Akar dari Internet of Things dapat ditelusuri kembali ke tahun 1970-an ketika para mahasiswa di Carnegie Mellon University menghubungkan saklar mikro dan sensor suhu ke mesin penjual otomatis Coca-Cola. Data dari saklar mikro dan sensor suhu dikirim ke program server yang dapat diakses dari jarak jauh melalui jaringan universitas. Hal ini memungkinkan para mahasiswa untuk memeriksa persediaan dan suhu mesin penjual otomatis dari komputer mereka, sehingga mereka tidak perlu pergi ke mesin jika persediaan minuman habis atau minuman cola tidak cukup dingin.Hal ini merupakan terobosan pada saat itu dan meletakkan dasar bagi Internet of Things seperti yang kita kenal sekarang. 

Internet of Things (IoT) adalah jaringan perangkat yang saling terhubung yang dapat mengumpulkan dan berbagi data melalui Internet dengan keterlibatan manusia yang minimal. Dalam hal ini, “things” adalah objek yang memiliki pengenal unik dan kemampuan untuk berkomunikasi melalui jaringan. Node jaringan IoT awal hanya mampu berkomunikasi satu arah. Fungsinya adalah untuk mengumpulkan data dari sensor dan mengirimkannya ke lokasi pusat untuk diproses dan dianalisis. (Sensor adalah perangkat elektronik yang dapat mendeteksi atau mengukur properti fisik dan mengubahnya menjadi sinyal listrik). Saat ini, semakin banyak perangkat IoT yang mampu melakukan komunikasi dua arah dan memiliki aktuator yang memungkinkan mereka untuk menyelesaikan tindakan sebagai respons terhadap aturan atau perintah data. Ini hanyalah salah satu kemajuan yang telah memperluas kemampuan perangkat IoT dan aplikasinya di dunia nyata.

Dalam pengembangannya, tentu Internet of Things tidak lepas dari yang namanya Firmware. Firmware adalah seperangkat atau susunan kode yang mengatur bagaimana alat atau komponen tersebut bekerja. Firmware ini dikerjakan oleh orang yang bekerja di bagian IoT Engineer, yang dinamakan sebagai Firmware Engineer. Firmware Engineer adalah seorang ilmuwan yang berspesialisasi dalam mengembangkan dan menginstal program perangkat lunak dan mengintegrasikan ke sistem perangkat keras. Mereka bertemu dengan perwakilan bisnis untuk memahami kebutuhan dan tujuan mereka. Misalnya, perusahaan teknik kimia dapat mempekerjakan Firmware Engineer untuk mengembangkan perangkat lunak yang sangat khusus untuk memodelkan senyawa kimia. Berdasarkan kebutuhan dan tujuan perusahaan, para pekerja merancang program perangkat lunak yang paling sesuai dengan tujuan klien.
 

Tugas dan Tanggung Jawab Firmware Engineer

Tanggung jawab harian seorang Firmware Engineer dapat bervariasi tergantung pada industri spesialisasi, posisi otoritas, dan pengaturan pekerjaan mereka. Misalnya, seorang Firmware Engineer yang memiliki perusahaan swasta atau bekerja lepas mungkin memiliki lebih banyak tanggung jawab yang terkait dengan manajemen bisnis dan mendapatkan klien daripada yang bekerja untuk perusahaan internal. Beberapa tanggung jawab umum untuk Firmware Engineer meliputi:

1. Pengembangan Firmware: Seorang Firmware Engineer bertugas mengembangkan kode firmware dari alat-alat yang digunakan, baik dalam segi fitur, keamanan, fleksibilitas, maupun penyempurnaan. Sebelum itu, terlebih dahulu Firmware Engineer harus memahami alat-alat pengembangan yang digunakan, dan membaca ulang dokumentasi maupun informasi yang telah disediakan terkait alat tersebut. Setiap alat dan komponen yang digunakan untuk mengembangkan IoT tentu berbeda. Firmware Engineer bertugas untuk menyesuaikan kode dengan perangkat keras yang ada.

2. Integrasi Perangkat Keras dan Firmware: Firmware Engineer bekerja dengan perangkat keras dan perangkat lunak. Mereka membutuhkan kemahiran kedua bidang itu, seperti pemrograman C atau C++, dan mereka harus memiliki perangkat keras, analisis sirkuit, mikroelektronika, arsitektur komputer, dan keahlian sistem operasi waktu nyata. Kode firmware yang telah disusun dan dikembangkan harus diintegrasikan dengan hardware dan tentu saja hal ini membutuhkan pengetahuan mengenai hardware/perangkat keras agar kode yang telah dibuat dapat berjalan semaksimal mungkin.

3. Pembaharuan Over-the-Air (OTA): Kode firmware yang telah diimplementasikan tentunya perlu diperbarui secara berkala, baik itu bulanan, tahunan, atau tergantung keinginan pengguna. Pembaharuan Over-the-Air (OTA) merupakan teknik atau tugas Firmware Engineer untuk memperbarui kode tanpa perlu menggunakan perangkat fisik dari alat tersebut. Pembaruan ini memanfaatkan teknologi komunikasi nirkabel, seperti satelit, Wi-Fi, jaringan seluler, atau frekuensi radio lainnya, untuk mengirimkan pembaruan secara langsung ke perangkat. Setiap perangkat dilengkapi untuk memverifikasi keaslian paket pembaruan dan melakukan validasi pasca-pembaruan bahwa pembaruan telah berhasil.

4. Optimalisasi Daya: Optimalisasi daya adalah proses mengurangi konsumsi daya desain elektronik digital ke tingkat optimal sambil mempertahankan fungsionalitas desain, keselamatan, dan keamanan. Proses ini menggunakan alat bantu otomatisasi desain elektronik dan metodologi untuk tingkat daya yang optimal. Untuk menemukan tingkat daya yang optimal, diperlukan analisis yang cermat terhadap kinerja dan pengorbanan area. Seorang Firmware Engineer harus mempertimbangkan daya yang digunakan pada IoT, menyesuaikan kinerja alat dan konsumsi daya yang optimal dan tetap aman digunakan secara efektif dalam jangka waktu tertentu.
    

Tantangan Firmware Engineer dalam Pengembangan Perangkat IoT

Firmware merupakan bagian integral dari IoT dan sistem tertanam. Perangkat lebih dari sekadar kombinasi komponen. Tanpa instruksi, mikrokontroler tidak “tahu” bagaimana mengelola alat atau komponen-komponennya. Tetapi pengembangan firmware tertanam bukanlah tugas yang mudah. Ini tidak hanya melibatkan pengkodean tetapi juga banyak pengujian dan debugging. Berikut ini merupakan tantangan umum seorang Firmware Engineer:

1. Keterbatasan Memori dan Komputasi: IoT dan sistem tertanam seringkali memiliki keterbatasan memori yang disebabkan oleh ukuran perangkat yang kecil, seperti remote TV atau pemutar MP3, yang membatasi kapasitas baterai, daya pemrosesan, dan memori. Namun, konsumen tetap menginginkan fungsi yang lebih banyak. Layanan pengembangan firmware dapat mengatasi tantangan ini dengan solusi yang optimal dan efisien.

2. Keamanan Data dan Privasi: Perangkat IoT sering mengumpulkan data pribadi, sehingga melindungi privasi sangat penting. Firmware Engineer memiliki tugas untuk mengamankan data. Perusahaan harus mematuhi undang-undang seperti GDPR atau CCPA, mengumpulkan data yang diperlukan saja, dan menggunakan anonimisasi untuk melindungi identitas pengguna. Kebijakan privasi harus menjelaskan data yang dikumpulkan, penggunaannya, dan perlindungannya. Memberikan kontrol kepada pengguna atas data mereka, seperti persetujuan dan penghapusan, membangun kepercayaan dan kepatuhan. Minimalisasi data dan privasi berdasarkan desain harus diterapkan sejak awal untuk memenuhi persyaratan hukum dan menjaga kepercayaan pengguna.

3. Kompatibilitas Antar Perangkat: UX untuk IoT berbeda-beda dan kompleks karena ada dua urutan interaksi yaitu dari pengguna ke sistem virtual dan dari sistem virtual ke sistem fisik. Selain itu, setiap sistem fisik memiliki rangkaian interaksinya sendiri dan terlebih lagi ada pengguna yang berbeda untuk menggunakan aplikasi. Kecocokan antar perangkat menjadi tantangan ketika mengembangkan IoT. Terlebih lagi Firmware Engineer harus benar-benar memahami dan memastikan antar perangkat dapat berjalan secara maksimal.

4. Pengujian dan Debugging: Dalam sistem IoT, terdapat jaringan perangkat kecil yang saling terhubung, yang secara simultan bekerja bersama. Jadi, meskipun ada satu kesalahan pada perangkat ini, sangat sulit untuk melacak dari mana masalah tersebut berasal. Sistem IoT memiliki arsitektur yang kompleks dan karakteristik yang unik sehingga Firmware Engineer wajib melakukan pengujian di seluruh sistem dan komponen untuk memastikan bahwa sistem tersebut dapat diskalakan, dapat diandalkan, aman, dan berfungsi seperti yang diharapkan. Pengujian perangkat IoT memastikan bahwa setiap perangkat dalam sistem menjalankan fungsinya sesuai dengan yang diharapkan, sehingga seluruh jaringan IoT dapat bekerja secara kolaboratif dan memberikan hasil yang diinginkan.
    

Solusi dalam Pengembangan Firmware IoT

Banyaknya tantangan yang ada ketika mengembangkan IoT dan kode firmware nya tentu pasti akan selalu ada solusi, selama developer mampu dan berani untuk mencari solusi dari permasalahan tersebut agar IoT dapat bekerja sesuai fungsinya. Berikut adalah beberapa solusi yang dapat diterapkan oleh Firmware Engineer ketika mengembangkan perangkat IoT:

1. Pemrograman Efisien: Pilih bahasa pemrograman yang sesuai untuk mengembangkan komponen perangkat lunak, beberapa pilihan populer termasuk Python, C++, dan Java. Kemudian, modul pemrosesan dan analisis data harus dikembangkan untuk menerima, menyaring, mengatur, dan menganalisis data dari perangkat IoT. Firmware Engineer bertanggung jawab atas kelancaran perangkat IoT, sehingga pemilihan bahasa pemrograman yang sesuai dengan kebutuhan sangat penting dan menjadi otak utama dari jalannya sebuah perangkat.

2. Framework dan Library: Framework IoT dapat didefinisikan sebagai sekumpulan protokol, alat, dan standar yang menyediakan struktur khusus untuk mengembangkan dan menerapkan aplikasi dan layanan IoT. Sementara library adalah kumpulan metode dan kelas yang telah ditentukan sebelumnya yang dapat digunakan oleh pengembang untuk memudahkan pekerjaan mereka dan mempercepat pengembangan. Penggunaan framework dan library yang sesuai ketika mengembangkan perangkat IoT dapat melancarkan dan mempercepat pekerjaan Firmware Engineer. Sama seperti bahasa pemrograman, Firmware Engineer juga bertanggung jawab dalam kelancaran perangkat sehingga harus memilih framework dan library yang efektif dan efisien.

3. Strategi Keamanan: Firmware, perangkat lunak tersembunyi yang menghidupkan perangkat IoT, menjadi fondasi pengoperasiannya. Setiap kerentanan dalam firmware ini dapat membuka pintu belakang bagi penyerang, yang membahayakan data, privasi, dan bahkan keselamatan fisik. Sebagai salah satu solusi keamanan, hindari penggunaan kredensial bawaan atau yang dikodekan secara permanen, karena kredensial tersebut mudah menjadi sasaran penyerang. Terapkan mekanisme autentikasi yang kuat seperti autentikasi multi-faktor dan dorong pengguna untuk mengubah kata sandi bawaan selama penyiapan.

4. Pengujian Otomatisasi: Pengujian IoT adalah praktik memverifikasi pengoperasian ekosistem IoT yang benar dan merupakan akumulasi upaya untuk memastikan kualitas solusi IoT. Hal ini dapat mencakup berbagai jenis pengujian, metode, dan alat yang digunakan untuk pengujian IoT. Biasanya, QA IoT terdiri dari pemeriksaan fungsionalitas, kinerja, UX, keamanan, dan konektivitas jaringan perangkat IoT serta infrastruktur yang mengelilinginya. Dalam hal ini, Firmware Engineer bertanggung jawab dalam pengujian kinerja perangkat IoT, dan ini bisa menjadi salah satu solusi ketika mengembangkan perangkat itu agar ketika dipasarkan atau digunakan, alat tersebut bekerja sesuai fungsi dan semaksimal mungkin.
    

Kesimpulan

Seorang Firmware Engineer merupakan salah satu posisi dan job desk yang penting dalam pengembangan perangkat IoT. Mereka bekerja diantara Hardware Engineer dan Software Engineer, atau bisa dibilang Firmware Engineer bisa diharuskan memahami IoT dari sisi perangkat keras maupun perangkat lunak. Dalam hal perangkat keras, Firmware Engineer bertanggung jawab terhadap cara kerja dari masing-masing alat maupun komponen yang digunakan. Pemahaman mengenai perangkat keras juga dibutuhkan, karena ketika belum memahami perangkat keras, Firmware Engineer akan kesulitan dalam menyusun kode program dan menentukan logika program. Kemudian dalam hal perangkat lunak, Firmware Engineer bertanggung jawab terhadap integrasi logika program dengan platform IoT yang digunakan. Dalam implementasinya, pengguna akhir dari perangkat IoT tentunya akan berhadapan dengan antarmuka pengguna, baik dalam bentuk website atau aplikasi. Hal tersebut melibatkan kode firmware yang dibuat oleh Firmware Engineer, dan dalam penggunaannya, Firmware Engineer harus memastikan logika program yang telah dibuat harus sesuai dengan platform (website atau aplikasi) IoT yang dibuat oleh Software Engineer.