Protokol Komunikasi Pada IoT: Pengertian, Jenis, Kelebihan dan Kekurangan, serta Penggunaan

Protokol Komunikasi Pada IoT: Pengertian, Jenis, Kelebihan dan Kekurangan, serta Penggunaan Perusahaan IOT Indonesia

Platform IoT memberikan banyak manfaat dalam lingkungan manufaktur mulai dari meningkatkan otomatisasi dan produktivitas hingga menghasilkan model manajemen baru. Teknologi IoT terus berkembang dengan berbagai penyedia layanan, berbagai macam platform, dan jutaan perangkat baru yang muncul setiap tahunnya. Akibatnya, banyak hal yang perlu dipertimbangkan oleh pengembang sebelum bergabung dengan ekosistem IoT. Sensor, gateway, perangkat, data, bisnis, pengguna teknologi, dan informasi bernilai tambah adalah beberapa lapisan ekosistem teknologi IoT.

Protokol dan standar IoT sering kali diabaikan ketika orang berpikir tentang Internet of Things (IoT). Lebih sering daripada tidak, banyak industri lebih fokus pada komunikasi ketika membuat sebuah produk IoT. Meskipun interaksi di antara perangkat, sensor IoT, gateway, server, dan aplikasi pengguna sangat penting untuk IoT, komunikasi akan gagal tanpa protokol IoT yang tepat.
 

Pengertian Protokol Komunikasi IoT

Teknologi yang mendukung jaringan komputer berkembang dengan sangat cepat, yang telah menghasilkan produksi dan penyebaran miliaran perangkat elektronik di seluruh dunia. Beberapa produsen memproduksi perangkat dan gadget ini menggunakan perangkat keras yang canggih dan sumber daya pengembangan IoT untuk mengatasi keterbatasan yang menghalangi mereka untuk berkomunikasi dan bertukar data satu sama lain.

Protokol membantu memperbaiki masalah dengan menyediakan saluran dan seperangkat aturan. Serangkaian aturan dan standar yang mengatur bagaimana data diproses dan ditransfer di antara perangkat IoT disebut protokol komunikasi IoT. Protokol ini mendefinisikan bagaimana perangkat IoT berkomunikasi satu sama lain.Komunikasi digital sangat bergantung pada protokol karena protokol menentukan bagaimana data harus diformat, dikirim, dan diterima.
 

Jenis-jenis Protokol Komunikasi IoT

Protokol komunikasi yang digunakan untuk mengembangkan IoT bermacam-macam Semua itu tergantung dari tujuan dan penggunaanya masing-masing. Karena ada banyak jenis data dan aplikasi yang berbeda, Organisasi atau perusahaan biasanya menggunakan protokol komunikasi dan jaringan yang berbeda untuk bekerja dengan jenis data dan aplikasi yang berbeda. Beberapa protokol komunikasi IoT yang paling populer yang tersedia adalah:

  1. Message Queue Telemetry Transport (MQTT)
    MQTT adalah protokol komunikasi ringan yang dirancang khusus untuk aplikasi IoT dan M2M. Protokol ini ideal untuk lingkungan jarak jauh atau aplikasi dengan bandwidth terbatas. MQTT menggunakan arsitektur publish/subscribe yang berorientasi pada koneksi, di mana aplikasi MQTT dapat mempublikasikan (mengirim) atau berlangganan (menerima) topik, dan broker MQTT meneruskan informasi dari klien yang mempublikasikan ke klien yang berlangganan.

    Jadi misalnya, sebuah pengeboran minyak mungkin memiliki sensor pemeliharaan prediktif yang mendeteksi perubahan getaran dan menggunakan protokol MQTT. Sensor “mempublikasikan” tingkat getaran ke broker, yang kemudian diteruskan oleh broker MQTT ke aplikasi perangkat lunak yang telah berlangganan topik “getaran”, yang kemudian dapat memicu peringatan ketika tingkatnya di atas ambang batas.

  2. HyperText Transfer Protocol (HTTP)
    HTTP adalah protokol yang paling banyak digunakan untuk menavigasi Internet dan membuat data tersedia melalui REST-API. Keuntungan utama menggunakan HTTP untuk IoT adalah pengembang aplikasi web dapat menggunakan mekanisme yang sama untuk mengirim data ke server Web - melalui permintaan HTTP POST. 

    HTTP menggunakan sistem request-response, sehingga dalam penggunaannya terkadang memiliki keterbatasan. Sebagai contoh, ketika pengguna/klien ingin mengetahui keadaan ruangan tempat bekerja, atau melakukan pemantauan dengan parameter lainnya, HTTP klien mengirimkan permintaan informasi ke web server, kemudian HTTP server memproses permintaan klien, sedangkan HTTP klien menunggu proses selesai. Setelah itu, HTTP server memberikan informasi yaitu berupa keadaan ruangan atau parameter tertentu sesuai permintaan.

  3. CoAP (Constrained Application Protocol)
    CoAP adalah protokol transfer web untuk digunakan dengan jaringan terbatas dengan bandwidth rendah dan ketersediaan rendah. Protokol ini mengikuti arsitektur klien/server dan dibuat mirip dengan HTTP, mendukung model REST: server menyediakan sumber daya dengan URL, dan klien dapat membuat permintaan jenis GET, POST, PUT dan DELETE.

    CoAP menggunakan tautan komunikasi berbasis UDP, sehingga pengirimannya tidak dijamin. CoAP dibuat untuk bekerja di jaringan yang sangat padat, di mana node tidak memiliki banyak kecerdasan dan tidak selalu bekerja. 
     

Kelebihan dan Kekurangan Protokol Komunikasi IoT

  1. Message Queue Telemetry Transport (MQTT)
    Kelebihan:
    a. MQTT dapat memastikan pengiriman pesan. Hal ini karena MQTT memiliki keandalan pengiriman pesan menggunakan 3 level QoS yang berbeda. Dalam kasus level QoS 1 dan 2, protokol MQTT dapat menjamin transmisi pesan yang andal.
    b. MQTT menggunakan bandwidth dan sumber daya yang rendah, sehingga cocok untuk pengembangan IoT yang hanya membutuhkan jaringan dan sumber daya rendah.
    c. MQTT mengkonsumsi energi 170 kali lebih sedikit pada jaringan 3G dan 47 kali lebih sedikit pada jaringan Wi-Fi. Hal ini memungkinkan perangkat untuk tetap bisa mengirimkan pesan secara berkala walaupun tidak terdapat aliran listrik sumber daya, selama perangkat masih terhubung ke sumber daya baterai yang sesuai.
    Kekurangan:
    a. MQTT memiliki batasan tertentu pada ukuran dan kuantitas pesan. Meskipun protokol MQTT dapat menangani sejumlah besar pesan, untuk pesan yang sangat besar, protokol lainnya mungkin diperlukan.
    b. Dikarenakan memiliki batas tertentu dalam pengiriman pesan, tentu saja protokol ini tidak cocok untuk mengembangkan IoT untuk keperluan streaming video.
    c. Kurangnya keamanan yang tertanam di dalamnya MQTT. Sebagai hasilnya, pengelolaannya bergantung pada pengguna akhir. Hal ini mengharuskan pengguna untuk membangun lapisan keamanan di atas MQTT. Sedangkan jika menambahkan SSL/TLS untuk meningkatkan keamanannya maka komunikasi menjadi terbebani.

  2. HyperText Transfer Protocol (HTTP)
    Kelebihan:
    a. HTTP dirancang dengan mempertimbangkan kesederhanaan. HTTP menggunakan format teks yang mudah dimengerti dan dibaca oleh manusia. Hal ini memudahkan para pengembang untuk memahami, mendiagnosis, dan memecahkan masalah dalam komunikasi HTTP.
    b. HTTP adalah protokol standar yang didukung secara luas oleh berbagai platform, sistem operasi, dan perangkat. Hal ini membuatnya kompatibel dengan berbagai aplikasi, perangkat lunak, dan perangkat keras yang tersedia di pasar.
    c. HTTP dapat digunakan untuk berbagai tujuan komunikasi di web, mulai dari pengambilan halaman web sederhana hingga transfer file, streaming media, dan interaksi dengan layanan web lainnya. Protokol ini dapat digunakan untuk pengiriman dan penerimaan berbagai jenis data dan konten di internet.
    Kekurangan:
    a. Berbeda dengan MQTT, dalam pengiriman pesan/data, HTTP menggunakan sistem request-response sehingga kurang cocok diterapkan pada pengembangan IoT yang memerlukan komunikasi data secara realtime
    b. HTTP adalah dokumen-sentris, berbeda dengan MQTT yang merupakan data-sentris. Sehingga dalam hal ini pengiriman data IoT dari perangkat ke pengguna kurang efektif jika menggunakan protokol HTTP.
    c. HTTP dirancang untuk komunikasi one-to-one atau 2 sistem saja. Di sebagian besar perusahaan dan industri manufaktur yang menerapkan IoT, akan kesulitan jika menggunakan protokol HTTP karena menggunakan banyak sensor dan aktuator yang secara bersamaan mengirim dan menerima data. Inilah yang menyebabkan HTTP kurang optimal jika digunakan sebagai protokol komunikasi.

  3. CoAP (Constrained Application Protocol)
    Kelebihan:
    a. CoAP beroperasi melalui UDP, yang memerlukan overhead minimal untuk komunikasi. Hal ini juga memungkinkan waktu bangun yang lebih cepat dan kondisi “sleep” yang lebih lama. Secara keseluruhan, ini berarti baterai bertahan lebih lama untuk perangkat IoT.
    b. Ukuran paket yang kecil. Hal ini menyebabkan siklus komunikasi yang lebih cepat. Sekali lagi, hal ini memungkinkan baterai bertahan lebih lama.
    c. CoAP memiliki mekanisme sederhana untuk keandalan pengiriman pesan, membuatnya lebih mudah untuk mengelola pengiriman pesan tanpa broker. Hal ini berarti, perangkat dapat mengirimkan data tanpa menunggu konfirmasi dari penerima. Ini sangat berguna dalam skenario real-time dimana latensi sangat penting.
    Kekurangan:
    a. CoAP memiliki pendekatan yang lebih terbatas pada QoS dibandingkan dengan MQTT, yang mungkin tidak cocok untuk aplikasi yang membutuhkan pengiriman pesan yang terjamin.
    b. Protokol CoAP belum sepenuhnya matang dan masih mengalami perkembangan hingga saat ini, meskipun banyak protokol lain yang lebih baik. Hal ini yang membuat pengguna mempertimbangkan ketika akan menggunakan CoAP.
    c. Perangkat Network Address Translation (NAT) biasanya digunakan di jaringan perusahaan dan lingkungan cloud. CoAP dapat mengalami masalah dalam berkomunikasi dengan perangkat di belakang NAT karena IP dapat berubah-ubah dari waktu ke waktu.
     

Penggunaan Protokol Komunikasi IoT

  1. Message Queue Telemetry Transport (MQTT)
    a. Di daerah terpencil dengan konektivitas terbatas dan sumber daya yang terbatas, transfer data yang efisien sangat penting untuk menghemat daya dan mengoptimalkan bandwidth. MQTT yang ringan dan overhead yang rendah membuatnya ideal untuk mentransmisikan data sensor secara efisien.
    b. Karena fokusnya adalah pada data pemantauan lingkungan, yang mungkin tidak bervolume tinggi, ukuran paket MQTT yang kecil dan overhead pesan yang minimal sangat cocok untuk menangani kecepatan data yang rendah.
    c. Kawasan hutan dapat memiliki banyak sensor yang tersebar di wilayah yang luas. Model publish-subscribe MQTT memungkinkan skalabilitas tanpa batas, memungkinkan sensor baru untuk mempublikasikan data, dan beberapa penerima untuk berlangganan topik yang relevan untuk pemantauan dan analisis.
     

  2. HyperText Transfer Protocol (HTTP)
    a. HTTP adalah pilihan alami untuk sistem kios yang memerlukan integrasi web untuk mengakses layanan online, menampilkan konten dinamis, atau berinteraksi dengan API web. Hal ini memungkinkan komunikasi yang lancar dengan server web dan platform cloud, sehingga kios dapat menampilkan informasi waktu nyata atau mengambil data dari sumber online.
    b. Sistem kios seringkali memiliki layar sentuh atau antarmuka input untuk memfasilitasi interaksi pengguna. Format HTTP yang dapat dibaca manusia memudahkan pengembang untuk mengimplementasikan antarmuka yang ramah pengguna dan memungkinkan pengguna untuk berinteraksi dengan kios melalui browser web.
    c. Kios mungkin memerlukan pembaruan firmware atau perubahan konfigurasi sesekali. HTTP dapat digunakan untuk mengambil file firmware dari server jarak jauh dan menerapkan pembaruan ke perangkat lunak kios, memastikannya tetap mutakhir dengan fitur-fitur terbaru dan peningkatan keamanan.
     

  3. CoAP (Constrained Application Protocol)
    a. CoAP dirancang untuk aplikasi latensi rendah, sehingga cocok untuk aplikasi otomatisasi rumah yang membutuhkan waktu respons cepat, seperti mengontrol lampu atau menyesuaikan pengaturan termostat.
    b. Dalam pengaturan otomatisasi rumah, banyak perangkat pintar bertenaga baterai atau hemat energi. Sifat CoAP yang ringan dan komunikasi berbasis UDP meminimalkan konsumsi daya, sehingga memperpanjang masa pakai baterai perangkat IoT.
    c. Aplikasi otomatisasi rumah biasanya melibatkan pengiriman data dalam jumlah kecil, seperti pembacaan sensor atau pembaruan status. Format pesan CoAP yang ringkas dan overhead minimal memastikan transfer data yang efisien, mengoptimalkan bandwidth jaringan.
     

Kesimpulan

MQTT, HTTP, dan CoAP menawarkan keuntungan yang berbeda untuk aplikasi IoT. Model publish-subscribe MQTT yang ringan cocok untuk jaringan dengan bandwidth rendah. Desain RESTful CoAP dan dukungan UDP mengoptimalkan konsumsi energi di lingkungan yang terbatas. Komunikasi dupleks penuh HTTP WebSockets, dan pengiriman data asinkron HTTP Push - meningkatkan daya tanggap. Setiap protokol menghadirkan fitur unik untuk memenuhi kebutuhan IoT tertentu. Oleh karena itu, developer atau pengguna disarankan untuk memilih protokol yang tepat tergantung pada persyaratan proyek dan penggunaan, memastikan komunikasi, keamanan, dan kinerja yang lancar di Internet of Things yang terus berkembang.

Artikel Terbaru