data multicast menjadi metode pengiriman data unicast (unicast), sedangkan untuk aplikasi yang berfungsi sebagai converter metode pengiriman data unicast menjadi metode pengiriman data multicast (multicast) memerlukan inputan ip unicast, port unicast, ip multicast group, port multicast group.
3.2.2.2 FlowchartPerancangan fungsi Unicast ke Multicast
Gambar 3.14 FlowchartConverter Unicast ke Multicast
Pada saat aplikasi berfungsi sebagai multicast (converter metode pengiriman data unicast menjadi metode pengiriman data multicast) maka aplikasi akan terlebih dahulu melakukan inisialisasi untuk dapat terhubung ke server unicast dan membuka port untuk multicast group.
aplikasi akan looping selamanya sampai koneksi dari server unicast terputus. Selama proses looping tersebut terjadi, aplikasi akan menerima data yang dikirimkan oleh server, dengan menggunakan socket TCP dan menggunakan port yang sudah di buka oleh server agar dapat terhubung ke server unicast.
Setelah data di terima data akan dikirimkan kembali menggunakan socket UDP dan menggunakan port yang sudah ditentukan pengiriman data tersebut diarahkan ke ip multicast group client pengiriman terjadi Port selama ada data baru.
3.2.2.3 FlowchartPerancangan fungsi Multicast ke Unicast menggunakan metode Multi Thread dan metode antrian
Pada saat aplikasi berfungsi sebagai unicast (converter metode pengiriman data multicast menjadi metode pengiriman data unicast) maka aplikasi akan terlebih dahulu melakukan inisialisasi agar dapat terhubung dengan server multicast group dan membuka port untuk koneksi client unicast.
Setelah inisialisasi selesai maka aplikasi akan menciptakan sebuah thread yang berfungsi sebagai pengatur data yang masuk, thread tersebut di beri nama thread data. Penerimaan data disini menggunakan socket UDP dan mengikuti port yang di buka oleh sender multicast.
Disamping itu, terjadi looping yang digunakan untuk menerima koneksi client, lalu koneksi client tersebut akan diarahkan ke antrian client menggunakan fungsi pushcl(). Pada fungsi puscl() aplikasi akan menciptakan thread client, thread client disini akan tercipta sebanyak client yang terkoneksi. Pada thread client akan tercipta antrian data yang telah diterima oleh thread data, selama antrian data tidak kosong maka thread client akan melakukan pengiriman data ke client unicast, pengiriman data akan menggunakan socket TCP dan menggunakan port yang telah ditentukan. Untuk lebih jelasnya menjabarkan flowchart – flowchart pendukung yang terdapat pada fungsi converter multicast menjadi unicast dengan menggunakan metode multithread dan antrian
• FlowchartThread Data Pushdt() Thread data Terima data
Gambar 3.16 FlowchartThread Data
Thread ini berfungsi untuk memastikan bahwa looping akan terjadi untuk menerima data yang dikirim oleh multicast group secara terus menerus.
Selain itu thread akan mengirimkan setiap data yang di dapat ke antrian data di setiap thread client dengan memanggil fungsi pushdt().
• FlowchartPushdt()
Gambar 3.17 FlowchartPushdt()
Pada fungsi pushdt(), data akan di kirimkan ke antrian data di setiap thread client. Maksimal data yang ada di antrian adalah dua data per thread client. Bila data di antrian sudah ada dua maka aplikasi akan memanggil fungsi popdt() untuk menghapus data agar data yang paling baru bisa masuk kedalam antrian.
• FlowchartPushcl() If antrian klien == NULL Klien chead = klien
Klien ctail next = klien ccurr
Klien tail = klien ccurr false true Thread client Pushcl() Gambar 3.18 FlowchartPushcl()
Fungsi pushcl() disini adalah memastikan setiap client yang terkoneksi ke server unicast akan diantrikan di antrian client dan setiap client dipastikan akan memiliki thread sendiri dengan menjalankan thread client.
• FlowchartThread Client Kirim data Popdt() Thread pts If client == NULL true false Thread client
antrian data tidak kosong
Gambar 3.19 Flowchart Thread Client
Setiap koneksi client akan dilayani oleh thread tersendiri setelah koneksi client tersebut masuk dalam antrian, thread disini berfungsi untuk memastikan setiap koneksi client dapat melakukan kirim data dan hapus data tanpa terpengaruh koneksi client lain nya.
Dalam thread client juga terdapat antrian data yg berisi data–data yang diantrikan untuk selanjutnya dikirim. Setiap
melakukan pengiriman data maka thread akan memanggil fungsi popdt() untuk menghapus data yang sudah terkirim.
Untuk memastikan semua koneksi client dapat terkontrol dengan baik maka setiap thread client juga memiliki sebuah thread yang diberi nama thread pts, thread pts ini digunakan untuk mendeteksi apakah koneksi client terputus dari server atau tidak.
• FlowchartPopdt()
Gambar 3.20 Flowchart Popdt()
Fungsi popdt() memiliki fungsi utama untuk menghapus data yang diperlukan dan menghapus data yang sudah tidak diperlukan atau dengan kata lain data yang sudah dikirim.
Pada fungsi ini setiap data yang akan dihapus akan disalin ke variabel cldt. Setelah data di salin maka antrian akan di susun kembali dan selanjutnya melakukan penghapusan data dengan menggunakan fungsi free() pada variabel cldt.
• Flowchart ThreadPts Thread pts Recv() If recv () <0 Popcln() true false
Gambar 3.21 Flowchart ThreadPts
Thread ini akan menjalankan fungsi recv() secara looping sehingga akan terpantau jika koneksi client terputus, jika koneksi client terputus maka fungsi recv ini akan membalikan nilai. Nilai tersebut akan di validasikan lagi jika lebih kecil atau sama dengan nol (0) maka client
dianggap terputus kemudian thread pts ini akan memanggil fungsi popcln().
• Flowchart Popcln()
Popcln()
If client == chead && client ==ctail
Free (client) Keluar dari antrian
if client == chead
Free (client) Keluar dari antrian
if client == ctail Free (client)
Keluar dari antrian
Free (client) Keluar dari antrian true false true true false false
Gambar 3.22 Flowchart Popcln()
Keterangan
1. “ if client == chead && client = = ctail “, validasi ini akan berlaku jika antrian hanya terdapat satu client.
2. “ if client == chead ”, validasi ini akan berlaku jika client yang akan dihapus berada di awal antrian.
3. “ if client == ctail ”, validasi ini akan berlaku jika client yang akan dihapus berada di akhir antrian.
4. validasi terakhir bila validasi sebelumnya false maka akan berlaku jika client yang ingin dihapus bukan berada di awal dan di akhir antrian.
Sebuah koneksi yang terputus tidak akan bisa keluar dengan sendiri dari sebuah antrian oleh karena itu perlu adanya sebuah fungsi yang mengeluarkan thread dari antrian agar tidak mengganggu proses lainnya. Fungsi yang dimaksud disini adalah fungsi popcln(), secara garis besar fungsi ini bekerja jika ada koneksi client yang terputus dan fungsi ini memastikan pula bahwa thread client yang dikeluarkan dari antrian adalah benar thread client yang terputus koneksi nya.
Untuk itu fungsi popcln() memiliki tiga validasi yang berguna untuk memastikan letak thread dari antrian client mana yang harus di keluarkan dari antrian.
3.2.2.4 FlowchartPerancangan Aplikasi Multicast ke Unicast menggunakan I/O Multiplexing
Pada saat aplikasi berfungsi sebagai unicast (Converter server multicast ke unicast) maka aplikasi akan terlebih dahulu melakukan inisialisasi.
Setelah inisialisasi selesai aplikasi mulai menciptakan file descriptor yang diberi nama master, file descriptor master ini awalnya menyimpan socket listener dan socket sd yang merupakan socket untuk koneksi multicast.
Selanjutnya aplikasi akan looping secara terus menerus, pada saat looping tersebut aplikasi pertama-tama akan menyalin semua isi dari file descriptor master ke file descriptor yang di beri nama read_fds. Kemudian menjalankan fungsi select(), fungsi select() di aplikasi adalah mengintip semua socket yang berada di file deskriptor read_fds untuk mengetahui layanan apa saja yang dibutuhkan socket – socket tersebut.
Setelah itu aplikasi akan memberikan beberapa validasi yang berguna mengetahui layanan yang cocok dari socket.
Validasi pertama aplikasi akan mencek satu demi satu socket yang ada di file descriptor apakah socket tersebut memiliki kepentingan untuk menerima koneksi client, validasi yang digunakan adalah “apakah socket merupakan socket sd atau bukan”, jika socket tersebut merupakan socket sd maka aplikasi akan
tidak, bila ada maka aplikasi akan menciptakan socket baru yang digunakan untuk melayani client unicast.
Bila ternyata socket tadi bukan socket sd maka aplikasi melanjutkan validasi kedua, validasi kedua berguna untuk mencek apakah socket tersebut memiliki kepentingan pada penerimaan data dengan mencek apakah socket tersebut merupakan socket listerner, jika betul socket tersebut adalah socket listener maka aplikasi akan menjalankan fungsi recvfrom() yang berguna untuk menerima data dari sender multicast, setelah aplikasi mendapatkan data dari sender multicast akan dilakukan pengiriman data ke semua socket yang terdaftar di file deskriptor master kecuali socket sd dan socket listener.
Jika socket tadi bukan socket listener maka aplikasi akan menjalankan validasi ketiga, yang berfungsi mencek koneksi dari socket tersebut, maksud dari cek koneksi disini adalah memastikan koneksi dari socket tersebut apakah masih terkoneksi atau sudah putus, pengecekan disini menggunakan fungsi recv() yang akan membalikan nilai lebih kecil atau sama dengan nol (0) bila client terputus. Bila nilai balikan dari recv() tersebut nol (0) atau lebih kecil dari nol (0) maka socket tersebut akan di tutup dan akan dihapus dari file deskriptor master.
Validasi – validasi tadi akan terus berulang dengan menggunakan socket – socket yang berbeda mengikuti urutan socket yang ada di file deskriptor master.
