BAB 2 DASAR TEORI
2.1 KAJIAN PUSTAKA
Terdapat beberapa penelitian yang terkait sebagai bahan perbandingan dan acuan dalam penelitian ini. Dengan membandingkan penelitian sebelumnya dapat diperoleh persamaan dan perbedaan dengan penelitian yang diajukan penulis. Oleh karena itu dapat digunakan sebagai indikator pembeda dari penelitian sebelumnya.
Berikut penelitian yang telah dilakukan mengenai topik tersebut.
Made Rezananda Putra, Eko Sakti Pramukantoro, Fariz Andri Bakhtiar melakukan penelitian protokol komunikasi CoAP pada semantic IoT web service [8]. Semantic IoT web service mampu menerima data berbentuk JSON, file gambar dan file video melalui CoAP. Semantic IoT web service yang saat ini telah ditambah CoAP juga mampu menangani permasalahan interoperabilitas khususnya syntactical interoperability dengan menyediakan protokol komunikasi melalui CoAP dan HTTP kepada client atau node sensor. CoAP dan HTTP dapat bekerja secara independen maupun bersamasama dalam proses pengiriman data kepada semantic IoT web service.
Yosef Febri Wiryawan, Dany Primanita Kartikasari, Mahendra Data melakukan penelitian implementasi protokol CoAP pada sistem pengamatan kelembapan tanah [9]. Pada penelitian ini bagaimana membangun sebuah komunikasi protokol CoAP pada sisi server dan client, proses komunikasi dimulai dengan request dengan tipe pesan Confirmable Message (CON) yang dikirimkan oleh client kepada server selanjutnya server merespon dengan mengirimkan payload yang berisi informasi kelembapan tanah dengan tipe pesan Acknowledgement Message (ACK) didapat kemudian ditampilkan melalui browser pada laptop client.
M Izzan Naufal, Rona Riantini, M. Khoirul Hasin melakukan penelitian rancang bangun monitoring suhu ruangan menggunakan sensor suhu dan sensor arus listrik pada sistem pendingin ruangan penyimpan pangan [10]. Sistem tersebut menggunakan Raspberry-pi sebagai mikrokontroler. Hasil atau tampilan data sensor suhu dan sensor arus listrik ditampilkan pada client melalui layar LCD.
Eka Permana, Susi Herawati melakukan penelitian untuk merancang sistem monitoring suhu ruangan pada bagian pembukuan [11]. Sistem yang dirancang menggunakan mikrokontroler Arduino Uno R3 dan sensor suhu LM35D. Aplikasi berbasis web digunakan untuk menampilkan hasil update suhu ruangan pada bagian pembukuan di Pd.Lima Motor Subang.
Zulhipni Reno Saputra Elsi melakukan penelitian perancangan monitoring suhu ruangan menggunakan arduino berbasis android di Pt. Tunggal Idaman Abdi cabang Palembang [12]. Perancangan sistem menggunakan arduino uno sebagai mikrokontroler dengan modul Bluetooth HC-05 dan sensor suhu LM35. Hasil monitoring suhu ditampilkan menggunakan Aplikasi arduino Bluetooth LM 35.
2.2 DASAR TEORI
2.2.1 Constrained Application Protocol (CoAP)
Constrained Application Protocol (CoAP) merupakan protokol komunikasi yang digunakan pada constrain devices atau perangkat yang memiliki keterbatasan [7]. Constrained Application Protocol (CoAP) merupakan protokol komunikasi yang mampu menangani permasalahan resource-constrained. CoAP dirancang untuk menggunakan sumber daya yang minim, sehingga cocok diimplementasikan pada lingkungan IoT yang memiliki keterbatasan [8].
Berdasarkan beberapa pendapat diatas, dapat disimpulkan bahwa Constrained Application Protocol merupakan suatu komunikasi protocol yang dirancang untuk menggunakan sumber daya yang minim., Untuk stukture layer dapat dilihat pada Gambar 2.1 Strukture Layer CoAP.
Gambar 2.1 Stukture Layer CoAP
CoAP berdasarkan pada pertukaran pesan yang sederhana, secara default dikirimkan melalui UDP dimana setiap pesan CoAP menempati bagian data dari satu
diagram UDP. Pesan dari CoAP menggunakan format biner yang sederhana, pesan = fixed-size 4 byte header ditambah variable-length Token ditambah Options ditambah payload [9]. Untuk format pesan dapat dilihat pada Gambar 2.2 Format pesan CoAP.
Gambar 2.2 Format pesan CoAP
Terdapat empat tipe pesan yang digunakan pada CoAP untuk melakukan pertukaran data antara client dan server, berikut tipe–tipe pesan tersebut [9]:
1. Confirmable (CON), merupakan pesan yang berisi request dan memerlukan Acknowledgment.
2. Non-Confirmable (NON), merupakan pesan yang digunakan berulang secara teratur tanpa memerlukan Acknowledgment.
3. Acknowledgment (ACK), merupakan pesan yang berisi response.
4. Reset (RST), merupakan pesan yang diguanakan ketika pesan CON tidak diterima dengan benar atau terdapan konteks yang hilang.
Suatu lightweight protocol dimaksudkan untuk digunakan sebagai pengganti HTTP untuk menjadi protokol pada layer aplikasi di dalam IoT (Internet of Things). CoAP menyediakan model interaksi request/response antara aplikasi dan endpoint, dikarenakan CoAP memiliki beberapa fitur yang menyerupai HTTP.
Tidak seperti HTTP yang beroperasi pada TCP, CoAP beroperasi pada UDP untuk menghindari congestion control yang kompleks. CoAP memiliki Representational State Transfer (REST) arsitektur, sehingga menyediakan URI dan metode seperti GET, POST, PUT, dan DELETE [13].
Protokol CoAP atau kepanjangan dari Constrained Application Protocol dikembangkan oleh Internet Engineering Task Force (IETF) sebagai protokol yang ringan dengan mengandalkan sumber daya yang terbatas pada komunikasi jaringan IoT. Arsitektur protokol CoAP mendukung multi- cast dengan bergantung pada Representational State Transfer (REST), sebuah prinsip yang diadopsi dari Hypertext Transfer Protocol (HTTP) [13].
2.2.2 Internet of Things (IOT)
Internet of Things merupakan perkembangan keilmuan yang sangat menjanjikan untuk mengoptimalkan kehidupan berdasarkan sensor cerdas dan peralatan pintar yang bekerjasama melalui jaringan internet. Internet of Things dalam penerapannya juga dapat mengidentifikasi, menemukan, melacak, memantau objek dan memicu event terkait secara otomatis dan real time, Pengembangan dan penerapan komputer, Internet dan teknologi informasi dan komunikasi lainnya (TIK) membawa dampak yang besar pada masyarakat manajemen ekonomi, operasi produksi, sosial manajemen dan bahkan kehidupan pribadi [6]. Pengunaan IoT meningkatkan pengunaan internet sehari-hari karena setiap objek akan terintergrasi secara terdistribusi dimana setiap perangkat ataupun software yang dihasilkan akan meningkatkan kualitas hidup [14].
Cara Kerja IoT (Internet of Things) adalah interaksi antara sesama mesin yang terhubung secara otomatis tanpa campur tangan user dan dalam jarak berapa pun. Agar tercapainya cara kerja IoT (Internet of Things) tersebut diatas internet menjadi penghubung di antara kedua interaksi mesin tersebut, sementara user hanya bertugas sebagai pengatur dan pengawas bekerjanya alat tersebut secara langsung [15].
2.2.3 Temperatur (Suhu)
Suhu adalah besaran termodinamika yang menunjukkan besarnya energi kinetik translasi rata-rata molekul dalam sistem gas; suhu diukur dengan menggunakan thermometer. Pemilihan sensor untuk aplikasi pendeteksian atau pengukuran tertentu, tipe sensor yang dipilih dengan mempertimbangkan beberapa faktor antara lain dari penampilan (performance), kehandalan (reliable) dan ekonomis (economic) [14].
Setiap atom dalam suatu benda masing-masing bergerak, baik itu dalam bentuk perpindahan maupun gerakan di tempat berupa getaran. Makin tingginya energi atom-atom penyusun benda, makin tinggi suhu benda tersebut. Suhu biasanya didefinisikan sebagai ukuran atau derajat panas dinginnya suatu benda
atau sistem. Benda yang panas memiliki suhu yang tinggi, sedangkan benda yang dingin memiliki suhu yang rendah [14]
2.2.4 Huminity (Kelembapan)
Kelembapan merupakan suatu tingkat keadaan lingkungan udara basah yang disebabkan oleh adanya uap air. Tingkat kejenuhan sangat dipengaruhi oleh temperatur. Grafik tingkat kejenuhan tekanan uap air terhadap temperature. Jika tekanan uap parsial sama dengan tekanan uap air yang jenuh maka akan terjadi pemadatan. Secara matematis kelembapan relative (RH) didefinisikan sebagai prosentase perbandingan antara tekanan uap air parsial dengan tekanan uap air jenuh. [14].
2.2.5 Microkontroler NodeMCU
Node MCU adalah device yang merupakan modul turunan dari modul IoT keluarga ESP8266 tipe ESP-12 yang mempunyai kelebihan dapat terkoneksi ke internet. Sedangkan menurut [14] Node Mcu adalah Open-source firmware dan pengembangan kit yang membantu untuk membuat prototipe produk IOT (Internet of Things) dalam beberapa baris skrip Lua Node Mcu adalah sebuah platform open source IOT (Internet Of Things) [13].
Gambar 2.3 Board NodeMCU Tabel 2.1 Spesifikasi dari NodeMCU V3
SPESIFIKASI NODEMCU V3
Mikrokontroller ESP8266
Ukuran Board 57 mmx 30 mm
Tegangan Input 3.3 ~ 5V
GPIO 13 PIN
Kanal PWM 10 Kanal
10 bit ADC Pin 1 Pin
Flash Memory 4 MB
Clock Speed 40/26/24 MHz
WiFi IEEE 802.11 b/g/n
Frekuensi 2.4 GHz – 22.5 Ghz
USB Port Micro USB
Card Reader Tidak Ada
USB to Serial Converter CH340G
NodeMCU telah menggabungkan ESP8266 ke dalam sebuah board yang kompak dengan berbagai fungsi layaknya mikrokontroler ditambah juga dengan kemampuan akses terhadap Wifi juga chip komunikasi USB to Serial sehingga untuk memprogramnya hanya diperlukan ekstensi kabel data mikro USB. Secara umum ada tiga produsen NodeMCU yang produknya kini beredar di pasaran:
Amica, DOIT, dan Lolin/WeMos. Susunan Pin NodeMCU [16].
Gambar 2.4 Susunan Pin Node MCU
2.2.6 Sensor DHT-11
DHT-11 merupakan instrumen yang berfungsi sebagai sensor suhu dan kelembapan udara sekaligus atau dapat mengukur dua parameter (suhu dan kelembapan) dalam satu lingkungan sekaligus, dengan keluaran (output) berupa sinyal digital. DHT-11 didalamnya terdapat sebuah thermistor tipe NTC (Negative Temperature Coefficient) berguna sebagai pengukur suhu. Di dalam DHT-11 juga
terdapat sensor untuk mengukur kelembapan tipe resistif dan sebuah mikrokontroler 8-bit yang berfungsi untuk mengolah kedua sensor tersebut dan mengirim hasilnya ke pin keluaran (output) dengan format kabel tunggal dua arah (single- wire-bi-directional) [17].
Gambar 2.5 Sensor DHT-11 Keterangan sebagai berikut :
1. Pin 1 = Pin Power 3.3V – 5V 2. Pin 2 = Pin Output Serial data 3. Pin 3 = Tidak digunakan 4. Pin 4 = Ground
Spesifikasi DHT11 [18] : 1. Tegangan kerja = 3.3V-5V.
2. Arus maksimum = 2.5mA
3. Range pengukuran kelembaban = 20%-80%
4. Akurasi pengukuran kelembaban = 5%
5. Range pengukuran suhu = 0°C-50°C 6. Akurasi pengukuran suhu = 2°C
7. Kecepatan pengambilan sampel tidak lebih dari 1 Hz (setiap detik) 8. Ukuran = 15.5 mm x 12 mm x 5.5 mm
9. 4 pin dengan jarak 0,1 "
2.2.7 Arduino IDE
Arduino IDE adalah software yang disediakan di situs arduino.cc yang ditujukan sebagai perangkat pengembangan sketch yang digunakan sebagai program di papan Arduino. IDE (Integrated Development Environment) berarti bentuk alat pengembangan program yang terintegrasi sehingga berbagai keperluan
disediakan dan dinyatakan dalam bentuk antarmuka berbasis menu. Dengan menggunakan Arduino IDE, bisa menulis sketch, memeriksa ada kesalahan atau tidak di sketch, kemudian mengunggah atau uploadsketch yang sudah terkompilasi ke papan Arduino [19].
2.2.8 QoS
QoS merupakan metode pengukuran tentang seberapa baik suatu jaringan untuk mendefinisikan karakteristik dan sifat dari suatu layanan. QoS digunakan untuk mengukur sekumpulan atribut kinerja yang dispesifisikan. QoS mengacu pada kemampuan jaringan dalam menyediakan layanan yang lebih baik pada traffic jaringan tertentu melalui teknologi yang berbeda-beda atau kemampuan suatu jaringan untuk menyediakan layanan yang baik dengan menyediakan bandwith, mengatasi jitter dan Delay. Parameter QoS adalah latency, jitter, Packet loss, throughput, MOS, echo cancellation dan PDD. QoS sangat ditentukan oleh kualitas jaringan yang digunakan.
Terdapat beberapa factor yang dapat menurunkan nilai QoS, seperti : redaman, distorsi, dan noise .QoS menawarkan kemampuan untuk mendefinisikan atribut layanan jaringan yang disediakan [20].
a. Delay
Delay merupakan total waktu yang dilalui suatu paket dari pengirim ke penerima melalui jaringan. Delay dari pengirim ke penerima pada dasarnya tersusun atas hardware latency, Delay akses, dan Delay transmisi. Salah satu jenis Delay yang sering digunakan adalah Delay transmisi, yaitu waktu yang dibutuhkan untuk sebuah pengirim mengirimkan sebuah paket. Delay dapat dipengaruhi oleh kongesti, media fisik, jarak atau juga waktu proses yang lama. Berikut rumus untuk menghitung Delay dan rata-rata Delay sebagai berikut:
𝐷𝑒𝑙𝑎𝑦 = 𝑊𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑝𝑎𝑘𝑒𝑡 𝑑𝑖𝑡𝑒𝑟𝑖𝑚𝑎 − 𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑝𝑎𝑘𝑒𝑡 𝑑𝑖𝑘𝑖𝑟𝑖𝑚 𝑅𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 𝐷𝑒𝑙𝑎𝑦 = 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐷𝑒𝑙𝑎𝑦
𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑃𝑎𝑘𝑒𝑡 𝑌𝑎𝑛𝑔 𝐷𝑖𝑡𝑒𝑟𝑖𝑚𝑎 Pada tabel 2.3 dibawah memperlihatkan kriteria nilai Delay.
Tabel 2.3 Kriteria Nilai Delay (Sumber TIPHON) [20]
Nilai Besar Delay (ms) Indeks
4 <150 Sangat Bagus
3 150-300 Bagus
2 300-450 Kurang Bagus
1 >450 Jelek
b. Packet loss
Packet loss adalah parameter kondisi yang menunjukan jumlah total paket yang hilang dari total paket yang dikirimkan.
𝑃𝑎𝑐𝑘𝑒𝑡 𝐿𝑜𝑠𝑠 = 𝑃𝑎𝑘𝑒𝑡 𝐷𝑖𝑘𝑖𝑟𝑖𝑚 − 𝑃𝑎𝑘𝑒𝑡 𝐷𝑖𝑡𝑒𝑟𝑖𝑚𝑎
𝑃𝑎𝑘𝑒𝑡 𝐷𝑖𝑘𝑖𝑟𝑖𝑚 𝑥 100%
Pada tabel 2.4 dibawah memperlihatkan kriteria nilai Packet loss.
Tabel 2.4 Kriteria Nilai Packet loss (Sumber TIPHON)
Nilai Persentase % Indeks
4 0-2 Sangat Bagus
3 3-14 Bagus
2 15-24 Kurang Bagus
1 >25 Jelek
