Materi 1 KMMI IoT 2021 [PDF]

Citation preview

Versi Publikasi 10082021



Daftar Isi A. Capaian Pembelajaran B. Materi PembelajaranPengenalan Internet of Things 1. Pengenalan Internet of Things 2. Evolusi Konsep IoT 3. Visi IoT 4. Definisi IoT 5. Karakter Dasar IoT 6. Perbedaan IoT a. IoT Vs Sistem Tertanam b. IoT Vs M2M c. IoT Vs CPS d. IoT Vs WSN e. IoT Vs WoT 7. Perkembangan IoT a. Teknologi Identifikasi dan Penginderaan b. Komunikasi dan Jaringan Nirkabel c. Standarisasi Agregasi d. Kecerdasan Buatan e. Perilaku 8. Arsitektur IoT a. Arsitektur IoT 3 Layer b. Arsitektur IoT 5 Layer c. Arsitektur IoT 6 Layer d. Arsitektur IoT 7 Layer 9. Contoh Sistem IoT a. Bidang Kesehatan b. Bidang Energi c. Transportasi d. Lingkungan Umum 10. Keunggulan dan Kerugian IoT C. Tugas Harian A. Capaian Pembelajaran - Mahasiswa mampu menjelaskan konsep dasar dari Internet of Things (IoT)



Materi 1 - Internet of Things Berbasis Project Kredensial Mikro Mahasiswa Indonesia Universitas Negeri Yogyakarta https://kmmi.kemdikbud.go.id/ || http://ft.uny.ac.id/



2



Versi Publikasi 10082021



B. Materi Pembelajaran 1. Pengenalan Internet of Things Dalam kehidupan kita sehari-hari, praktik Teknologi Informasi dan Komunikasi (TIK) memiliki peran penting dalam pengembangan masyarakat terkait informasi yang beredar. Di negara-negara maju, TIK digunakan untuk mengembangkan berbagai aplikasi dan layanan inovatif untuk menjawab permasalahan yang pada masyarakat sehingga meningkatkan kualitas hidup manusia. Di era modern, banyak hal yang terhubung satu sama lain menggunakan teknologi jaringan dengan tujuan untuk mendorong peningkatan Internet of Things (IoT). IoT adalah jaringan dimana banyak hal ( juga dikenal sebagai perangkat, objek, dan item) yang teridentifikasi secara unik dapat saling terhubung yang dapat menawarkan layanan komputasi cerdas. Hal-hal yang ada pada IoT juga dikenal sebagai Smart Things, yang dapat membantu manusia dalam kehidupan sehari-hari. Selain itu, IoT juga secara positif membantu proses komunikasi antar manusia. IoT terdiri dari beragam teknologi termasuk komputasi pervasif, teknologi sensor, sistem tertanam, teknologi komunikasi, jaringan sensor, protokol Internet, dan teknologi lainnya yang pada akhirnya menopang pertumbuhan ekonomi masyarakat modern.



Gambar 1. Konsep A dan C dalam Internet of Things (IoT) Gagasan mendasar dibalik adanya IoT adalah agar tersedianya konektivitas antara manusia dan perangkat pintar secara seamless. Ide dasar IoT dapat dipahami sebagai representasi dari berbagai hal yang disebut A dan C, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Pada Gambar 1, A mencerminkan konsep ubiquity atau globalisasi (yaitu perangkat apa pun, di mana saja, kapan saja, jaringan apa pun, dll) dan C mencerminkan karakteristik utama IoT (yaitu konektivitas, komputasi, konvergensi, koleksi). IoT pada dasarnya dapat dilihat sebagai tambahan dari dimensi ketiga bernama “Thing” ke dalam bidang dunia ICT, yang pada dasarnya didasarkan pada dua dimensi, Tempat dan Waktu seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Dimensi Materi 1 - Internet of Things Berbasis Project Kredensial Mikro Mahasiswa Indonesia Universitas Negeri Yogyakarta https://kmmi.kemdikbud.go.id/ || http://ft.uny.ac.id/



3



Versi Publikasi 10082021



“anything” ini pada akhirnya meningkatkan keberadaan things dimana-mana dengan terjadinya bentuk komunikasi baru antara manusia dengan benda dan diantara benda-benda itu sendiri. 2. Evolusi Konsep IoT Konsep komputasi ubiquitous melalui perangkat pintar dimulai pada awal 1980-an ketika mesin coke di Universitas Carnegie Mellon terhubung ke Internet dan dapat melaporkan persediaan minuman dingin. Mark Weiser pada tahun 1991 memberikan visi kontemporer IoT melalui terminologi komputasi ubiquitous dan komputasi pervasif. Raji pada tahun 1994 mengelaborasi konsep otomatisasi peralatan rumah tangga ke seluruh pabrik. Pada tahun 1999, Bill Joy mempresentasikan enam kerangka kerja web di mana komunikasi perangkat-ke-perangkat dapat dibentuk. Neil Gershenfeld pada tahun 1999 menggunakan gagasan serupa dalam buku populernya “When Things Start to Think”. Pada tahun yang sama, istilah "Internet of Things" dipromosikan oleh Kevin Ashton pada infrastruktur Radio Frequency Identification (RFID) di Auto-ID Center of Massachusetts Institute of Technology (MIT). Pada tahun 2002, Kevin dikutip di Majalah Forbes dengan mengatakan "Kami membutuhkan Internet of Things, cara standar komputer untuk memahami dunia nyata". Artikel tersebut berjudul The Internet of Things, yang merupakan dokumen resmi pertama yang menggunakan istilah ini secara harfiah.



Gambar 2. Thing sebagai dimensi baru dalam mendukung teknologi IoT Evolusi IoT dengan mengacu pada kemajuan teknologi dalam konsepsi Internet ditunjukkan pada Gambar 3. Internet yang diperkenalkan pada awal 1990-an hanya berkaitan dengan pembuatan konten statis dan dinamis di World Wide Web (WWW). Kemudian, produksi skala besar dan kolaborasi bisnis tingkat perusahaan memprakarsai pembuatan layanan web yang menjadi dasar Web 2.0. Namun Materi 1 - Internet of Things Berbasis Project Kredensial Mikro Mahasiswa Indonesia Universitas Negeri Yogyakarta https://kmmi.kemdikbud.go.id/ || http://ft.uny.ac.id/



4



Versi Publikasi 10082021



demikian, dengan menjamurnya smartphone dan tablet yang terjangkau saat ini, aplikasi jejaring sosial menjadi dominan untuk penggunaan Internet. Dalam situasi saat ini, kemajuan dalam sistem tertanam, komunikasi Machine-to-Machine (M2M), Cyber Physical Systems (CPS), Wireless Sensor Network (WSN), dan teknologi Web of Things (WoT) memungkinkan komunikasi berbagai hal melalui Internet. Perkembangan teknologi secara keseluruhan yang terkait dengan IoT ditunjukkan pada Gambar 3.



Gambar 3. Kemajuan teknologi pada IoT 3. Visi IoT World Wide Web (WWW) konvensional menawarkan kemudahan pencarian informasi, percakapan email, dan jejaring sosial. Tren IoT yang muncul, hadir dengan visi untuk memperluas kemampuan ini melalui interaksi dengan spektrum peralatan elektronik yang luas. Secara umum, visi IoT dapat dilihat dari things centric dan internet centric. Visi things-centric mencakup kemajuan semua teknologi yang terkait dengan gagasan "Smart Things." Di sisi lain, visi Internet-centric melibatkan kemajuan teknologi jaringan untuk membangun koneksi perangkat cerdas interaktif dengan peningkatan penyimpanan, integrasi yang lebih luas, dan pengelolaan data. Berdasarkan pandangan tersebut, sistem IoT dapat dilihat sebagai jaringan terdistribusi dinamis dari perangkat pintar untuk memproduksi, menyimpan, dan menggunakan informasi yang dibutuhkan. Visi IoT menuntut kemajuan yang signifikan di berbagai bidang TIK (teknologi identifikasi digital, teknologi komunikasi, teknologi jaringan, teknologi komputasi, dan teknologi sistem distribusi) yang sebenarnya merupakan teknologi pendukung atau komponen dasar IoT. Terlebih lagi, paradigma IoT dapat dibayangkan sebagai konvergensi dari tiga visi dasar, yaitu visi berorientasi things, visi berorientasi jaringan, dan visi berorientasi semantik. Konvergensi tiga visi dengan kemampuan dan teknologi ini ditunjukkan pada Gambar 4.



Materi 1 - Internet of Things Berbasis Project Kredensial Mikro Mahasiswa Indonesia Universitas Negeri Yogyakarta https://kmmi.kemdikbud.go.id/ || http://ft.uny.ac.id/



5



Versi Publikasi 10082021



Gambar 4. IoT sebagai konvergensi dari 3 Visi Things, Internet dan Semantic Visi berorientasi things pada tingkat awal mempromosikan gagasan jaringan melalui Electronic Product Code (EPC) yang dapat diidentifikasi secara unik. Visi berorientasi things saat ini berkembang menjadi jaringan sensor pintar / smart sensor network. Dalam visi berorientasi Internet, komunitas Internet Protocol for Smart Object (IPSO) dibentuk untuk menjawab tantangan dari komunikasi sensor pintar. Mempertimbangkan identifikasi unik melalui pengalamatan Internet Protocol (IP), komunitas IPSO bekerja untuk interoperabilitas smart things ke teknologi protokol IP. Akhirnya, visi berorientasi semantik memberikan solusi untuk menangani sejumlah besar data yang dihasilkan oleh perangkat IoT. Lapisan arsitektur IoT dan protokol terkait telah disusun dalam tiga gambaran ini. 4. Definisi IoT Mempertimbangkan fakta kesamaan dengan teknologi yang sudah ada dan membayangkan konvergensi tiga visi yang berbeda, bukanlah pekerjaan mudah untuk memberikan definisi IoT secara tepat. Secara sederhana, IoT dapat dianggap sebagai sistem dimana berbagai things terhubung sedemikian rupa sehingga mereka dapat berinteraksi secara cerdas satu sama lain dan tentu juga dapat terhubung dengan manusia. Namun, untuk lebih memahami definisi IoT, sejumlah organisasi standar dan badan pengembangan yang terkait telah memberikan definisi mereka sendiri. Beberapa definisi IoT yang disajikan oleh beberapa organisasi standar yang dijabarkan pada Tabel 1.



Materi 1 - Internet of Things Berbasis Project Kredensial Mikro Mahasiswa Indonesia Universitas Negeri Yogyakarta https://kmmi.kemdikbud.go.id/ || http://ft.uny.ac.id/



6



Versi Publikasi 10082021



Tabel 1. Definisi IoT oleh beberapa organisasi terstandar Organisasi Standar



Definisi Internet of Things (IoT)



Institute of Electronic and Electric Engineering (IEEE)



“The Internet of Things (IoT) is a framework in which all things have a representation and a presence in the Internet. More specifically, the IoT aims at offering new applications and services bridging the physical and virtual worlds, in which Machine‐to‐Machine (M2M) communications represents the baseline communication that enables the interactions between Things and applications in the Cloud.”



Organization for the Advancement of Structured Information Standards (OASIS)



“System where the Internet is connected to the physical world via ubiquitous sensors.”



National Institute of Standards and Technology (NIST)



“Cyber Physical systems (CPS) – sometimes referred to as the Internet of Things (IoT) – involves connecting smart devices and systems in diverse sectors like transportation, energy, manufacturing, and healthcare in fundamentally new ways. Smart Cities/Communities are increasingly adopting CPS/IoT technologies to enhance the efficiency and sustainability of their operation and improve the quality of life.”



International Standard Organization (ISO)



“It is an infrastructure of interconnected objects, people, systems, and information resources together with intelligent services to allow them to process information of the physical and the virtual world and react.”



Internet Engineering Task Force (IETF)



“In the vision of IoT, “things” are very various such as computers, sensors, people, actuators, refrigerators, TVs, vehicles, mobile phones, clothes, food, medicines, books, etc. These things are classified as three scopes: people, machines (for example, sensor, actuator, etc.) and information (for example, clothes, food, medicine, books, etc.). These ‘things’ should be identified at least by one unique way of identification for the capability of addressing and communicating with each other and verifying their identities. In here, if the ‘thing’ is identified, we call it the ‘object’.”



International Telecommunication Unit (ITU)



“IoT is type of network that is available anywhere, anytime, by anything and anyone.”



Materi 1 - Internet of Things Berbasis Project Kredensial Mikro Mahasiswa Indonesia Universitas Negeri Yogyakarta https://kmmi.kemdikbud.go.id/ || http://ft.uny.ac.id/



7



Versi Publikasi 10082021



5. Karakter Dasar IoT Mempertimbangkan semua perspektif sistem IoT modern, beberapa karakteristik umum dan vital ditunjukkan pada Gambar 5 dan dijelaskan pada Tabel 2.



Gambar 5. Karakteristik dasar IoT Tabel 2. Deskripsi dari Karakteristik dasar IoT Karakteristik IoT



Deskripsi



Akuisisi, Penyimpanan, Penyaringan, dan Analisis Data Sensor



Banyaknya Sensor terdistribusi (smart things) mengumpulkan data pengamatan lingkungan/entitas fisik dan mengarahkan ke Cloud untuk penyimpanan dan analitik dengan tujuan akhir untuk meningkatkan alur kerja bisnis



Konektivitas



IoT membuka kemungkinan interkonektivitas hal-hal Fisik dan Virtual dengan bantuan Internet dan infrastruktur komunikasi global (dibangun menggunakan teknologi kabel dan nirkabel)



Perangkat Heterogenitas dan Kecerdasan



Interoperabilitas beberapa perangkat (berdasarkan platform perangkat keras dan jaringan yang berbeda) dengan pengolah kecerdasan buatan pada tingkat perangkat keras/perangkat lunak yang mendukung interaksi cerdas



Skalabilitas



Banyaknya konektivitas perangkat IoT menggeser interaksi manusia ke interaksi perangkat



Keamanan



Paradigma keamanan perlu diimplementasikan di tingkat jaringan serta tingkat perangkat akhir untuk memastikan keamanan data dan privasi



Materi 1 - Internet of Things Berbasis Project Kredensial Mikro Mahasiswa Indonesia Universitas Negeri Yogyakarta https://kmmi.kemdikbud.go.id/ || http://ft.uny.ac.id/



8



Versi Publikasi 10082021



6. Perbedaan IoT Dari perspektif evolusi IoT, tampaknya IoT di era sekarang ini telah dianggap sebagai nama lain dari teknologi tertentu. Oleh karena itu, istilah IoT dikaitkan dengan teknologi lain yang telah ada dalam literatur, yaitu sistem tertanam, komunikasi Machine to Machine M2M, Machine-to-Machine (M2M), Cyber Physical Systems (CPS), Wireless Sensor Network (WSN), dan teknologi Web of Things (WoT). Namun, konsep IoT tidak dapat dikatakan pengganti dari istilah-istilah tersebut. Berikut ini adalah penjelasan terkait perbedaan dari IoT dan masing-masing teknologi yang telah ada: a. IoT dan Sistem Tertanam Tabel 3 menunjukkan perbedaan antara sistem tertanam dan IoT. Tabel 3. Perbedaan Sistem Tertanam dan IoT Sistem Tertanam



IoT



Sistem tertanam termasuk perangkat elektronik yang biasanya berdiri sendiri dan berjalan secara independen di Internet



IoT adalah sistem yang mencakup perangkat yang bergantung pada konektivitas Internet untuk dapat melakukan komunikasi



Sistem tertanam merupakan kombinasi dari perangkat keras dan perangkat lunak (firmware)



Sistem IoT adalah kombinasi dari perangkat keras komputer, perangkat lunak, dan kemampuan jaringan



Firmware sistem tertanam sebagian besar tidak memerlukan modifikasi setelah perangkat dikirim ke klien/pengguna



IoT membutuhkan pembaruan berkelanjutan (update)



Contoh: Mesin EKG dalam layanan kesehatan yang digunakan untuk merekam sinyal elektrik dari jantung dan dapat dianalisis untuk mendeteksi kesehatan jantung manusia



Contoh: Mesin EKG yang terhubung ke Internet dan dapat mentransfer rekaman sinyal elektrik dari jantung ke cloud dan dapat monitoring secara jarak jauh



Sistem tertanam adalah bagian kecil dari sistem IoT



IoT adalah istilah yang lebih luas yang terdiri dari beberapa teknologi sistem tertanam, jaringan, dan teknologi informasi



b. IoT Vs M2M Tabel 4 menunjukkan perbedaan antara Machine to Machine (M2M) dan IoT.



Materi 1 - Internet of Things Berbasis Project Kredensial Mikro Mahasiswa Indonesia Universitas Negeri Yogyakarta https://kmmi.kemdikbud.go.id/ || http://ft.uny.ac.id/



9



Versi Publikasi 10082021



Tabel 4. Perbedaan M2M dan IoT M2M



IoT



Dalam M2M, sebagian besar jenis komunikasi adalah point to point



Di IoT, komunikasi terjadi di jaringan IP



Middleware tidak selalu diperlukan untuk pengiriman data



Middleware bertanggung jawab atas pengiriman data



Sebagian besar, perangkat M2M tidak bergantung pada Koneksi Internet



Pada IoT, sebagian besar perangkat memerlukan konektivitas Internet



Perangkat M2M memiliki opsi terbatas untuk diintegrasikan dengan perangkat lain karena harus menyesuaikan persyaratan standar komunikasi



Pada IoT, banyak komunikasi menuntut opsi integrasi tanpa batas



M2M adalah bagian dari IoT



IoT adalah istilah yang lebih luas yang mencakup M2M serta berbagai teknologi lainnya



c. IoT Vs CPS Cyber-Physical Systems (CPS) dan IoT sangat tumpang tindih, oleh karena itu, sangat sulit untuk membedakan batas antara perbedaan diantara keduanya. Baik IoT maupun CPS mencakup perangkat tertanam yang mampu mengirimkan data/sinyal fisik melalui jaringan. Namun, penggunaan istilah-istilah ini telah dieksploitasi oleh komunitas yang berbeda berdasarkan kriteria yang dirasakan. Tabel 5 menunjukkan perbedaan antara CPS dan IoT. Tabel 5. Perbedaan CPS dan IoT CPS



IoT



Istilah CPS biasanya lebih disukai daripada IoT oleh komunitas teknik. Ilmuwan komputer yang bekerja dengan sistem tertanam juga menggunakan istilah ini



Istilah IoT sering lebih disukai daripada CPS oleh komunitas jaringan dan telekomunikasi dan ilmuwan komputer yang melakukan penelitian di bidang jaringan pada generasi sekarang dan kemajuan Internet di masa depan



Di Amerika Serikat, istilah CPS lebih disukai daripada IoT



Di Uni Eropa, istilah IoT lebih disukai daripada CPS



CPS dianggap sebagai sebuah sistem



IoT dianggap sebagai perangkat di



Materi 1 - Internet of Things Berbasis Project Kredensial Mikro Mahasiswa Indonesia Universitas Negeri Yogyakarta https://kmmi.kemdikbud.go.id/ || http://ft.uny.ac.id/



10



Versi Publikasi 10082021



Internet Pengembangan sistem kontrol yang efektif, andal, akurat, dan real-time adalah tujuan utama CPS



Pengumpulan, penyimpanan, pengelolaan, analisis, dan berbagi Big Data melalui jaringan Quality of Service (QoS) adalah tujuan utama IoT



d. IoT Vs WSN Tabel 6 menunjukkan perbedaan antara Wireless Sensor Network (WSN) dan IoT. Tabel 6. Perbedaan WSN dan IoT WSN



IoT



WSN mengacu pada satu set sensor khusus untuk memantau, merekam, dan mengirimkan pembacaan kondisi fisik dari suatu entitas atau lingkungan ke lokasi pusat



Sistem IoT mencakup semua benda/perangkat fisik yang dapat diidentifikasi secara unik (yaitu peralatan rumah tangga, kendaraan, dll) yang disematkan dengan elektronik, perangkat lunak, sensor, dan aktuator, dengan konektivitas satu sama lain melalui Internet. Selain itu, pemrosesan dan analisis data sensor juga merupakan bagian dari IoT



WSN adalah bagian dari IoT



IoT adalah istilah yang lebih luas dan mencakup berbagai teknologi selain WSN



Contoh: Kumpulan besar sensor (terhubung secara opsional) yang digunakan untuk memantau kelembaban di suatu tempat



Contoh: Kulkas yang memiliki kemampuan merasakan dan mengirimkan pembacaan suhu ke Internet



e. IoT Vs WoT Tabel 7 menunjukkan perbedaan antara Web of Things (WoT) dan IoT. Tabel 7. Perbedaan WoT dan IoT WoT



IoT



Sistem WoT melibatkan penggabungan entitas IoT melalui web



IoT adalah jaringan hal/objek/perangkat pintar, orang, sistem, dan aplikasi



Materi 1 - Internet of Things Berbasis Project Kredensial Mikro Mahasiswa Indonesia Universitas Negeri Yogyakarta https://kmmi.kemdikbud.go.id/ || http://ft.uny.ac.id/



11



Versi Publikasi 10082021



WoT menyertakan aplikasi berbasis web melalui lapisan jaringan arsitektur IoT



Aplikasi IoT mencakup semua jenis aplikasi seperti aplikasi berbasis web, aplikasi berbasis android



Contoh: Sistem tertanam yang menghubungkan objek melalui web untuk komunikasi dengan objek lain



Contoh: Jaringan perangkat dan objek nirkabel



Menurut literatur, istilah sistem tertanam, M2M, CPS, WSN, dan WoT kadang-kadang dapat dipertukarkan dengan IoT, namun ini bukan sinonim dari istilah IoT. IoT kemungkinan akan menjadi istilah yang berlaku atas semua istilah ini. Hubungan konseptual IoT dengan teknologi terkait lainnya ditunjukkan pada Gambar 6. Gambar 6 menggambarkan bahwa IoT pada dasarnya adalah hasil dari berbagai teknologi yang ada yang digunakan untuk pengumpulan, pemrosesan, penyimpulan, dan transmisi data.



Gambar 6. Hubungan IoT dengan teknologi yang telah ada



Materi 1 - Internet of Things Berbasis Project Kredensial Mikro Mahasiswa Indonesia Universitas Negeri Yogyakarta https://kmmi.kemdikbud.go.id/ || http://ft.uny.ac.id/



12



Versi Publikasi 10082021



7. Perkembangan IoT Mark Weiser pada tahun 1999 mengatakan tren umum dalam teknologi dan memberikan gambaran bahwa perkembangan TI di masa depan tidak akan bergantung pada teknologi tertentu tetapi akan didasarkan pada pertemuan teknologi komputasi, yang pada akhirnya menghasilkan Ubiquitous Computing. Dalam penggambarannya, dunia ubiquitous computing terdiri dari objek nyata yang mampu merasakan, berkomunikasi, menganalisis, dan bertindak sesuai situasi dan kondisi. Secara umum, miniaturisasi, portabilitas, konektivitas ubiquitous, integrasi berbagai perangkat yang ada, dan ketersediaan ekosistem digital (Cloud) adalah faktor-faktor umum yang memainkan peran penting untuk perkembangan sistem IoT. Tepatnya, lima tahapan tampilan fungsional IoT atau value loop informasi terkait dengan pembuatan data, komunikasi data, agregasi data, dan analisis data dan kelima tahapan tersebut merupakan tindakan yang diperlukan untuk mencapai tujuan yang ditetapkan. Setiap tahap value loop informasi IoT diberdayakan oleh teknologi tertentu. Misalnya, aksi yang diamati di lingkungan menciptakan data yang diteruskan ke jaringan untuk komunikasi. Data yang dikomunikasikan bersifat heterogen dan diharuskan mengikuti standar sebelum dikumpulkan untuk tujuan analisis yang komprehensif. Mempertimbangkan pandangan fungsional ini, sistem IoT secara teknologi bergantung pada sensor, jaringan, agregasi standar, kecerdasan buatan, dan perilaku tambahan seperti yang dibahas pada Tabel 8. Oleh karena itu, dalam hal kemajuan teknologi, lima teknologi berikut menjadi alasan utama perkembangan IoT. Tabel 8. Teknologi yang mengakibatkan berkembangnya IoT Teknologi



Deskripsi



Teknologi Identifikasi dan Penginderaan



Pengembangan perangkat (sensor) yang mengubah stimulus fisik apa-pun menjadi sinyal elektronik



Komunikasi dan Jaringan Perangkat ( jaringan) yang mampu mengkomunikasikan Nirkabel sinyal elektronik Standardisasi Agregasi



Standar teknis yang memungkinkan pemrosesan data yang efisien dan memungkinkan interoperabilitas kumpulan data teragregasi



Kecerdasan Buatan



Alat analisis yang meningkatkan kemampuan untuk menggambarkan dan memprediksi hubungan antara data yang didapatkan



Perilaku



Teknologi dan teknik yang meningkatkan kepatuhan terhadap tindakan yang ditentukan



Materi 1 - Internet of Things Berbasis Project Kredensial Mikro Mahasiswa Indonesia Universitas Negeri Yogyakarta https://kmmi.kemdikbud.go.id/ || http://ft.uny.ac.id/



13



Versi Publikasi 10082021



Cara kerja sistem IoT berkisar pada paradigma identifikasi, komunikasi, interaksi dari anything serta analisis data yang berasal dari anything. Mengikuti paradigma ini, rincian tentang teknologi ini akan dijelaskan pada sub bagian di bawah. a. Teknologi Identifikasi dan Penginderaan Saat ini, lingkungan hidup/kerja kita menuntut penggunaan elektronik misalnya komputer, proyektor, kamera, tag, dan sensor/aktuator. Identifikasi cerdas dari sensor/aktuator dan deteksi sinyal fisik adalah dua karakteristik tingkat sistem dasar dari sistem IoT. Identifikasi dalam hal penamaan dan pencocokan smart thing dan layanan di IoT sangat penting, dan sekarang ini beberapa metode identifikasi digunakan, yaitu Ubiquitous Code [UCode], EPC, Universal Product Code [UPC], Quick Response Code [QR Code] , European Article Number [EAN], dll. Namun demikian, pengalamatan (IPv4 atau IPv6) objek IoT juga penting untuk merujuk ke alamatnya dalam jaringan komunikasi. Mengenali perbedaan antara identifikasi objek dan alamat objek sangat penting karena metode identifikasi tidak unik secara global. Namun, pengalamatan, dalam kasus ini diperlukan untuk mengidentifikasi objek secara global. Metode identifikasi menawarkan identitas unik objek dalam jaringan, dan pengalamatan IP publik memberikan identitas unik untuk smart things melalui Internet. Penginderaan di IoT meliputi asal data dari smart things yang saling terkait melalui penggunaan sensor dan aktuator. Sensor pada dasarnya adalah perangkat elektronik yang bertujuan untuk menghasilkan sinyal listrik, optik, dan digital yang didapatkan dari lingkungan fisik yang selanjutnya diubah secara elektronik menjadi informasi yang berguna untuk perangkat cerdas sehingga dapat dimanfaatkan oleh manusia. Aktuator adalah pelengkap teknologi sensor yang bertanggung jawab untuk mengubah sinyal listrik menjadi energi non listrik. b. Komunikasi dan Jaringan Nirkabel Komunikasi nirkabel dan jaringan nirkabel adalah inti dari Wireless Identification and Sensing Technologies (WIST), yang memainkan peran penting dalam IoT. WIST mengacu pada sensor berbasis RFID dan WSN. Sistem RFID adalah komponen penting dari IoT. RFID adalah singkatan dari Radio Frequency IDentification, dan merupakan teknologi komunikasi nirkabel yang menggunakan medan elektromagnetik untuk secara otomatis mengidentifikasi tag yang melekat pada objek fisik. Secara umum dinyatakan bahwa teknologi RFID berakar pada sistem Identification of Friend or Foe (IFF), yang digunakan pada Perang Dunia Kedua. Kode identifikasi digital dasar telah digunakan Materi 1 - Internet of Things Berbasis Project Kredensial Mikro Mahasiswa Indonesia Universitas Negeri Yogyakarta https://kmmi.kemdikbud.go.id/ || http://ft.uny.ac.id/



14



Versi Publikasi 10082021



dalam sistem IFF yang dikirimkan antara interrogator dan responden untuk mengidentifikasi pesawat milik musuh atau sekutu. Mirip dengan teknologi IFF, sistem RFID menggunakan gelombang radio untuk mengidentifikasi objek fisik secara real-time melalui pembacaan tag digital. Pada dasarnya, RFID secara umum terdiri dari tiga komponen berikut dan ditunjukkan pada Gambar 7: ● Tag RFID (Transponder atau Label Cerdas) yang terdiri dari antena, baterai (opsional), dan chip semikonduktor ● Interrogator (Pembaca atau perangkat baca/tulis) yang memiliki modul RF, modul kontrol, dan antena ● Controller (Host atau Workstation) untuk menyimpan informasi yang diperlukan dalam database



Gambar 7. Blok system RFID Tag RFID dan interrogator dalam sistem RFID tidak harus saling menempel satu sama lain dan cukup berkomunikasi satu sama lain melalui gelombang radio. Dalam jangkauan transmisi, Interrogator membaca informasi yang diperlukan, yaitu nomor seri, pabrikan, lokasi, riwayat penggunaan, jadwal pemeliharaan, dll yang disimpan pada tag RFID dan mengarahkan informasi ini ke Controller yang pada akhirnya menggunakan informasi ini untuk berbagai tujuan misalnya presensi atau sistem pembayaran. Tag RFID dapat terdiri dari dua jenis, yaitu Tag Aktif (Tag yang memiliki sumber daya terpasang) dan Tag Pasif (Tag tanpa sumber daya terpasang). Tag RFID Aktif memiliki kemampuan yang lebih besar, yaitu memori yang besar, jangkauan baca yang panjang, kecepatan transmisi data yang tinggi, biaya infrastruktur yang lebih rendah, dll daripada Tag Pasif tetapi lebih kompleks dan mahal. Tag Aktif menggunakan daya baterai dan mampu mengirimkan informasi dalam rentang jarak yang lebih jauh. Di sisi lain, untuk mengirimkan informasi, Tag RFID Pasif dapat memperoleh daya dari sinyal yang diterima oleh Interrogator. Penggunaan RFID mencakup area aplikasi yang cukup luas, yaitu identifikasi objek, pelacakan aset, manufaktur, manajemen rantai pasokan, sistem pembayaran, dan identifikasi lokasi. Berlawanan dengan perangkat RFID, sensor yang ada pada WSN memiliki kemampuan bekerja sama untuk merasakan besaran fisik dari lingkungan sekitar dan mentransfer hasil pembacaan data tersebut. Hasil pembacaan data Materi 1 - Internet of Things Berbasis Project Kredensial Mikro Mahasiswa Indonesia Universitas Negeri Yogyakarta https://kmmi.kemdikbud.go.id/ || http://ft.uny.ac.id/



15



Versi Publikasi 10082021



penginderaan dikumpulkan untuk disimpan pada database, data warehouse, atau Cloud yang dapat dilanjutkan pada proses analisis guna membuat keputusan yang tepat pada suatu masalah. Database, data warehouse, atau Cloud ini terletak jauh dari tempat pengambilan data dilakukan. Oleh karena itu, informasi yang didapatkan oleh sensor perlu untuk ditransmisikan ke lokasi tersebut untuk agregasi dan analisis. Biasanya, jenis transmisi data di IoT ini melibatkan berbagai jenis komunikasi nirkabel dan teknologi jaringan. Komunikasi nirkabel pada IoT menekankan cara bagaimana perangkat yang heterogen dapat berkomunikasi satu sama lain secara berkelanjutan. Di sisi lain, jaringan nirkabel melibatkan interkonektivitas perangkat untuk transmisi data yang dirasakan secara efisien. Berbagai jenis jaringan terlibat dalam transmisi data dari tempat asal ke tujuan. WSN terdiri dari banyak sensor kecil yang didistribusikan secara ad-hoc tetapi bekerja sama untuk mengukur dan mentransfer fenomena fisik tertentu ke tujuan yang diperlukan ( juga dikenal sebagai sink). Mempertimbangkan persyaratan skenario yang berbeda, Infrared (IR), Radio Frekuensi (RF), dan optik (Laser) adalah tiga skema komunikasi populer yang digunakan dalam WSN. Selain itu, WSN mengikuti arsitektur berlapis dan terdiri dari protokol dan algoritma dengan kemampuan self-organizing. Umumnya, teknologi WSN komersial didasarkan pada standar IEEE 802.15.4 yang pada akhirnya memberikan definisi lapisan Physical (PHY) dan MAC untuk komunikasi berdaya rendah. Saat ini, integrasi teknologi RFID yang memiliki kemampuan penginderaan (proyek Wireless Identification and Sensing Platform [WISP]) memungkinkan jenis aplikasi baru dalam IoT. Perangkat WISP mampu merasakan kuantitas fisik yang berbeda (yaitu suhu, cahaya, tingkat cairan, percepatan, dll) dan mampu memanfaatkan energi melalui sinyal pembaca yang diterima. Teknologi WISP ini memungkinkan pembuatan jaringan sensor RFID yang pada akhirnya tidak memerlukan baterai atau sumber daya. RFID, sensor, dan sensor RFID terhubung ke Internet melalui perangkat jaringan heterogen, yaitu Bluetooth, Access Point (AP), router Wi-Fi, Gateway, dll. Oleh karena itu, diperlukan alamat IP yang unik untuk semua smart things di Internet. IP bertanggung jawab atas penyediaan pengalamatan IP unik melalui Internet. Karena skalabilitas yang lebih besar, IPv6 telah dianggap sebagai salah satu pendukung utama IoT. Smart things membutuhkan konektivitas yang berkelanjutan dan perlu terhubung ke berbagai jaringan heterogen melalui switch, router, gateway, dll. Oleh karena itu, pemilihan teknologi jaringan yang tepat sangat penting. Materi 1 - Internet of Things Berbasis Project Kredensial Mikro Mahasiswa Indonesia Universitas Negeri Yogyakarta https://kmmi.kemdikbud.go.id/ || http://ft.uny.ac.id/



16



Versi Publikasi 10082021



Tergantung pada jangkauan dan/atau kecepatan transmisi data, sejumlah teknologi jaringan tersedia, yaitu USB, Ethernet, Bluetooth, ZigBee, Near Field Communication (NFC), Wi-Fi, WiMax, 2G/3G/4G (Long Term Evolution [LTE]), dll. Teknologi ini dapat diklasifikasikan sebagai Wired/Kabel (termasuk USB dan Ethernet) dan Wireless/Nirkabel (termasuk Bluetooth, NFC, Wi-Fi, WiMax, dan 2G/3G/4G [LTE]). Jenis konektivitas dan jenis jaringan teknologi komunikasi ditunjukkan pada Tabel 9. Tabel 9. Teknologi Nirkabel Teknologi



Tipe Konektivitas



Tipe Jaringan



USB



Kabel



Personal Area Network



Ethernet



Kabel



Local Area Network



Bluetooth/Bluetooth Low Energy



Nirkabel



Personal Area Network



ZigBee



Nirkabel



Personal Area Network



Near Field Communication (NFC)



Nirkabel



Personal Area Network



Wi‐Fi



Nirkabel



Local Area Network



WiMax



Nirkabel



Metropolitan Area Network



2G/3G/4G, LTE/LTE‐Adv.



Nirkabel



Wide Area Network



c. Standarisasi Agregasi Agregasi mengacu pada pengumpulan data oleh sensor yang kemudian dilakukan proses penanganan data, pemrosesan data, dan penyimpanan data. Agregasi selain memberikan kemudahan penanganan, juga membantu untuk mengekstraksi kesimpulan yang dapat merupakan pengambilan keputusan di masa mendatang. Dalam konteks agregasi data di IoT, Standardisasi adalah salah satu masalah yang penting. Sejauh ini, database relasional dan SQL menjadi pilihan utama untuk store dan query data terstruktur. Namun, tidak ada standar yang tersedia untuk menangani data tidak terstruktur. IoT menjanjikan skalabilitas miliaran perangkat yang pada akhirnya menuntut standar umum untuk berkomunikasi dan mengumpulkan data yang bersifat heterogen. Standar Internet yang ada telah dikembangkan tanpa mempertimbangkan visi IoT. Sejalan dengan itu, sistem IoT telah dikembangkan Materi 1 - Internet of Things Berbasis Project Kredensial Mikro Mahasiswa Indonesia Universitas Negeri Yogyakarta https://kmmi.kemdikbud.go.id/ || http://ft.uny.ac.id/



17



Versi Publikasi 10082021



menggunakan protokol proprietary yang pada akhirnya membuat komunikasi menjadi bermasalah di antara perangkat IoT. Standardisasi tidak dapat dihindari dalam IoT karena merupakan hal yang sangat penting untuk menjamin interoperabilitas, skalabilitas, semantik data, keamanan, dan privasi. Beberapa standar harus diikuti untuk mewujudkan agregasi data di IoT. Namun, Standar Teknologi dan Standar Regulasi adalah dua kategori standar yang luas, yang terkait dengan proses agregasi. Standar teknologi termasuk protokol jaringan (aturan yang berhubungan dengan identifikasi dan konektivitas antar perangkat), protokol komunikasi (aturan dengan ketentuan bahasa yang sama untuk komunikasi perangkat), dan protokol agregasi data (aturan yang membantu agregasi dan pemrosesan data). Sampai saat ini, tidak ada badan standardisasi tunggal atau universal untuk membuat standar teknologi IoT. Namun, terdapat beberapa organisasi standardisasi yang aktif di tingkat yang berbeda, yaitu tingkat internasional, regional, dan nasional yang ditunjukkan pada Tabel 10. Tabel 10. Organisasi Standarisasi Organisasi



Tingkat



NoSQL



Tingkat Internasional



MapReduce and Hadoop Distributed File System (HDFS)



Tingkat Internasional



Institute of Electric and Electronic Engineers (IEEE)



Tingkat Internasional



Internet Engineering Task Force (IETF)



Tingkat Internasional



International Telecommunication Unit (ITU‐T)



Tingkat Internasional



One M2M



Tingkat Internasional



European Telecommunications Standards Institute (ETSI)



Tingkat Regional



Korean Agency for Technology and Standards (KATS)



Tingkat Nasional



Telecommunication Standards Development Society, India



Tingkat Nasional



Global ICT Standardization Forum for India



Tingkat Nasional



Materi 1 - Internet of Things Berbasis Project Kredensial Mikro Mahasiswa Indonesia Universitas Negeri Yogyakarta https://kmmi.kemdikbud.go.id/ || http://ft.uny.ac.id/



18



Versi Publikasi 10082021



(GISFI) Bureau of Indian Standards (BIS)



Tingkat Nasional



Kementerian Komunikasi dan Informatika (Kominfo)



Tingkat Nasional



Di sisi lain, standar terkait peraturan menjadi penting dalam evolusi IoT karena IoT mengoleksi data sehingga yang berhubungan dengan kepemilikan data, penggunaan data, serta penjualan data harus diatur. Membayangkan skala aplikasi IoT yang muncul, Komisi Perdagangan Federal AS menetapkan rekomendasi yang disebut Prinsip Praktik Informasi yang Adil (Fair Information Practice Principles/FIPPs), yang harus dipertimbangkan. Misalnya, aturan di FIPP menyatakan bahwa: ● Sebelum pengumpulan data, pengguna yang bersangkutan harus diberi tahu dan diberikan pilihan untuk memilih tentang penggunaan informasi pribadi mereka ● Setelah penggunaan informasi yang diperlukan, data harus dihapus ● Organisasi harus memperhatikan keamanan dan privasi data yang dikumpulkan Namun, hingga saat ini, belum diputuskan tentang organisasi utama yang akan bertanggung jawab atas penerapan standar regulasi untuk aplikasi IoT. d. Kecerdasan Buatan Kebutuhan untuk analisis data yang dikumpulkan menuntut kemajuan teknologi kognitif. Peningkatan kecerdasan memungkinkan otomatisasi sistem untuk melakukan tindakan deskriptif (representasi data yang dapat diterima untuk mengenali wawasan), prediktif (untuk meramalkan konsekuensi masa depan), dan analisis preskriptif (terkait dengan optimasi). SAS Visual dan Tableau adalah contoh alat yang membantu dalam analisis data (besar) melalui visualisasi yang merupakan aspek analisis bisnis yang tidak dapat dihindari. Analisis prediktif melakukan analisis pada data historis untuk menemukan tren masa depan melalui penggunaan pendekatan machine learning dengan menghindari instruksi pemrograman eksplisit. Hadoop, Spark, Neo4j beberapa adalah tool yang dapat digunakan untuk mendukung analisis prediktif pada big data. Namun, teknologi ini perlu selalu dikembangkan karena dalam banyak aplikasi praktis, sangat sulit untuk meramalkan tren masa depan jika ada korelasi yang kuat antara entitas. Teknik analisis preskriptif meningkatkan akurasi yang ditentukan dalam optimasi pengambilan keputusan. Computer vision, natural language processing, dan speech recognition adalah beberapa Materi 1 - Internet of Things Berbasis Project Kredensial Mikro Mahasiswa Indonesia Universitas Negeri Yogyakarta https://kmmi.kemdikbud.go.id/ || http://ft.uny.ac.id/



19



Versi Publikasi 10082021



contoh teknologi kognitif yang memainkan peran penting dalam analisis prediktif dan preskriptif. Teknik computer vision sebagian besar digunakan untuk memproses gambar untuk berbagai jenis diagnosis dan prediksi penyakit medis. Natural language processing dan teknik speech recognition lebih disukai untuk melakukan analisis terkait dengan ekspresi dan transkripsi kata dalam teks dan aksen dalam ucapan. Aplikasi termasuk sistem komputer kontrol suara, deteksi email spam, dikte medis, dll. Ketersediaan big data yang dihasilkan melalui perangkat IoT, tuntutan crowdsourcing yang tinggi, kemajuan dalam alat analisis dan pemrosesan data adalah faktor pendorong utama untuk peningkatan kecerdasan buatan. e. Perilaku Peningkatan perilaku melibatkan tindakan yang diperlukan untuk dilakukan dalam mempertimbangkan semua fase value loop informasi, yaitu dari penginderaan hingga analisis data. Mengikuti perubahan perilaku orang dan proses organisasi, peningkatan perilaku mendukung manifestasi tindakan sugestif dengan penggunaan teknologi canggih (M2M dan Machine to Human [M2H]). Pada fase loop informasi ini, perhatian IoT ditransfer dari ilmu data ke ilmu perilaku. Kemajuan dalam M2M dan M2H adalah kekuatan pendorong utama yang mendukung kemampuan kognitif dan aktuasi mesin untuk memahami lingkungan dan bertindak secara logis. 8. Arsitektur IoT Pada dunia Internet, komunikasi didasarkan pada lapisan protokol TCP/IP. Demikian pula, paradigma IoT adalah teknologi multilayer yang mendukung komunikasi dari miliaran smart things yang dilengkapi dengan prosesor, sensor/aktuator, dan komunikator. Mempertimbangkan elemen dasar IoT (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8), IoT pada dasarnya menghubungkan berbagai perangkat keras ke sejumlah besar domain aplikasi. Heterogenitas domain aplikasi dan perangkat keras memberikan berbagai tantangan signifikan yang penting untuk dipenuhi demi keberhasilan penerapan sistem IoT yang sederhana dan kompleks. Selain heterogenitas, mempertimbangkan konektivitas yang ada di mana-mana sepanjang waktu, IoT perlu mengatasi berbagai masalah termasuk skalabilitas, interoperabilitas, keamanan/privasi, dan QoS untuk lalu lintas data yang tinggi/kebutuhan penyimpanan data yang pada akhirnya mempengaruhi arsitektur sistem IoT. Sejumlah arsitektur IoT telah diusulkan dalam literatur. Arsitektur ini bervariasi tidak hanya dengan fungsi masing-masing tetapi juga dalam terminologi teknis. Interoperabilitas antara sistem IoT yang berbeda menjadi terbatas karena arsitektur yang diusulkan belum menyatu ke arsitektur referensi tunggal. Oleh karena itu, ada



Materi 1 - Internet of Things Berbasis Project Kredensial Mikro Mahasiswa Indonesia Universitas Negeri Yogyakarta https://kmmi.kemdikbud.go.id/ || http://ft.uny.ac.id/



20



Versi Publikasi 10082021



kebutuhan untuk arsitektur berlapis yang merupakan pusat dari semua proyek IoT. Dalam sub-bab ini, akan dijelaskan beberapa arsitektur dari IoT sebagai berikut: ● Arsitektur IoT 3 layer ● Arsitektur IoT 5 layer ● Arsitektur IoT 6 layer ● Arsitektur IoT 7 layer



Gambar 8. Komponen IoT a. Arsitektur IoT 3 Layer Arsitektur IoT paling sederhana terdiri dari tiga lapisan, yaitu layer perception, network, dan application seperti yang ditunjukkan pada Gambar 9. - Perception Layer Layer perception merupakan bagian terbawah pada arsitektur IoT yang bertanggung jawab atas pengumpulan berbagai jenis informasi melalui sensor fisik atau komponen smart things (yaitu RFID, sensor, objek dengan tag atau sensor RFID, dll). Selain itu, layer perception mentransmisikan informasi yang diproses ke layer network yang ada di atasnya melalui antarmuka tertentu. Tantangan utama pada layer perception terkait dengan pengenalan dan persepsi dari lingkungan adalah penggunaan teknologi dengan daya yang rendah dan skala nano. - Network Layer Layer tengah dalam arsitektur IoT tiga layer adalah layer network atau jaringan ( juga dikenal sebagai transmisi). Layer jaringan menerima informasi yang diproses dari layer perception dan meneruskan data yang diterima ke antarmuka aplikasi yang jaraknya jauh dengan menggunakan jaringan terintegrasi, Internet, dan teknologi komunikasi Materi 1 - Internet of Things Berbasis Project Kredensial Mikro Mahasiswa Indonesia Universitas Negeri Yogyakarta https://kmmi.kemdikbud.go.id/ || http://ft.uny.ac.id/



21



Versi Publikasi 10082021



-



lainnya. Sejumlah teknologi komunikasi (yaitu Wireless Local Area Networks (WLAN), Wi-Fi, LTE, Bluetooth Low Energy [BLE], Bluetooth, 3G/4G/5G, dll) terintegrasi dengan gateway IoT yang menangani tipe data yang heterogen ke atau dari berbagai things ke aplikasi dan sebaliknya. Selain operasi jaringan, layer jaringan dalam beberapa kasus ditingkatkan untuk melakukan operasi informasi di dalam Cloud Application Layer Layer aplikasi di bagian paling atas dari arsitektur IoT tiga layer dan bertanggung jawab atas penyediaan layanan yang diminta oleh pengguna, misal hasil pembacaan suhu, kelembaban, tekanan udara, pengukuran intensitas cahaya, dll. Selain layanan yang diminta pengguna, layer aplikasi menyediakan layanan data (yaitu data warehousing, penyimpanan big data, penambangan data, dll) untuk melakukan data semantik analisis. Smart health, intelligent transport system, smart building, smart industry, dan smart city adalah beberapa aplikasi dengan smart user interface pada layer aplikasi.



Gambar 9. Arsitektur IoT 3 Layer b. Arsitektur IoT 5 Layer Object (Perception), Object Abstraction (Network), Service Management (middleware), Application, dan Business adalah urutan dari lima layer dalam arsitektur IoT lima layer seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10. Setiap layer dijelaskan secara singkat di bagian berikut: - Object (Perception) Layer Layer objek terutama berkaitan dengan identifikasi, pengumpulan, dan pemrosesan informasi spesifik dari objek (yaitu suhu, kelembaban, gerakan, perubahan kimia, dll) melalui berbagai jenis sensor fisik. Layer Materi 1 - Internet of Things Berbasis Project Kredensial Mikro Mahasiswa Indonesia Universitas Negeri Yogyakarta https://kmmi.kemdikbud.go.id/ || http://ft.uny.ac.id/



22



Versi Publikasi 10082021



-



-



-



-



objek juga dikenal sebagai layer persepsi atau layer perangkat. Sensor fisik pada layer ini didasarkan pada prinsip penginderaan (yaitu kapasitansi, induksi, efek piezoelektrik, dll) dan bertanggung jawab untuk mendigitalkan dan mentransfer data tersebut ke layer Abstraksi Objek melalui saluran yang aman. Big data diinisialisasi pada layer ini. Object Abstraction (Network) Layer Layer Abstraksi Objek atau layer Jaringan bertanggung jawab untuk mengamankan transmisi data dari sensor fisik ke sistem pemrosesan informasi dengan menggunakan berbagai teknologi, yaitu Wi-Fi, Inframerah, ZigBee, BLE, WiMax, GSM, 3G/4G/5G, dll. Dengan kata lain, layer Jaringan mentransfer informasi yang didapatkan dari layer persepsi ke layer Manajemen Layanan. Service Management (middleware) Layer Middleware adalah perangkat lunak yang berfungsi sebagai antarmuka antar komponen IoT yang memungkinkan komunikasi antar elemen yang sebelumnya mungkin tidak dapat dilakukan. Middleware menghubungkan program yang berbeda dan seringkali kompleks yang pada awalnya tidak dirancang untuk saling berhubungan. Inti dari Internet of Things adalah memungkinkan apa saja (anything) untuk saling terhubung dan saling berkomunikasi data melalui jaringan. Middleware adalah bagian dari arsitektur yang memungkinkan konektivitas sejumlah besar things yang beragam dengan menyediakan lapisan konektivitas untuk sensor dan juga untuk lapisan aplikasi yang menyediakan layanan yang memastikan komunikasi efektif antar perangkat lunak. Application Layer Layer aplikasi pada arsitektur IoT lima layer bertanggung jawab atas penyediaan layanan yang diminta oleh pengguna, misal suhu, kelembaban, tekanan udara, pengukuran intensitas cahaya, dll. Selain layanan yang diminta pengguna, layer aplikasi menyediakan layanan data (yaitu data warehousing, penyimpanan Big Data, penambangan data, dll.) untuk melakukan data semantik analisis. Smart health, intelligent transport system, smart building, smart industry, dan smart city adalah beberapa aplikasi dengan smart user interface pada layer aplikasi. Business Layer Layer bisnis bertanggung jawab untuk mengelola keseluruhan aktivitas/layanan sistem IoT melalui pembuatan diagram alur, model bisnis, dan grafik pada data yang diproses yang diterima dari layer aplikasi. Selain itu, berdasarkan analisis big data, layer ini mendukung



Materi 1 - Internet of Things Berbasis Project Kredensial Mikro Mahasiswa Indonesia Universitas Negeri Yogyakarta https://kmmi.kemdikbud.go.id/ || http://ft.uny.ac.id/



23



Versi Publikasi 10082021



pengambilan keputusan otomatis serta pembuatan strategi bisnis yang cerdas.



Gambar 10. Arsitektur IoT 5 Layer c. Arsitektur IoT 6 Layer Arsitektur enam lapis terdiri dari Focus Layer, Cognizance Layer, Transmission Layer, Application Layer, Infrastructure Layer, and Competence Business Layer seperti yang ditunjukkan pada Gambar 11. Model arsitektur ini dirancang untuk tujuan integrasi lebih dari satu sistem IoT (berfokus pada bidang studi yang berbeda) dan menganalisis implikasinya terhadap nilai bisnis.



Materi 1 - Internet of Things Berbasis Project Kredensial Mikro Mahasiswa Indonesia Universitas Negeri Yogyakarta https://kmmi.kemdikbud.go.id/ || http://ft.uny.ac.id/



24



Versi Publikasi 10082021



Gambar 11. Arsitektur IoT 6 Layer -



-



-



-



Focus Layer Modul pada layer ini bertanggung jawab untuk mengidentifikasi smart objects ketika berfokus pada aspek-aspek sistem IoT yang dipertimbangkan dalam pengembangan sistem. Cognizance Layer Layer ini terdiri dari sensor, aktuator, dan modul pemantauan data yang bertanggung jawab atas pengumpulan informasi penginderaan dari smart things (diidentifikasi dalam layer Fokus) Transmission Layer Layer ini bertanggung jawab untuk transmisi data yang didapatkan dari layer cognizance ke layer aplikasi Application Layer Layer ini bertanggung jawab atas kategorisasi informasi yang diterima berdasarkan mode aplikasi.



Materi 1 - Internet of Things Berbasis Project Kredensial Mikro Mahasiswa Indonesia Universitas Negeri Yogyakarta https://kmmi.kemdikbud.go.id/ || http://ft.uny.ac.id/



25



Versi Publikasi 10082021



-



-



Infrastructure Layer Ini berkaitan dengan ketersediaan teknologi berorientasi layanan, yaitu cloud, big data, data mining, dll. Competence Business Layer Layer ini mencakup analisis model bisnis dari sistem IoT.



d. Arsitektur IoT 7 Layer Arsitektur IoT tujuh layer terdiri dari tujuh lapisan termasuk Things, Edge Computing, Data Accumulation, Data Abstraction, Application, People Collaboration and Processes layer (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 12). Arsitektur ini menyediakan cara paling sederhana untuk memahami fungsionalitas sistem IoT.



Gambar 12. Arsitektur IoT 7 Layer Materi 1 - Internet of Things Berbasis Project Kredensial Mikro Mahasiswa Indonesia Universitas Negeri Yogyakarta https://kmmi.kemdikbud.go.id/ || http://ft.uny.ac.id/



26



Versi Publikasi 10082021



Fungsionalitas setiap lapisan dijelaskan sebagai berikut: - Layer 1: Things Layer Layer Things terdiri dari perangkat titik akhir sistem IoT termasuk smart things dan perangkat seluler pintar (yaitu ponsel cerdas, tablet, Personal Digital Assistant [PDA], dll) untuk mengirim dan menerima informasi. Layer Things mendukung beragam perangkat dalam hal bentuk, ukuran, dan prinsip penginderaan; layer mampu mengumpulkan data dan konversi pengamatan analog ke sinyal digital. - Layer 2: Connectivity Mempertimbangkan berbagai protokol komunikasi dan jaringan, layer konektivitas bertanggung jawab untuk transmisi data tepat waktu di dalam dan di antara smart things level 1 dan di seluruh jaringan yang berbeda. Dengan kata lain, komunikasi horizontal antara smart things level 1 dan switching/routing serta transmisi data yang aman pada level jaringan yang berbeda merupakan fungsi dasar dari layer ini. Meskipun, komunikasi dan konektivitas melalui standar jaringan berkemampuan IP yang ada adalah fokus utama arsitektur referensi IoT, namun, keterlibatan perangkat yang tidak mendukung IP menuntut standarisasi gateway. - Layer 3: Edge/Fog Computing Layer Edge/Fog Computing bertanggung jawab atas konversi aliran data jaringan yang heterogen menjadi informasi yang sesuai dalam hal penyimpanan dan analisis. Menurut aturan pemrosesan informasi awal dalam sistem IoT cerdas, layer ini memulai pemrosesan terbatas pada data yang diterima di edge of network, yang sebagian besar disebut sebagai komputasi Fog. Format data, reduksi, decoding, dan evaluasi adalah fungsi dasar dari layer ini. Fokus layer ini adalah komunikasi vertikal antara level 1 dan level 4. Gateway IoT adalah perangkat contoh pada level ini. - Layer 4: Data Accumulation Akumulasi data atau penempatan data bergerak pada disk dilakukan pada layer ini. Dengan kata lain, pada layer ini, data berbasis peristiwa diubah menjadi data berbasis query untuk diproses. Mempertimbangkan kepentingan layer yang lebih tinggi dalam akumulasi data yang tersedia, layer ini melakukan penyaringan atau penyimpanan selektif untuk mengurangi data. - Layer 5: Data Abstraction Layer Fokus utama pada lapisan abstraksi data terkait dengan rendering dan penyimpanan data sedemikian rupa sehingga menyatukan semua perbedaan dalam format data dan semantik untuk pengembangan aplikasi sederhana dan peningkatan kinerja. Materi 1 - Internet of Things Berbasis Project Kredensial Mikro Mahasiswa Indonesia Universitas Negeri Yogyakarta https://kmmi.kemdikbud.go.id/ || http://ft.uny.ac.id/



27



Versi Publikasi 10082021



-



-



Layer 6: Application Layer Mempertimbangkan persyaratan aplikasi, interpretasi data level 5 dilakukan pada layer ini. Aplikasi bersifat beragam (termasuk manajemen sistem dan aplikasi kontrol, aplikasi bisnis, aplikasi mission-critical, aplikasi analitis, dll) oleh karena itu, permintaan interpretasi data yang relevan bervariasi dari satu aplikasi ke aplikasi lainnya. Jika data diatur secara efisien pada layer 5, maka pemrosesan informasi overhead akan berkurang pada layer ini, yang pada akhirnya mendukung aktivitas paralel di perangkat akhir. Layer 7: Collaboration and Processes Pada IoT, orang yang berbeda dengan tujuan yang berbeda dapat menggunakan aplikasi yang sama. Oleh karena itu, di IoT, tujuan akhir bukanlah pembuatan aplikasi tetapi pemberdayaan orang untuk melakukan pekerjaan dengan cara yang lebih baik. Dalam kolaborasi dan komunikasi untuk bisnis, sebagian besar proses melampaui beberapa aplikasi IoT.



9. Contoh Sistem IoT Banyak sekali contoh dari penerapan IoT dalam kehidupan sehari – hari yang tanpa anda sadari sangat dekat dengan anda. Berikut merupakan beberapa contoh bidang yang telah menerapkan teknologi IoT. a. Bidang Kesehatan Contoh internet of things yang pertama dalam bidang kesehatan. Saat ini, banyak sekali teknologi advanced yang dapat membantu kinerja dari dokter maupun tenaga medis. IoT juga membuat sebuah terobosan baru dalam pengembangan mesin dan alat medis untuk mendukung kinerja dari tenaga medis agar lebih efektif, tepat, dan mengurangi resiko kesalahan. Salah satu contoh dari keberadaan IoT dalam dunia kesehatan adalah membantu dalam proses pendataan detak jantung, mengukur kadar gula tubuh, mengecek suhu tubuh dan lain sebagainya. Data yang diperoleh akan disimpan dalam penyimpanan data berskala besar. Saat ini lebih dikenal dengan big data. Dengan menggunakan big data mampu membaca informasi dan data yang berupa angka atau teks secara cepat, dan efisien. Tenaga medis tidak perlu lagi untuk mencatat secara manual, karena semua informasi dapat ditampung dalam basis data dan akan dikirimkan pada mesin IoT untuk menjalankan tugas sesuai dengan algoritma yang dikembangkan. Gambaran sistem dari IoT pada bidang kesehatan ditunjukkan pada gambar 13.



Materi 1 - Internet of Things Berbasis Project Kredensial Mikro Mahasiswa Indonesia Universitas Negeri Yogyakarta https://kmmi.kemdikbud.go.id/ || http://ft.uny.ac.id/



28



Versi Publikasi 10082021



Gambar 13. Sistem IoT pada bidang kesehatan b. Bidang Energi Dalam bidang energi, terdapat bervariasi permasalahan yang timbul. Mulai dari polusi atau pencemaran, pemborosan, dan berkurangnya pasokan sumber daya. Oleh karena itu, dengan adanya IoT sendiri mampu untuk mengurangi beberapa resiko tersebut. Misalnya saja, dengan penerapan sensor cahaya mampu untuk mengurangi penggunaan energi listrik. Dengan sensor tersebut, mampu menangkap partikel cahaya, sehingga saat cahaya tersebut banyak maka lampu akan mati. Namun, saat tidak ada pasokan cahaya, maka lampu akan otomatis menyala. Kemudian, juga dapat menerapkan pada fungsi penjadwalan yang dilakukan pada mesin oven, mesin pemanas yang telah terintegrasi dengan jaringan internet. Dan contoh konkret yang sering kita jumpai adalah pada smart TV yang telah menerapkan IoT untuk metode pencarian channel disesuaikan dengan pilihan pengguna (user). Salah satu aplikasi IoT pada bidang energi ditunjukkan pada gambar 14.



Materi 1 - Internet of Things Berbasis Project Kredensial Mikro Mahasiswa Indonesia Universitas Negeri Yogyakarta https://kmmi.kemdikbud.go.id/ || http://ft.uny.ac.id/



29



Versi Publikasi 10082021



Gambar 14. Energy Meter berbasis IoT untuk monitoring daya pada rumah c. Transportasi Teknologi cerdas juga telah mencapai bidang transportasi umum. Biasanya, anda selalu mengendarai sebuah mobil sendiri sesuai dengan aturan dan kemampuan berkendara yang telah anda pelajari. Namun, apakah anda sudah mengetahui saat ini ada penemuan terbaru, dimana anda dapat menjalankan mobil tanpa mengemudi sendiri. Mobil tersebut dapat berjalan sendiri sesuai dengan prosedur dan terprogram dengan baik. Jadi, anda dapat merasakan sensasi seperti pada sistem autopilot di pesawat. Tahap pengembangan kendaraan tersebut masih diujicobakan di beberapa negara maju. Selain kendaraan, sistem lalu lintas juga termasuk dalam cakupan internet of things. Dengan IoT, mampu untuk mengontrol berbagai sistem lalu lintas saat kondisi macet maupun sepi. Sehingga, mampu mengurangi resiko angka kecelakaan dan pelanggaran lalu lintas yang terjadi. Pemanfaatan IoT dan kecerdasan buatan pada bidang transportasi ditunjukkan pada gambar 15.



Gambar 15. Penghitung jumlah mobil untuk penentuan transportasi berbasis IoT



Materi 1 - Internet of Things Berbasis Project Kredensial Mikro Mahasiswa Indonesia Universitas Negeri Yogyakarta https://kmmi.kemdikbud.go.id/ || http://ft.uny.ac.id/



30



Versi Publikasi 10082021



d. Lingkungan Umum Contoh internet of things yang terakhir yaitu dalam bidang lingkungan umum. Dimana segala aktivitas manusia, tumbuhan, maupun hewan dapat dipantau dan diawasi dengan menggunakan teknologi IoT. Misalnya saja, untuk melakukan penelitian kualitas air harus dibutuhkan sumber informasi yang akurat dan terpercaya.



Gambar 16. Pemanfaatan IoT untuk budidaya ikan lele Dengan bantuan internet of things, mampu untuk mencari sumber data secara valid dan cepat. Tidak hanya itu, cakupan wilayah geografis yang disajikan juga cukup luas dan dapat menjangkau lebih banyak daerah. Dengan bantuan big data, permasalahan mengenai kecepatan transfer data dan pembacaan data data tertutupi dengan baik. Salah satu aplikasi IoT yang digunakan dalam budidaya ikan lele ditunjukkan pada gambar 16. 10. Keunggulan dan Kerugian IoT Keunggulan dan kekurangan yang terkait dengan sistem IoT yang dikembangkan dan yang akan datang dijelaskan pada Tabel 11. Tabel 11. Keunggulan dan kekurangan IoT Keunggulan



Kekurangan



Kenyamanan dan kemudahan yang ditingkatkan melalui aplikasi AAL (Ambient Assisted Living) berbasis IoT meningkatkan kualitas hidup



Interoperabilitas dan kompatibilitas perangkat heterogen dalam sistem IoT



Dalam sistem berbasis IoT, interaksi perangkat-ke-perangkat memberikan



Kompleksitas sistem berbasis IoT menghasilkan lebih banyak kegagalan



Materi 1 - Internet of Things Berbasis Project Kredensial Mikro Mahasiswa Indonesia Universitas Negeri Yogyakarta https://kmmi.kemdikbud.go.id/ || http://ft.uny.ac.id/



31



Versi Publikasi 10082021



efisiensi yang lebih baik dalam hal penerimaan data yang cepat dan hasil yang akurat yang pada akhirnya menghemat waktu Otomatisasi aktivitas sehari-hari melalui perangkat IoT memberikan kualitas layanan yang lebih baik



Ada risiko peningkatan pengangguran di masyarakat karena adopsi sistem berbasis IoT di sektor industri



Pemanfaatan sumber daya secara optimal dalam sistem IoT menghemat keuangan



Sifat sistem IoT yang ubiquitous dan pervasive telah meningkatkan risiko kehilangan keamanan dan privasi



C. Tugas Harian Kerjakan tugas di LMS sesuai instruksi



Materi 1 - Internet of Things Berbasis Project Kredensial Mikro Mahasiswa Indonesia Universitas Negeri Yogyakarta https://kmmi.kemdikbud.go.id/ || http://ft.uny.ac.id/



32