Implementasi MQTT Websocket Pada Sistem Pendeteksi Detak Jantung

Fakultas Ilmu Komputer

Universitas Brawijaya

4217

Implementasi MQTT Websocket Pada Sistem Pendeteksi Detak Jantung

Alfrienza Tighfaraka Alifibioneri¹, Heru Nurwarsito², Rakhmadhany Primananda³ Program Studi Teknik Informatika, Fakultas Ilmu Komputer, Universitas Brawijaya

Email: ¹alfrienza.raka@student.ub.ac.id, ²heru@ub.ac.id, ³rakhmadhany@ ub.ac.id

Abstrak

Sistem pendeteksi detak jantung dapat terintegrasi dengan jaringan internet, yang dapat diakses dengan web atapun aplikasi tertentu, sehingga pantauan detak jantung yang dilakukan lebih mudah dan efesien. Integrasi hardware yang meliputi Pulse Sensor, Modul Transmisi Wireless (Modul ESP 8266), Raspberry 3B dan Arduino. Protokol MQTT juga digunakan sebagai protokol untuk mengirim data karena konsumsi daya yang rendah, bandwidth rendah, skalabilitas tinggi dan overhead yang sangat rendah. QoS digunakan sebagai parameter ukur untuk mengetahui kinerja jaringan dari sistem yang dibuat pada penelitian. Pada penelitian ini menggunakan pulse sensor yang diletakkan pada pergelangan tangan atau ujung jari pengguna untuk mendapatkan data detak jantung dengan satuan bpm, kemudian data tersebut dikirimkan menggunakan MQTT ke broker Raspberry PI yang digunakan, dan pengguna dapat mengakses website untuk melihat grafik data detak jantung secara real-time.Hasil Pengujian QoS untuk parameter Delay pada transmisi data detak jantung menggunakan protokol MQTT tergolong sangat bagus, menghasilkan rata-rata QoS level 0 sebesar 1.44 ms, QoS level 1 sebesar 2.06 ms dan QoS 2 sebesar 2.35 ms. QoS untuk parameter Throughput pada transmisi data detak jantung menggunakan protokol MQTT tiap pengiriman data dengan rata-rata QoS level 0 sebesar 930 kbps, QoS level 1 sebesar 757 kbps dan QoS 2 sebesar 504 kbps. QoS untuk parameter Packet Loss pada transmisi data detak jantung menggunakan protokol MQTT tergolong sangat bagus, menghasilkan packet loss kurang dari 1% dengan semua level QOS yang diuji tidak ditemukannya packetloss.

Kata kunci: MQTT Websocket, QoS, QOS Level MQTT, IoT, Delay, Throughput, Packetloss Abstract

The development of the IoT (Internet of Things) technology era, the heart rate detection system can be integrated with the internet network, which can be accessed by the web or certain applications, so that heart rate monitoring is carried out more easily and efficiently. Hardware integration which includes Pulse Sensor, Wireless Transmission Module (ESP 8266 Module), Raspberry 3B and Arduino. 0.6%

performance for sensor error rate and data transmission capability with packet loss <1% for ESP modules. The MQTT protocol is often used mainly because of low power consumption, low bandwidth, high scalability and very low overhead. This system will send data related to the heart rate that has been obtained to the server to be processed. After that, the data will be sent to the user's application in real-time. In connection with that, from the aspect of networking in the application of IoT on the system using QoS as a measurement method In this study using a pulse sensor that is placed on the wrist or fingertip to obtain heart rate data in bpm units, then the data is sent using MQTT to the Raspberry PI broker used, and users can access the website to view real heart rate data real-time.

QoS Test Results for Delay parameters in heart rate data transmission using the MQTT protocol are classified as very good, resulting in QoS delay level 0 of 1.44 ms, QoS level 1 of 2.06 ms and QoS 2 of 2.35 ms. QoS for the Throughput parameter in heart rate data transmission uses the MQTT protocol for each data transmission with an average QoS level 0 of 930 kbps, QoS level 1 of 757 kbps and QoS 2 of 504 kbps. QoS for Packet Loss parameters in heart rate data transmission using the MQTT protocol is very good, resulting in packet loss of less than 1% with all QOS levels tested not finding packet loss.

Keywords: MQTT Websocket, QoS, QOS Level MQTT, IoT, Delay, Throughput, Packetloss

1. PENDAHULUAN

Teknologi informasi dan komunikasi pada dewasa ini telah mengalami tahap perkembangan yang sangat pesat. Adapun bentuk konkret dari hal tersebut adalah hadirnya sebuah konsep baru yang dinamakan dengan Internet of Things atau lebih dikenal dengan sebutan IoT. Berkaitan dengan itu, Junaidi berpendapat bahwa IoT merupakan sebuah konsep yang menggambarkan kemudahan manusia dalam melakukan pengoptimalan perangkat elektronik dengan menggunakan media internet walaupun berada di jarak yang relatif jauh dari perangkat tersebut (Junaidi, 2015). Di pihak lain, jurnal terbitan IEEE berpendapat bahwa IoT merupakan sebuah konsep yang menggambarkan perubahan benda- benda fisik yang memiliki ciri khas tradisional dan manual menjadi benda yang memiliki ciri smart dan otomatis (Al-Fuqaha, et al., 2015) . Dengan demikian, penulis bisa mengasumsikan bahwa Internet of Things merupakan sebuah konsep yang dapat dimaknai sebagai proses perkembangan dari teknologi informasi dan komunikasi yang membuat benda-benda yang sifatnya fisik dan memiliki ciri manual dalam penggunaannya menjadi benda yang memiliki ciri smart dan otomatis serta dapat dikendalikan melalui perangkat lain walaupun berada di jarak yang relatif jauh dengan menggunakan media internet dengan tujuan untuk memberikan kemudahan bagi manusia dalam menjalankan segala aktivitas kehidupan sosialnya di masyarakat.

Internet of Things berguna untuk memudahkan manusia untuk menjalani setiap aktivitasnya. Sehubungan dengan itu, penulis sangat merekomendasikan untuk menerapkan konsep itu dengan sistem pengukur detak jantung. Adapun alasan penulis menganjurkan hal tersebut bukan tanpa sebab. Berdasarkan hasil riset yang dilakukan oleh Kementerian Kesehatan Republik Indonesia menunjukan bahwa pada Tahun 2013 terdapat 883.447 orang menderita penyakit jantung koroner dan sebanyak 229.696 orang mengalami penyakit gagal jantung (Kementerian Kesehatan RI, 2014). Meskipun demikian, penulis melihat bahwa sistem pengukur detak jantung yang memiliki sifat otomatis dan real-time masih jarang ditemukan. Akibatnya banyak sekali orang-orang yang mengalami jenis penyakit tersebut tidak menyadari kondisi jantungnya

dan tidak dapat ditolong akibat keterlambatan menyadari detak jantungnya yang meninggi atau melemah. Sehubungan dengan itu, penulis melihat hal itu sebagai suatu masalah yang harus segera ditangani. Adapun opsi penyelesaian masalah tersebut salah satunya adalah penerapan konsep IoT pada sistem pengukur detak jantung.

Adapun mekanisme penerapan IoT pada sistem pengukur detak jantung relatif mudah untuk dipahami. Pada prinsipnya, sistem tersebut akan memiliki fungsi untuk mengukur detak jantung seseorang dalam rentang waktu yang sudah ditentukan. Kemudian dengan bantuang IoT, sistem itu akan mengirimkan data terkait detak jantung yang telah didapatkan kepada server untuk diolah. Setelah itu, data tersebut akan dikirimkan kepada aplikasi milik pengguna secara real-time. Dengan proses tersebut akan terus berulang-ulang layaknya sebuah siklus. Sehubungan dengan itu, dari aspek networking dalam penerapan IoT pada sistem tersebut menggunakan QoS sebagai metode pengukurannya.

QoS sendiri merupakan suatu kemampuan dalam menjamin pengiriman arus data penting.

Pada prinsipnya, QoS merupakan kumpulan dari berbagai kriteria performansi yang menentukan tingkat kepuasan penggunaan dari suatu layanan. Di samping itu, QoS pun menawarkan kemampuan untuk mendefinisikan atribut-atribut layanan yang telah tersedia, baik secara kualitatif ataupun kuantitatif. Selain itu, QoS dari aspek networking juga mengacu pada suatu kemampuan untuk memberikan pelayanan yang berbeda kepada lalu lintas jaringan dengan kelas-kelas yang berbeda. Dengan tujuan akhir dari QoS adalah memberikan network service yang lebih baik dan terencana dengan dedicated bandwidth, jitter, dan latency yang terkontrol dan meningkatkan loss karakteristik. Oleh karena itu, penulis akan menggunakan QoS sebagai metode pengukuran kualitas layanan networking dalam penerapan IoT pada sistem pendeteksi detak jantung.

Perkembangan era teknologi IoT (Internet of Things), system pendeteksi detak jantung dapat terintegrasi dengan jaringan internet, yang dapat diakses dengan web atapun aplikasi tertentu, sehingga pantauan detak jantung yang dilakukan lebih mudah dan efesien. Integrasi hardware yang meliputi Pulse Sensor, Modul Transmisi Wireless (Modul ESP 8266), Raspberry 3B dan Arduino. Performansi 0,6%

untuk tingkat kesalahan sensor dan kemampuan

transmisi data dengan paket loss <1% untuk modul ESP. Hardware Monitoring tersebut terintegrasi baik dengan aplikasi monitoring lewat jaringan lokal dan akses web lewat jaringan internet (Musayyanah, 2018). Protokol MQTT sering digunakan terutama karena konsumsi daya yang rendah, bandwidth rendah, skalabilitas tinggi dan overhead yang sangat rendah. Karena keunggulannya, MQTT telah diterapkan secara luas untuk kontrol industri (SCADA), penandaan rel (Delta-rail), pemantauan transportasi realtime (Red Funnel), otomatisasi, perawatan kesehatan dan aplikasi jejaring sosial seperti Facebook (Govindan, 2015).

Pada penelitian ini dikembangkan sistem pendeteksi detak jantung dengan data detak jantung dapat dilihat dengan menggunakan website. Sistem ini menggunakan Pulse Sensor, kemudian data yang diperoleh oleh sensor diolah oleh mikrokontroller Arduino dan ESP8266 sehingga didapatkan ukuran detak jantung dalam satuan BPM. Pada sistem monitoring detak jantung MQTT digunakan sebagai protokol komunikasi data dan dilakukan evaluasi QOS MQTT Websocket dari sistem yang akan dibuat. Pada sistem terdapat node publisher,broker, node subscriber. Jika ukuran detak jantung berada pada kondisi tertentu dalam jangka waktu tertentu maka pengguna juga bisa langsung mengetahui ukuran detak jantungnya dimana saja hanya dengan mengakses website. Berdasarkan kelebihan dari protokol MQTT dan permasalahan penelitian, maka diperlukan sebuah sistem monitoring untuk memantau detak jantung pengguna secara realtime dengan memusatkan kinerja pada protokol MQTT tersebut.

2. LANDASAN KEPUSTAKAAN 2.1. Pulse Sensor

Pulse Sensor merupakan sebuah perangkat yang memiliki kemampuan untuk membaca denyut jantung dengan menggunakan sensor yang terdapat pada perangkat tersebut. Adapun mekanisme pengaplikasian dari pulse sensor adalah letakan pulse sensor pada titk pergelangan tangan dengan bantuan kabel khusus supaya pulse sensor bisa mendapatkan nilai BPM. Sehubungan dengan itu, berdasarkan penuturan dalam penelitian yang

berjudul “Sistem Monitoring Denyut Jantung Menggunakan NodeMCU dan MQTT”

menjelaskan bahwa tingkat keakuratan dari penerapan perangkat pulse sensor belum dapat akurat secara penuh. Hal tersebut dapat dilihat dari penelitian tersebut yang mencoba melakukan pengujian perangkat pulse sensor sebanyak 10 kali percobaan dan mendapatkan hasil pengujian berupa rata-rata kesalahan yang dilakukan perangkat tersebut sebesar 2.6%

(Akbar, et al., 2018). Dengan kata lain, perangkat pulse sensor belum sepenuhnya memberikan akurasi dalam pembacaan denyut jantung secara tepat.

2.2. Wireshark

Wireshark merupakan salah satu alat dari Network Analyzer yang memiliki kemampuan untuk mengalisa kinerja jaringan serta melakukan kontrol terhadap lalu lintas data di jaringan yang biasanya digunakan oleh para Network Administrator (Ilham, 2019). Adapun mekanisme kerjanya adalah Aplikasi Wireshark akan menggunakan kemampuannya untuk memperoleh paket data yang lewat di dalam jaringan. Setelah itu, Aplikasi Wireshark akan mengirim data tersebut kepada network analyzer untuk dianalisis oleh network administrator. Pada hakikatnya, aplikasi ini berusaha untuk menangkap paket-paket data serta menampilkan informasi di dalam paket tersebut secara mendetail agar administrator lebih mudah dalam memonitoring dan menganalisa paket yang melalui berada dan lewat dalam jaringan (Adriant & Mardianto, 2015).

2.3. MQTT

MQTT merupakan singkatan dari Message Queue Telemetry Transport. MQTT merupakan suatu protokol komunikasi yang dianggap serasi dengan model komunikasi Internet of Things karena MQTT memiliki sifat machine to machine serta bekerja di aplikasi (Ahsy, et al., 2019). Kemudian MQTT juga memiliki kelebihan berupa memiliki sifat lightweight message. Sehubungan dengan itu, sifat tersebut memungkinkan suatu komunikasi dapat dilakukan dengan mengirimkan sebuah pesan yang berukuran kecil sekitar 2 bytes bagi setiap jenis data.

Adapun mekanisme komunikasi pada protokol MQTT menggunakan metode komunikasi publish dan subscribe (Abilovani,

et al., 2018). Dalam konteks ini, publisher akan mengirimkan topic yang berisi pesan ataupun data kepada broker yang merupakan penghubung di antara transaksi data di antara publisher dan subscireber. Setelah itu, broker akan mengolah topik yang telah dikirimkan oleh publisher. Kemudian topik yang ada dalam broker akan diteruskan kepada subscriber sesuai dengan permintaan dari subscriber atau umumnya oleh pengguna.

Gambar 1 MQTT 2.4. QoS

Quality of Service atau lebih dikenal dengan sebutan QoS merupakan suatu usaha untuk mengukur tentang seberapa teratur dari kualitas jaringan dan mendefinisikan karakteristik dari suatu layanan atau pesan. Pada dasarnya, QoS memiliki fungsi sebagai pemenuhan kebutuhan akan pesan yang berbeda dengan menggunakan infrastruktur yang serupa (Hanifah , et al., 2018). Sehubungan dengan itu, QoS sendiri dibagi menjadi tiga level, yaitu level 0, level 1, dan level 2. Adapun pada level 0 dalam QoS maka layanan atau pesan hanya akan dikirimkan sebanyak satu kali dan belum tentu dapat diterima oleh client karena sangat bergantung terhadap kehadiran jaringan. Hal itu disebabkan karena sifat dari QoS level 0 ini adalah tidak menyimpan pesan yang dikirimkan oleh pengirim pesan (Ilham, et al., 2019). Oleh sebab itu, QoS level 0 ini lebih dikenal dengan nama fire and forget.

Delay

Delay atau Latency adalah waktu tunda yang dibutuhkan dalam proses transmisi data.

Misalkan paket data yang berasal dari terminal A akan dikirimkan menuju ke terminal B, di dalam perjalanannya data tersebut mengalami propagasi menuju ke terminal B sehingga membutuhkan waktu tertentu untuk sampai ke terminal B. selisih waktu antara paket diterima dengan waktu paket dikirim disebut sebagai delay atau latency.

Throughput

Kecepatan (rate) transfer data efektif, yang diukur dalam bps. Throughput adalah jumlah total kedatangan paket yang sukses yang diamati pada destination selama interval waktu tertentu dibagi oleh durasi interval waktu tersebut.

Packet Loss

Packet loss adalah jumlah paket data yang hilang per detik. Packet loss dapat disebabkan oleh sejumlah faktor, mencakup penurunan signal dalam media jaringan, melebihi batas saturasi jaringan, paket yang corrupt yang menolak untuk transit, dan kesalahan perangkat keras jaringan.

QOS Level 0

Level QoS minimal adalah nol. Tingkat layanan ini menjamin pengiriman upaya terbaik. Tidak ada jaminan pengiriman.

Penerima tidak mengakui penerimaan pesan dan pesan tersebut tidak disimpan dan dikirim kembali oleh pengirim. QoS level 0 sering disebut "fire and forget" dan memberikan jaminan yang sama dengan protokol TCP yang mendasarinya.

Gambar 2 QOS Level 0 QOS Level 1

QoS level 1 menjamin bahwa suatu pesan dikirimkan setidaknya satu kali kepada penerima. Pengirim menyimpan pesan sampai menerima paket PUBACK dari penerima yang mengakui penerimaan pesan. Pesan dapat dikirim atau dikirim berkali-kali.

Gambar 3 QOS Level 1 QOS Level 2

QoS 2 adalah tingkat layanan tertinggi di

MQTT. Tingkat ini menjamin bahwa setiap pesan hanya diterima satu kali oleh penerima yang dituju. QoS 2 adalah kualitas tingkat layanan yang paling aman dan paling lambat.

Jaminan diberikan oleh setidaknya dua aliran permintaan / respons (jabat tangan empat bagian) antara pengirim dan penerima.

Pengirim dan penerima menggunakan pengenal paket dari pesan PUBLISH asli untuk mengoordinasikan pengiriman pesan.

Gambar 4 QOS Level 2 3. METODOLOGI PENELITIAN

Ulasan yang akan dibahas pada bab metodologi penelitian adalah langkah-langkah yang akan dilakukan oleh peneliti dalam penelitian ini, yaitu mengaplikasikan sistem monitoring denyut jantung pada pulse sensor menggunakan Protokol MQTT sebagai metode komunikasi dengan terkoneksi pada Perangkat Raspberry Pi 3B.

Dalam penelitian ini, peneliti menerapkan tipe penelitian yang bersifat implementatif.

Adapun dasar dari penggunaan penelitian tersebut adalah tipe penelitian tersebut sangat cocok dengan topik penelitian yang peneliti ulas dalam penelitian ini, yaitu menciptakan suatu produk untuk mengentaskan rumusan masalah yang telah dipaparkan dalam penelitian ini. Berkaitan dengan itu, tipe penelitian ini sangat memiliki keterkaitan dengan sifat perancangan. Dalam hubungan ini, penelitian implementatif merupakan penelitian yang akan melakukan tahapan awal berupa melakukan studi literatur.

Tahapan studi literatur sangat penting untuk dilakukan dalam penelitian implementatif.

Alasannya adalah dengan adanya studi literatur menyebabkan penelitian ini memiliki data yang valid dan memadai untuk menganalisis permasalahan beserta perancangan solusi aplikatifnya. Apabila solusi tersebut telah tercapai dan disepakati maka berlanjut ke dalam tahapan selanjutnya. Dalam konteks ini, tahapan selanjutnya adalah tahapan dalam menganalisis kebutuhan.

Tahapan analisis kebutuhan sangat penting untuk dilakukan. Alasannya adalah apabila solusi telah tersedia maka langkah selanjutnya adalah membuat sistem untuk mencapai solusi yang telah ditetapkan. Berkaitan dengan itu, dalam membuat sebuah sistem maka perlu untuk menganalisis kebutuhan apa saja yang dibutuhkan untuk membuat sistem tersebut. Hal itu wajib dilakukan agar pada saat proses pengembangan sistem dapat berjalan secara sistematis dan terencana dengan baik. Setelah itu, apabila tahapan analisis kebutuhan telah terlaksana maka berlanjut ke tahap selanjutnya, yaitu tahapan perancangan sistem.

Tahapan perancangan sistem adalah tahapan dimana komponen-komponen yang dibutuhkan oleh sistem dirancang. Perancangan sistem dilakukan untuk ketika mengimplementasikan sistem menjadi terstruktur, karena telah melakukan perancangan sistem yang akan diimplementasikan. Perancangan sistem meliputi gambaran umum sistem, perancangan alur sistem, perancangan node publisher, perancangan node broker, perancangan node subscriber dan perancangan pengujian

3.1. Arsitektur Sistem

Sistem yang akan dibuat pada penelitian ini adalah sistem monitoring detak jantung menggunakan MQTT sebagai protokol komunikasi data dan dilakukan evaluasi QOS MQTT Websocket dari sistem yang akan dibuat.

Pada sistem terdapat node publisher,broker, node subscriber. Perancangan sistem yang dibangun akan ditunjukan pada Gambar 5.

Gambar 5 Arsitektur Sistem

Secara umum terlihat bahwa konsep komunikasi yang digunakan merupakan konsep komunikasi arsitektur umum dari publish subscribe MQTT. Protokol MQTT memiliki

broker sebagai pusat pertukaran informasi antara publisher dan subscriber atau istilah lain broker dikenal sebagai MQTT server. Publisher yaitu node sensor mengirimkan informasi data sensor yang telah didapat menuju broker dengan melakukan inisialisasi topik. Dimana topik digunakan sebagai alamat tujuan yang dikirimkan melalui broker dari publisher sehingga tidak semua dapat menerima informasi tersebut jika tidak mengetahui topik yang digunakan. Sedangkan subscriber untuk mendapatkan pesan dari publisher, subscriber harus melakukan request atau subscribe topik yang sama dengan topik yang dikirimkan publisher jika ingin mendapatkan informasi yang telah dipublish oleh publisher sebelumnya. Kemudian broker membalas informasi subscriber dengan menyesuaikan identitas topik yang sama antara publisher dan subscriber, dan jika topik sama, maka broker akan meneruskan data yang diperoleh dari publisher.

3.2. Perancangan Hardware

Pada sistem pendeteksi detak jantung yang akan dibuat, diperlukan adanya perancngan hardware untuk menunjang dan membantu dalam melakukan implementasi sistem. Berikut gambar 6 menjelaskan skematik sistem dan hubungan antar komponen.

Gambar 6 Skematik Perancangan Hardware Pada Gambar 6 dijelaskan terdapat 3 buah hardware yang digunakan pada sistem pendeteksi detak jantung yang terletak pada node publisher. Pulse sensor sendiri merupakan sensor pendeteksi detak jantung yang dihubungkan ke arduino uno melalui kabel jumper dengan pin S terhubung pada pin A0, pin + terhubung pada pin 5V, dan pin – terhubung pada pin GND. Pada perangkat Arduino uno tidak memiliki fitur wifi sehingga Ketika sudah mendapatkan data sensor detak jantung yang reliable, makan dibutuhkan perangkat ESP8266 yang memiliki fitur wifi

untuk mengirimkan data detak jantung tersebut ke broker. Dengan menghubungkan pin D6 pada ESP8266 ke pin 6 arduino uno, dan pin D5 pada ESP8266 ke pin 5 arduino uno.

3.3. Diagram Penggunaan Sistem

Digambarkan diagram penggunaan sistem untuk memudahkan para pengguna memahami alur dan cara kerja sistem yang akan dibuat.

Gambar 7 Skematik Perancangan Hardware Pada Gambar 7 dijelaskan bahwa pengguna meletakkan pulse sensor pada pergelangan tangan atau ujung jari pengguna untuk mendapatkan data detak jantung dengan satuan bpm, kemudian data tersebut dikirimkan menggunakan MQTT ke broker Raspberry PI yang digunakan, dan pengguna dapat mengakses website untuk melihat grafik data detak jantung secara real-time. Pada sistem ini memiliki fitur-fitur diantaranya :

1. Node publisher dapat mengambil

data detak jantung pengguna, dan melakukan publish data secara terus menerus ke broker.

2. Node broker dapat mengolah data

detak jantung pengguna menjadi

electrocardiogram dengan satuan BPM.

3. Node subscriber dapat menampilkan

data detak jantung pengguna berupa grafik data detak jantung, dan juga level QoS MQTT yang digunakan pada pengiriman data tersebut.

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil dari penelitian ini merupakan hasil dari pengamatan dan pengujian dari prototipe dan perangkat elektronik yang telah dirancang oleh penulis.

4.1. Pengujian Fungsional Sistem

Pengujian fungsional sistem dilakukan setelah melakukan implementasi. Pengujian sistem dilakukan untuk menguji sistem yang dibuat, apakah sistem memenuhi kebetuhan

fungsional. Pengujian sistem juga dilakukan untuk mengetahui kinerja dari sistem.

Pengujian sistem meliputi pengujian fungsional dan pengujian kinerja. Pengujian fungsional dilakukan didasari oleh kebutuhan fungsional.

Pengujian kinerja dilakukan dengan menghitung waktu pengiriman data yang dibutuhkan dari publisher ke subscriber.

Hasil pengujian fungsional node publisher berhasil mendapatkan data detak jantung. Node publisher dijalankan dalam keadaan user berkegiatan sehingga detak jantung yang terdeteksi oleh node publisher menunjukan perbedaan. Gambar 7 menampilkan tampilan aplikasi publisher ketika mendapatkan data detak jantung.

Gambar 8 Aplikasi Deteksi Detak Jantung (Publisher)

Pada gambar 8 pengujian publisher berhasil didapatkan pengiriman data dari pulse sensor, arduino uno dan esp8266 dapat terhubung.

Sehingga data sensor tersebut dapat diketahui.

Kemudian data tersebut dapat terekam oleh node publisher yang siap dikirimkan kepada broker untuk mengolah data tersebut.

Hasil pengujian node publisher dapat terhubung dengan broker, kemudian node publisher melakukan publish data secara terus menerus ke broker.

Gambar 9 Terminal Node Broker Menampilkan Data yang Dikirimkan Node Publisher Pada gambar 9 pengujian node broker berhasil didapatkan adalah publisher berhasil melakukan publish ke broker secara terus menerus. Node publisher mengirimkan data detang jantung ke broker. Gambar 9 adalah terminal node subscriber yang menerima data.

Pada terminal node broker akan mencetak data yang diterima dari publisher. Pada gambar tersebut terlihat bahwa data yang dikirimkan oleh publisher berhasil diterima oleh broker

Hasil pengujian kode KF-02-03 data berhasil diteruskan ke node subscriber. Pada Gambar 10 menampilkan terminal node subscriber yang menampilkan data yang diterima dari node broker.

Gambar 10 Node Susbcriber Menampilkan Berhasil Menampilkan Data

Pada Gambar 10 menampilkan terminal node subscriber yang menampilkan data yang diterima dari node broker. pengujian kode KF- 02-03 data berhasil diteruskan ke node subscriber. Node broker berhasil menjadi jembatan antara publisher dan broker dan juga data sensor yang sudah diolah menjadi satuan nilai BPM dapat ditampilkan juga pada node subscriber setelah terhubung.

4.2. Pengujian QoS

Pengujian Pengujian kinerja dilakukan dengan QoS (Quality of Service) berdasarkan QoS level MQTT dan menggunakan Wireshark untuk melakukan evaluasi kinerja QoS MQTT Websocket pada sistem pendeteksi detak jantung.

Gambar 11 QOS 0

QOS 0 Hanya publish message, Artinya tidak ada jaminan kalau pengiriman pesan tersebut akan sampai ke subscriber.

Gambar 12 QOS 1

Pesan akan dijamin untuk sampai di minimal 1x ke subscriber yang sedang meng- subscribe. Client mempublish message dan ack.

Ketika klien mengirim pesan ke broker MQTT untuk publikasi, broker membaca pesan, mengakui pesan (sesuai dengan Level QoS), dan memproses pesan. Pemrosesan oleh broker mencakup menentukan klien mana yang telah berlangganan topik dan mengirim pesan kepada mereka.

Gambar 13 QOS 2 4.3. Pengujian Delay

Tujuan dari Pengujian delay yang dilakukan adalah untuk mengetahui waktu tunda yang dibutuhkan dalam proses transmisi data pada sistem pendeteksi detak jantung.

Tabel 1 Tabel Delay

Delay (ms)

No Sam pel

MQTT

QOS 0 QOS 1 QOS 2

1 1 1.37 2.36 2.58

2 2 1.56 2.18 2.37

3 3 1.49 1.85 2.03

4 4 1.54 1.55 2.45

5 5 1.42 2.18 2.24

6 6 0.97 1.71 2.13

7 7 1.76 2.42 2.53

8 8 1.46 2.23 2.47

Rata-rata 1.44 2.06 2.35

Gambar 14 Grafik Delay

Pada Gambar 14 didapatkan nilai delay setiap frame dari protokol MQTT melalui jalur internet disimpulkan bahwa delay pada protokol MQTT yang dikategorikan sangat bagus dengan besar delay kurang dari 150 ms sehingga jauh lebih cepat dibandingkan

dari kategori buruk dari besaran latency delay (ETSI, 2002)

yang lebih dari 450 ms. Maka pada pengujian ini dapat disimpulkan untuk memonitoring dari jarak jauh lebih tepatnya menggunakan protokol MQTT sebagai jalur transmisi data melalui internet.

4.3. Pengujian Throughput

Tujuan dari Pengujian throughput yang dilakukan adalah untuk Kecepatan (rate) transfer data efektif, yang diukur dalam bps.

Throughput adalah jumlah total kedatangan paket yang sukses yang diamati pada destination selama interval waktu tertentu.

Tabel 2 Tabel Throughput

Throughput (kbps) No Sam

pel

MQTT

QOS 0 QOS 1 QOS2

1 1 934 770 503

2 2 922 742 494

3 3 946 731 511

4 4 913 769 523

5 5 935 774 490

Rata-rata 930 757 504

Gambar 15 Grafik Throughput

Dapat diketahui bahwa hasil dari ketiga level qos yang dilakukan pengujian berurutan qos level 0 mendapatkan hasil perhitungan throughput yang lebih baik, dibandingkan dengan qos level 1 dan qos level 2, dikarenakan qos level 0 ini merupakan layanan ini menjamin pengiriman upaya terbaik. Tidak ada jaminan pengiriman. Penerima tidak mengakui penerimaan pesan dan pesan tersebut tidak disimpan dan dikirim kembali oleh pengirim.

Sedangkan qos level 1 menjamin bahwa suatu pesan dikirimkan setidaknya satu kali kepada penerima.. Pada qos level 2 adalah tingkat layanan tertinggi di MQTT. Tingkat ini menjamin bahwa setiap pesan hanya diterima satu kali oleh penerima yang dituju. QoS 2 adalah kualitas tingkat layanan yang paling aman dan paling lambat. Jaminan diberikan oleh setidaknya dua aliran permintaan / respons antara pengirim dan penerima. Pengirim dan penerima menggunakan pengenal paket dari pesan PUBLISH asli untuk mengoordinasikan pengiriman pesan.

4.4. Pengujian Packet Loss

Tujuan dari Pengujian packet loss yang dilakukan adalah untuk menguji jumlah paket data yang hilang per detik. Packet loss dapat disebabkan oleh sejumlah faktor, mencakup penurunan signal dalam media jaringan, melebihi batas saturasi jaringan, paket yang corrupt yang menolak untuk transit, dan kesalahan perangkat keras jaringan.

Tabel 3 Tabel Packet Loss

Packet Loss (%) No Sam

pel

MQTT

QOS 0 QOS 1 1.179

1 1 0,00 0,00 0,00

2 2 0,00 0,00 0,00

3 3 0,00 0,00 0,00

4 4 0,00 0,00 0,02

5 5 0,00 0,00 0,00

Rata-rata 0,00 0,00 0,00

Gambar 16 Grafik Packet Loss

Dapat diketahui bahwa hasil dari ketiga level qos yang dilakukan pengujian berurutan untuk semua level pada qos tidak ditemukan adanya packet loss atau paket yang hilang saat melakukan transmisi data dan terbukti pada proses capturing menggunakan wireshark Ketiga level qos tersebut tergolong sangat bagus pada pengujian packet loss yang dilakukan.

5. KESIMPULAN

Berikut kesimpulan yang diperoleh dari hasil penelitian:

1.

Implementasi sistem pendeteksi detak jantung berhasil dijalankan. Sistem dapat mengambil data detak jantung pengguna.

Sistem dapat mengirimkan publish data secara terus menerus ke broker. Sistem dapat menerima informasi detak jantung pengguna dari node publisher. Sistem dapat mengolah data detak jantung pengguna menjadi electrocardiogram dengan satuan BPM. Sistem dapat dapat menerima data dari publisher kemudian meneruskan ke node subscriber. Sistem dapat menerima data dari publisher yang diteruskan oleh broker. Sistem dapat menampilkan data detak jantung pengguna. Sistem dapat melakukan pembaruan data yang diterima dari

publisher

2.

QoS untuk parameter Delay pada

transmisi data detak jantung

menggunakan protokol MQTT tergolong

sangat bagus, menghasilkan delay QoS

level 0 sebesar

1.44 ms, QoS level 1

sebesar 2.06 ms dan QoS 2 sebesar 2.35

ms. QoS untuk parameter Throughput

pada transmisi data detak jantung

menggunakan protokol MQTT tiap pengiriman data dengan rata-rata QoS

level 0 sebesar 930 kbps, QoS level 1

sebesar 757 kbps dan QoS 2 sebesar 504 kbps. QoS untuk parameter Packet Loss pada transmisi data detak jantung menggunakan protokol MQTT tergolong sangat bagus, menghasilkan packet loss kurang dari 1% dengan semua level QOS yang diuji tidak ditemukannya

packetloss.

6. DAFTAR PUSTAKA

Abilovani, Z. B., Yahya, W. & Bakhtiar, F. A., 2018. Implementasi Protokol MQTT Untuk Sistem Monitoring Perangkat IoT. Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer, 2(12), pp. 7522-7523.

Adriant, M. F. & Mardianto, I., 2015.

IMPLEMENTASI WIRESHARK

UNTUK PENYADAPAN (SNIFFING) PAKET DATA, Jakarta: Fakultas Teknologi Industri Universitas Trisakti.

Ahsy, N. R., Bhawiyuga, A. & Kartikasari, D.

P., 2019. Implementasi Sistem Kontrol dan Monitoring Smart Home Menggunakan Integrasi Protokol Websocket dan MQTT. Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer, 3(4), pp. 3710- 3711.

Akbar, F., Maulana, R. & Fitriyah, H., 2018.

Sistem Monitoring Denyut Jantung Menggunakan NodeMCU dan MQTT.

Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer, 2(Technology), pp. 5969-5970.

Al-Fuqaha, A. et al., 2015. Internet of Things:

A Survey on Enabling Technologies, Protocols, and Applications. IEEE Communications Surveys & Tutorials, pp. 2347-2348.

Implementasi Quality of Service pada Protokol Message Queue Telemetry Transport – Sensor Network (MQTT-SN) Berbasis Arduino dan NRF24L01. Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer, Volume 2, pp.

2131-2133.

Ilham, F., 2019. Analisis Performansi QoS MQTT Pada Sistem Monitoring Sungai, Bandung: Fakultas Informatika Universitas Telkom.

N. Tanomwong and C. Jaikaeo, "Adaptive middleware for costly data generation over MQTT," 2018 5th International Conference on Business and Industrial Research (ICBIR), Bangkok, 2018, pp.

63-68.

Kodali, R. K. & Mahesh, K. S., 2016. A Low Cost Implementation of MQTT Using ESP8266. Noida, IEEE

American Heart Association, 2015.

Electrocardiogram (ECG or EKG) | American Heart Association. Heart.org.

Tersedia pada:

<https://www.heart.org/en/health- topics/heart-attack/diagnosing-a-heart- attack/electrocardiogram-ecg-or-ekg>.

World Heart Federation, 2016. The World’s Most Common Cause Of Death.

Cardiovascular Diseases CVDs Global Facts and Figures. hal.863.

Kwon, O., Jeong, J. dan Kim, H. Bin, 2018.

ECG Sampling Frequency for HRV Analysis. Healthcare Informatics Research, [daring] 24(3), hal.198–206.

Tersedia pada: <www.e-hir.org>.

Chen, H., Jia, X. dan Li, H., 2011. A Brief Introduction to IoT Gateway.

Proceeding of ICCTA2011, 7, hal.5–8.

Alesanco, Á. dan García, J., 2010. Clinical assessment of wireless ECG transmission in real-time cardiac telemonitoring. IEEE Transactions on Information Technology in

Biomedicine, 14(5), hal.1144–1152.

Nogueira, V. dan Carnaz, G., 2019. An Overview of IoT and Healthcare.

(February).

Musayyanah, Puspasari, I., & Susanto, P.

(2018). Monitoring Target Heart Rate (THR) Untuk Optimalisasi Latihan Lari Berbasis Internet Of Things. Jurnal Teknika, 1.