untuk iot monitoring berbasis wireless sensor …

RANCANG BANGUN PLATFORM DEVICE

UNTUK IOT MONITORING BERBASIS WIRELESS

SENSOR NETWORK (WSN) MENGGUNAKAN

LORA SX1278

LAPORAN SKRIPSI

KUKUH RAHMADI 4616030027

PROGRAM STUDI TEKNIK MULTIMEDIA DAN JARINGAN

JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA DAN KOMPUTER

POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

2020

RANCANG BANGUN PLATFORM DEVICE

UNTUK IOT MONITORING BERBASIS WIRELESS

SENSOR NETWORK (WSN) MENGGUNAKAN

LORA SX1278

LAPORAN SKRIPSI

Dibuat untuk Melengkapi Syarat-Syarat yang Diperlukan untuk

Memperoleh Diploma Empat Politeknik

KUKUH RAHMADI

4616030027

PROGRAM STUDI TEKNIK MULTIMEDIA DAN JARINGAN

JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA DAN KOMPUTER

POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

2020

ii

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS

Skripsi/Tesis/Disertasi ini adalah hasil karya saya sendiri,

dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk

telah saya nyatakan dengan benar

iii

LEMBAR PENGESAHAN

Skripsi diajukan oleh :

Nama : Kukuh Rahmadi

NIM : 4616030027

Program Studi : Teknik Multimedia dan Jaringan

Judul Skripsi : Rancang Bangun Platform Device untuk IoT Monitoring Berbasis

Wireless Sensor Network (WSN) menggunakan LoRa Sx1278

Telah diuji oleh tim penguji dalam Sidang Skripsi pada hari Rabu, Tanggal 15,

Bulan Juli, Tahun 2020 dan dinyatakan LULUS.

iv

KATA PENGANTAR

Puji Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat

dan rahmat-Nya, penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berisi tentang “Rancang

Bangun Platform Device untuk IoT Monitoring berbasis Wireless Sensor Network

(WSN) menggunakan LoRa SX1278”. Penulisan skripsi ini dilakukan dalam

rangka memenuhi salah satu syarat untuk mencapai gelar Diploma Empat

Politeknik. Penulis menyadari bahwa, tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai

pihak, dari masa perkuliahan sampai pada penyusunan skripsi, sangatlah sulit bagi

penulis untuk menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu, penulis mengucapkan

terima kasih kepada:

a. Mauldy Laya, S.Kom., M.Kom., selaku Ketua Jurusan Teknik Informatika dan

Komputer Politeknik Negeri Jakarta;

b. Defiana Arnaldy, S.Tp., M.Si., selaku Kepala Program Studi Teknik

Multimedia dan Jaringan Jurusan Teknik Informatika dan Komputer Politeknik

Negeri Jakarta;

c. Maria Agustin, S.Kom., M.Kom, selaku dosen pembimbing yang telah

menyediakan waktu, tenaga, dan pikiran untuk mengarahkan penulis dalam

penyusunan laporan skripsi ini;

d. Pihak Synapsis.id yang telah memberikan izin tempat kepada penulis untuk

melaksanakan skripsi;

e. Rekan Synapsis.id yang telah memberikan semangat dan ilmu pengetahuan

dalam menyelesaikan skripsi ini;

f. Mas Qolis, Dimas, Iril, dan Zaka yang telah membantu proses pengujian alat;

g. Orang tua dan keluarga penulis yang telah memberikan bantuan dukungan

moral dan material;

h. Teman-teman TMJ 2016 yang telah yang telah memberikan dukungan

semangat dalam menyelesaikan skripsi ini;

Depok, 29 Juli 2020

Penulis

v

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

Sebagai sivitas akademik Politeknik Negeri Jakarta, saya yang bertanda tangan di

bawah ini:

Nama : Kukuh Rahmadi

NIM : 4616030027

Program Studi : Teknik Multimedia dan Jaringan

Jurusan : Teknik Komputer dan Informatika

Jenis karya : Skripsi/Tesis/Disertasi/ Karya Ilmiah Lainnya*: ...................

demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada

Politeknik Negeri Jakarta Hak Bebas Royalti Noneksklusif (Non-exclusive

Royalty Free Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul :

Rancang Bangun Platform Device untuk IoT monitoring berbasis Wireless Sensor

Network (WSN) menggunakan LoRa Sx1278

beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti

Noneksklusif ini Politeknik Negeri Jakarta berhak menyimpan,

mengalihmedia/format-kan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database),

merawat, dan memublikasikan skripsi saya selama tetap mencantumkan nama saya

sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

*Karya Ilmiah: karya akhir, makalah non seminar, laporan kerja praktek, laporan

magang, karya profesi dan karya spesialis

vi Jurusan Teknik Informatika dan Komputer – Politeknik Negeri Jakarta

RANCANG BANGUN PLATFORM DEVICE UNTUK IOT MONITORING

BERBASIS WIRELESS SENSOR NETWORK (WSN) MENGGUNAKAN

LORA SX1278

Abstrak

Perangkat Internet of Things (IoT) saat ini mulai banyak digunakan. Salah satunya

yaitu IoT Monitoring. Komunikasi untuk perangkat IoT monitoring banyak

menggunakan komunikasi jarak jauh dengan GSM. Tetapi untuk komunikasi jarak

jauh menggunakan GSM membutuhkan area yang sudah ter-cover oleh sinyal

GSM, kuota internet, dan juga daya yang cukup besar. Pada penelitian ini dibuat

Platform Device yang digunakan sebagai platform pengiriman data sensor pada IoT

monitoring berbasis Wireless Sensor Network (WSN) menggunakan teknologi

LoRa. Platform Device terdiri atas 2 device yaitu device gateway dan device node.

Platform Device dapat digunakan pada skema jaringan topologi star dan tree.

Pengujian yang dilakukan pada Platform Device yaitu pengujian fungsional dan

pengujian kinerja. Dilakukan pengujian fungsionalitas agar sistem dapat berjalan

sesuai dengan kebutuhan. Pengujian kinerja dilakukan untuk mengetahui pengaruh

jarak terhadap kinerja sistem. Hasil pengujian fungsional menunjukkan bahwa

Platform Device dapat melakukan transmisi data menggunakan topologi star

maupun tree. Sedangkan kinerja Platform Device dapat mencapai jarak 1000 m atau

1 km antar device-nya dengan waktu ±100 ms, RSSI -109,1 dB, dan tingkat loss

data sebesar 10%.

Kata kunci : Internet of Things (IoT), LoRa, Monitoring, Platform, Wireless

Sensor Network (WSN)

vii Jurusan Teknik Informatika dan Komputer – Politeknik Negeri Jakarta

DAFTAR ISI

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS ...........................................ii

LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................iii

KATA PENGANTAR ......................................................................................iv

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI......................v

Abstrak ...............................................................................................................vi

DAFTAR ISI .....................................................................................................vii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................xi

DAFTAR TABEL .............................................................................................xviii

DAFTAR LAMPIRAN .....................................................................................xix

BAB I PENDAHULUAN .................................................................................1

1.1. Latar Belakang ............................................................................................1

1.2. Perumusan Masalah ....................................................................................2

1.3. Batasan Masalah ..........................................................................................2

1.4. Tujuan dan Manfaat ....................................................................................3

1.5. Metode Pelaksanaan Skripsi .......................................................................3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA .....................................................................5

2.1 Penelitian Sejenis .........................................................................................5

2.2 Platform ........................................................................................................9

2.3 Internet of Things .........................................................................................9

2.4 Wireless Sensor Network (WSN) .................................................................9

2.5 Topologi Jaringan .........................................................................................10

2.6 Topologi Star ...............................................................................................10

2.7 Topologi Tree ...............................................................................................11

2.8 Low Power Wide Area (LPWA) ..................................................................11

2.9 Long Range ..................................................................................................12

2.10 Arduino ......................................................................................................13

2.11 Arduino Mega 2560 Pro .............................................................................13

2.12 ESP32 .........................................................................................................14

2.13 LoRa Sx1278 .............................................................................................15

2.14 GSM/GPRS Module (SIM800L v2) ..........................................................15

viii Jurusan Teknik Informatika dan Komputer – Politeknik Negeri Jakarta

2.15 Sensor DHT11 ...........................................................................................16

2.16 Sensor MQ-2 ..............................................................................................16

2.17 Modul RTC DS3231 ..................................................................................17

2.18 Arduino IDE ...............................................................................................17

2.19 Cloud Database .........................................................................................18

2.20 JSON .........................................................................................................18

2.21 Flowchart ...................................................................................................18

2.22 Received Signal Strength Indicator (RSSI) ...............................................19

BAB III PERENCANAAN DAN REALISASI ...............................................20

3.1 Perancangan Alat .........................................................................................20

3.1.1 Deskripsi Alat ...........................................................................................20

3.1.2 Cara Kerja Alat .........................................................................................21

3.1.3 Blok Diagram Alat ....................................................................................26

3.1.4 Rancangan Jaringan Wireless Sensor Network (WSN) ............................27

3.1.5 Skema Penomoran UID ............................................................................28

3.1.6 Rancangan Format Data ...........................................................................29

3.2 Realisasi Alat ...............................................................................................30

3.2.1 Rangkaian Alat .........................................................................................30

3.2.2 Pemrograman Alat ....................................................................................34

3.2.2.1 Pemrograman Device Gateway ..............................................................34

3.2.2.1.1 Instalasi Library ..................................................................................34

3.2.2.1.2 Inisiasi Library ....................................................................................36

3.2.2.1.3 Inisiasi Pin dan Variabel .....................................................................36

3.2.2.1.4 Konfigurasi Internet ............................................................................37

3.2.2.1.5 Konfigurasi API Server .......................................................................38

3.2.2.1.6 Konfigurasi Setup ................................................................................38

3.2.2.1.7 Pemrograman Pengiriman LoRa Packet ..............................................40

3.2.2.1.8 Pemrograman Penerimaan LoRa Packet ............................................40

3.2.2.1.9 Pemrograman Filter Packet .................................................................41

3.2.2.1.10 Pemrograman Indikator LED ...........................................................41

3.2.2.1.11 Pemrograman Push Button Reset ......................................................42

3.2.2.2 Pemrograman Device Node ....................................................................43

ix Jurusan Teknik Informatika dan Komputer – Politeknik Negeri Jakarta

3.2.2.2.1 Instalasi Library ..................................................................................43

3.2.2.2.2 Inisiasi Library ....................................................................................44

3.2.2.2.3 Inisiasi Pin dan Variabel .....................................................................45

3.2.2.2.4 Konfigurasi Setup ................................................................................46

3.2.2.2.5 Pemrograman Pembacaan Data Sensor ..............................................47

3.2.2.2.6 Pemrograman Pengiriman LoRa Packet .............................................49

3.2.2.2.7 Pemrograman Penerimaan LoRa Packet ............................................49

3.2.2.2.8 Pemrograman Filter Packet .................................................................49

3.2.2.2.9 Pemrograman Indikator LED ..............................................................50

3.2.2.2.10 Pemrograman Push Button Reset .....................................................52

3.2.3 Perakitan Alat ...........................................................................................52

BAB IV PEMBAHASAN .................................................................................57

4.1 Pengujian ......................................................................................................57

4.2 Deskripsi Pengujian .....................................................................................57

4.2.1 Deskripsi Pengujian Fungsional ...............................................................57

4.2.2 Deskripsi Pengujian Kinerja .....................................................................58

4.3 Prosedur Pengujian ......................................................................................58

4.3.1 Prosedur Pengujian Fungsional ................................................................58

4.3.2 Prosedur Pengujian Kinerja ......................................................................63

4.4 Data Hasil Pengujian ....................................................................................63

4.4.1 Data Hasil Pengujian Fungsional ..............................................................63

4.4.1.1 Data Hasil Pengujian Request UID ........................................................63

4.4.1.2 Data Hasil Pengujian Pengiriman Data pada Skema Topologi Star ......75

4.4.1.3 Data Hasil Pengujian Pengiriman Data pada Skema Topologi Tree .....77

4.4.1.4 Data Hasil Pengujian Reset UID pada Device Node ..............................79

4.4.1.5 Data Hasil Pengujian Reset UID pada Device Gateway ........................88

4.4.2 Data Hasil Pengujian Kinerja ...................................................................94

4.4.2.1 Data Hasil Pengujian Kinerja Jarak 10 M ..............................................94



4.4.2.4 Data Hasil Pengujian Kinerja Jarak 100 M ............................................97


x Jurusan Teknik Informatika dan Komputer – Politeknik Negeri Jakarta


4.4.2.7 Data Hasil Pengujian Kinerja Jarak 1000 M ..........................................100

4.5 Analisis Data / Evaluasi ...............................................................................101

4.5.1 Analisis Data Pengujian Fungsional .........................................................101

4.5.1.1 Analisis Data Pengujian Request UID ...................................................102

4.5.1.2 Analisis Data Pengujian Pengiriman Data pada Skema Topologi Star ..103

4.5.1.3 Analisis Data Pengujian Pengiriman Data pada Skema Topologi Tree 103

4.5.1.4 Analisis Data Pengujian Reset UID pada Device Node .........................104

4.5.1.5 Analisis Data Pengujian Reset UID pada Device Gateway ...................105

4.5.2 Analisis Data Pengujian Kinerja ...............................................................106

BAB V PENUTUP ............................................................................................109

5.1 Kesimpulan ..................................................................................................109

5.2 Saran .............................................................................................................110

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................111

DAFTAR RIWAYAT HIDUP PENULIS .......................................................114

xi Jurusan Teknik Informatika dan Komputer – Politeknik Negeri Jakarta

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Metode Prototype ...........................................................................3

Gambar 2.1 Arsitektur Internet of Things ..........................................................9

Gambar 2.2 Skenario Wireless Sensor Network (WSN) ....................................10

Gambar 2.3 Topologi Star .................................................................................10

Gambar 2.4 Topologi Tree .................................................................................11

Gambar 2.5 Arsitektur LoRa ..............................................................................12

Gambar 2.6 Arduino ...........................................................................................13

Gambar 2.7 Arduino Mega 2560 Pro .................................................................14

Gambar 2.8 ESP32 .............................................................................................14

Gambar 2.9 LoRa Sx1278 ..................................................................................15

Gambar 2.10 SIM800L v2 .................................................................................16

Gambar 2.11 Sensor DHT11 ..............................................................................16

Gambar 2.12 Sensor MQ-2 ................................................................................17

Gambar 2.13 Modul RTC DS3231 ....................................................................17

Gambar 2.14 Simbol Flowchart ..........................................................................19

Gambar 3.1 Flowchart Sistem Platform Device ................................................21

Gambar 3.2 Flowchart Platform Device bagian Device Node ...........................22

Gambar 3.3 Flowchart Platform Device bagian Device Gateway .....................24

Gambar 3.4 Blok Diagram Device Gateway ......................................................26

Gambar 3.5 Blok Diagram Device Node ............................................................26

Gambar 3.6 Skema Topologi Star pada Jaringan Platform Device ..................27

Gambar 3.7 Skema Topologi Tree pada Jaringan Platform Device ...................28

Gambar 3.8 Skema Penomoran UID pada Platform Device ..............................29

Gambar 3.9 Format Data ....................................................................................30

Gambar 3.10 Rangkaian Elektronik Device Gateway ........................................31

Gambar 3.11 Rangkaian Elektronik Device Node .............................................32

Gambar 3.12 Instalasi Library LoRa pada Device Gateway ..............................35

Gambar 3.13 Instalasi Library RTCLib pada Device Gateway .........................35

Gambar 3.14 Instalasi Library ArduinoJson pada Device Gateway ..................35

Gambar 3.15 Instalasi Library Wifi pada Device Gateway ...............................35

xii Jurusan Teknik Informatika dan Komputer – Politeknik Negeri Jakarta

Gambar 3.16 Instalasi Library HTTPClient pada Device Gateway ...................36

Gambar 3.17 Inisiasi Library pada Device Gateway .........................................36

Gambar 3.18 Inisiasi Pin pada Device Gateway ................................................37

Gambar 3.19 Inisiasi Variabel pada Device Gateway ........................................37

Gambar 3.20 Konfigurasi Internet menggunakan WiFi .....................................37

Gambar 3.21 Konfigurasi Internet menggunakan GSM ....................................37

Gambar 3.22 Konfigurasi API Server ................................................................38

Gambar 3.23 Konfigurasi Setup pada Device Gateway .....................................38

Gambar 3.24 Inisialisasi Internet pada Device Gateway ...................................39

Gambar 3.25 Inisialisasi Internet menggunakan Wifi ........................................39

Gambar 3.26 Inisialisasi Internet menggunakan GSM ......................................40

Gambar 3.27 Fungsi Pengiriman LoRa Packet pada Device Gateway ..............40

Gambar 3.28 Pemrograman Penerimaan LoRa Packet pada Device Gateway ..40

Gambar 3.39 Pemrograman Filter LoRa Packet pada Device Gateway ............41

Gambar 3.30 Pemrograman Indikator LED Putih pada Device Gateway ..........41

Gambar 3.31 Pemrograman Indikator LED Biru pada Device Gateway ...........41

Gambar 3.32 Pemrograman Indikator LED Hijau pada Device Gateway .........42

Gambar 3.33 Pemrograman Push Button Reset pada Device Gateway .............42

Gambar 3.34 Instalasi Library LoRa pada Device Node ...................................43

Gambar 3.35 Instalasi Library DHT pada Device Node ....................................44

Gambar 3.36 Instalasi Library DS3231 pada Device Node ...............................44

Gambar 3.37 Instalasi Library ArduinoJson pada Device Node ........................44

Gambar 3.38 Inisiasi Library pada Device Node ...............................................45

Gambar 3.39 Inisiasi Pin pada Device Node ......................................................45

Gambar 3.40 Inisiasi Pin pada Library pada Device Node ................................45

Gambar 3.41 Inisiasi Variabel pada Device Node .............................................46

Gambar 3.42 Konfigurasi Setup pada Device Node ...........................................46

Gambar 3.43 Pengecekan UID pada EEPROM Mikrokontroler .......................47

Gambar 3.44 Pemrograman Pembacaan Data Sensor ........................................48

Gambar 3.45 Fungsi Pembacaan Data Sensor ...................................................48

Gambar 3.46 Fungsi Pengiriman LoRa Packet pada Device Node ....................49

Gambar 3.47 Pemrograman Penerimaan LoRa Packet pada Device Node ........49

xiii Jurusan Teknik Informatika dan Komputer – Politeknik Negeri Jakarta

Gambar 3.48 Pemrograman Filter LoRa Packet 1 pada Device Node ...............49

Gambar 3.49 Pemrograman Filter LoRa Packet 2 pada Device Node ...............50

Gambar 3.50 Pemrograman Indikator LED Putih pada Device Node ...............50

Gambar 3.51 Pemrograman Indikator LED Biru pada Device Node .................51

Gambar 3.52 Pemrograman Indikator LED Hijau pada Device Node ...............51

Gambar 3.53 Pemrograman Push Button Reset pada Device Node ...................52

Gambar 3.54 PCB Device Gateway ...................................................................52

Gambar 3.55 PCB Device Node .........................................................................53

Gambar 3.56 Proses Penyiapan Casing Platform Device ..................................53

Gambar 3.57 Soldering Komponen Platform Device pada PCB .......................54

Gambar 3.58 Hasil Soldering Komponen PCB Device Gateway ......................54

Gambar 3.59 Hasil Soldering Komponen PCB Device Gateway ......................54

Gambar 3.60 Penempatan PCB Device Node pada Casing ...............................55

Gambar 3.61 Penempatan PCB Device Gateway pada Casing ..........................55

Gambar 3.62 Testing Device Gateway ...............................................................55

Gambar 3.63 Testing Device Node ....................................................................56

Gambar 3.64 Hasil Perakitan Device Node ........................................................56

Gambar 3.65 Hasil Perakitan Device Gateway ..................................................56

Gambar 4.1 Lokasi Pengujian Kinerja ...............................................................63

Gambar 4.2 Tampilan Interface Web Sebelum Pengujian .................................64

Gambar 4.3 Device Node Melakukan Request UID ...........................................64

Gambar 4.4 Device Gateway A00 Menerima Request UID ..............................65

Gambar 4.5 Device Node Menerima Paket Data UID Generate .......................65

Gambar 4.6 Device Node Memilih UID ............................................................65

Gambar 4.7 Device Gateway A00 Mendaftarkan UID A40 pada Cloud

Database ............................................................................................................66

Gambar 4.8 Hasil Pendaftaran UID A40 pada Interface Web ...........................66

Gambar 4.9 Tampilan Interface Web Sebelum Pengujian .................................67

Gambar 4.10 Device Node Melakukan Request UID .........................................67

Gambar 4.11 Device Node A10 Repeater Paket Data UID Request ..................67

Gambar 4.12 Device Gateway A00 Menerima Paket Data UID Request dari

Device Node .......................................................................................................68

xiv Jurusan Teknik Informatika dan Komputer – Politeknik Negeri Jakarta


Device Node A10 ...............................................................................................68

Gambar 4.14 Device Node A10 Repeater Paket Data UID Generate ................68

Gambar 4.15 Device Node Menerima Paket Data UID Generate .....................69

Gambar 4.16 Device Node Memilih UID ..........................................................70

Gambar 4.17 Device Gateway A00 Mendaftarkan UID AY0 pada Cloud

Database .............................................................................................................70

Gambar 4.18 Hasil Pendaftaran UID AY0 pada Interface Web ........................70

Gambar 4.19 Tampilan Interface Web Sebelum Pengujian ...............................71

Gambar 4.20 Device Node A Melakukan Request UID .....................................71

Gambar 4.21 Device Node B Melakukan Request UID .....................................72


Device Node A dan Device Node B ...................................................................72

Gambar 4.23 Device Node A Menerima Paket Data UID Generate ..................73

Gambar 4.24 Device Node B Menerima Paket Data UID Generate ..................73

Gambar 4.25 Device Node A Memilih UID .......................................................73

Gambar 4.26 Device Node B Memilih UID ........................................................73

Gambar 4.27 Device Gateway A00 Mendaftarkan UID AS0 dan AD0 pada

Cloud Database ..................................................................................................74

Gambar 4.28 Hasil Pendaftaran UID AS0 dan AD0 pada Interface Web .........74

Gambar 4.29 Pengiriman Data Sensor pada Device Node A10 .........................75


Gambar 4.31 Device Gateway A00 Menerima Data Sensor dari Device

Node A10 ...........................................................................................................75


Node A20 ...........................................................................................................75

Gambar 4.33 Hasil Pengiriman Data Sensor Device Node A10 dan A20

pada Interface Web .............................................................................................76

Gambar 4.34 Hasil Reply Device Gateway A00 terhadap Pengiriman Data

Sensor Device Node A10 ...................................................................................76



xv Jurusan Teknik Informatika dan Komputer – Politeknik Negeri Jakarta


Gambar 4.37 Device Node A10 Repeater Pengiriman Data Sensor ke

Device Gateway A00 ..........................................................................................77


Node A10 ...........................................................................................................77

Gambar 4.39 Hasil Pengiriman Data Sensor Device Node A11 pada Interface

Web ....................................................................................................................78

Gambar 4.40 Device Node A10 Repeater Hasil Reply Pengiriman Data

Sensor ke Device Node A10 ...............................................................................78



Gambar 4.42 Tampilan Interface Web Sebelum Pengujian Reset UID

Device Node Kondisi 1 .......................................................................................79

Gambar 4.43 Device Node A10 Melakukan Reset UID .....................................80

Gambar 4.44 Device Gateway A00 Menerima Paket Data UID Reset dari

Device Node A10 ...............................................................................................80

Gambar 4.45 Hasil Update Reset UID A10 pada Interface Web ......................80

Gambar 4.46 Device Node A10 Melakukan Request UID .................................81




Gambar 4.49 Device Node A11 Menerima Paket Data UID Reset dari

Device Node A10 ...............................................................................................82


Device Node A10 ...............................................................................................82

Gambar 4.51 Hasil Update Reset UID A10 dan A11 pada Interface Web ........83






Gambar 4.56 Device Node A10 Repeater Paket Data UID Reset dari Device

xvi Jurusan Teknik Informatika dan Komputer – Politeknik Negeri Jakarta

Node A11 ...........................................................................................................84

Gambar 4.57 Device Gateway A00 Menerima Repeater Paket Data UID Reset

dari Device Node A10 ........................................................................................85

Gambar 4.58 Hasil Update Reset UID A11 pada Interface Web ......................85


Gambar 4.60 Tampilan Interface Web Sebelum Pengujian Reset UID Device

Node Kondisi 4 ...................................................................................................86




Device Node A10 ...............................................................................................87


Device Node A20 ...............................................................................................87

Gambar 4.65 Hasil Update Reset UID A10 dan A20 pada Interface Web ........87




Device Gateway Kondisi 1 .................................................................................88

Gambar 4.69 Device Gateway A00 Melakukan Reset UID ...............................89

Gambar 4.70 Hasil Update Reset UID Device Gateway pada Interface Web . ..89


Device Gateway A00 ..........................................................................................90


Device Gateway A00 ..........................................................................................90




Device Gateway Kondisi 2 .................................................................................91

Gambar 4.76 Device Gateway A00 Melakukan Reset UID ...............................92

Gambar 4.77 Hasil Update Reset UID Device Gateway pada Interface Web ....92

Gambar 4.78 Device Node A10 Repeater Paket Data UID Reset dari

Device Gateway A00 ..........................................................................................93

xvii Jurusan Teknik Informatika dan Komputer – Politeknik Negeri Jakarta


Device Gateway A00 ..........................................................................................93


Device Gateway A00 ..........................................................................................93



Gambar 4.83 Lokasi Pengujian Kinerja 10 Meter .............................................94



Gambar 4.86 Lokasi Pengujian Kinerja 100 Meter ...........................................97



Gambar 4.89 Lokasi Pengujian Kinerja 1000 Meter .........................................100

Gambar 4.90 Grafik Jarak terhadap Waktu pada Pengujian Kinerja Platform

Device .................................................................................................................106

Gambar 4.91 Grafik Jarak terhadap Sinyal pada Pengujian Kinerja Platform

Device .................................................................................................................107

Gambar 4.92 Grafik Jarak terhadap Loss Data pada Pengujian Kinerja

Platform Device .................................................................................................108

xviii Jurusan Teknik Informatika dan Komputer – Politeknik Negeri Jakarta

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Penelitian Sejenis ...............................................................................5

Tabel 3.1 Format Message .................................................................................29

Tabel 4.1 Pengujian Request UID dengan Kondisi 1 .........................................59



Tabel 4.4 Pengujian Pengiriman Data pada Skema Topologi Star ....................60

Tabel 4.5 Pengujian Pengiriman Data Sensor pada Skema Topologi Tree .......60

Tabel 4.6 Pengujian Reset UID pada Device Node dengan Kondisi 1 ...............61




Tabel 4.10 Pengujian Reset UID pada Device Gateway dengan Kondisi 1 .......62

Tabel 4.11 Pengujian Reset UID pada Device Gateway dengan Kondisi 2 .......62

Tabel 4.12 Data Hasil Pengujian Kinerja Jarak 10 Meter ..................................95



Tabel 4.15 Data Hasil Pengujian Kinerja Jarak 100 Meter ................................98



Tabel 4.18 Data Hasil Pengujian Kinerja Jarak 1000 Meter ..............................101

Tabel 4.19 Hasil Pengujian Fungsional Platform Device ..................................101

Tabel 4.20 Hasil Pengujian Fungsional Request UID Platform Device ............102

Tabel 4.21 Hasil Pengujian Fungsional Reset UID pada Device Node

Platform Device .................................................................................................104

Tabel 4.22 Hasil Pengujian Fungsional Reset UID pada Device Gateway

Platform Device .................................................................................................105

Tabel 4.23 Hasil Pengujian Kinerja Platform Device ........................................106

xix Jurusan Teknik Informatika dan Komputer – Politeknik Negeri Jakarta

DAFTAR LAMPIRAN

L-1 Dokumentasi Pengerjaan Alat .....................................................................115

L-2 Source Code Device Gateway .....................................................................116

L-3 Source Code Device Node ...........................................................................123

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Internet of Things (IoT) merupakan sebuah paradigma di mana internet dapat

digunakan hingga ke dunia nyata untuk mencapai obyek yang digunakan sehari-

hari. Setiap benda/obyek yang tersambung ke dunia maya dan dapat dikendalikan

dari jarak jauh menggunakan koneksi internet dapat disebut perangkat IoT

(Luqman, Septama, Clara, WLW, & Hamidan, 2018).

Pada tahun 2020, diprediksi akan terdapat 20-30 Miliar perangkat IoT yang

terpasang dan terhubung ke Internet (Aji, 2017). Perangkat IoT dapat berupa Smart

Home, Smart Office, Smart Monitoring, dll. Semua perangkat tersebut

menggunakan sensor dalam melakukan pengendalian atau pemantauan. Perangkat

IoT membutuhkan teknologi komunikasi yang dapat mendukung operasionalnya

untuk terhubung ke internet. Teknologi komunikasi yang biasa digunakan

perangkat IoT terbagi menjadi 2 bagian berdasarkan jarak/benda alat yang

berkomunikasi, yaitu teknologi jarak pendek dan jarak jauh. Contoh teknologi

komunikasi jarak pendek, yaitu WiFi dan Bluetooth. Teknologi ini bisa

diimplementasikan pada barang-barang yang memiliki jarak yang rendah sekitar 10

hingga 100 meter (Luqman, Septama, Clara, WLW, & Hamidan, 2018). Sedangkan

contoh untuk teknologi jarak jauh yaitu GSM. Tetapi untuk menggunakan teknologi

GSM, membutuhkan area yang sudah ter-cover oleh sinyal GSM, kuota internet,

dan juga daya yang cukup besar. Sehingga untuk digunakan pada perangkat IoT

khususnya untuk monitoring, yang mengharuskan banyak perangkat tersebar di

area luas menjadi kurang efektif (Barry & Meijers, 2018).

Oleh karena itu, perangkat IoT monitoring membutuhkan Platform Device yang

dapat digunakan pada area yang luas. Platform Device menggunakan teknologi

yang bernama Long Range atau LoRa dalam melakukan komunikasi antar

perangkatnya. LoRa merupakan salah satu teknologi nirkabel yang menerapkan

LPWA (Low Power Wide Area). LoRa menggunakan frekuensi radio dalam

melakukan transmisi datanya. LoRa memiliki karakteristik dapat melakukan

2

Jurusan Teknik Informatika dan Komputer – Politeknik Negeri Jakarta

transmit bi-directional untuk jarak jauh yang dapat menjangkau banyak area,

seperti urban, suburban, maupun rural. Selain itu, LoRa juga memiliki konsumsi

daya yang rendah dan keamanan pada data yang dikirim yaitu menggunakan

AES128 (Barry & Meijers, 2018).

Berdasarkan uraian permasalahan di atas maka perlu dibuat sebuah RANCANG

BANGUN PLATFORM DEVICE UNTUK IOT MONITORING BERBASIS

WIRELESS SENSOR NETWORK (WSN) MENGGUNAKAN LORA SX1278

yang dapat menyediakan protokol komunikasi pengiriman data terhadap sensor-

sensor yang ada pada perangkat IoT Monitoring agar dapat terhubung dengan cloud

database atau internet pada area-area yang belum terjangkau oleh sinyal. Data-data

hasil monitoring sensor tersebut dapat di monitor melalui interface web.

1.2 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan di atas, maka perumusan masalah

yang menjadi dasar pemikiran dalam perancangan Platform Device untuk IoT

Monitoring Berbasis Wireless Sensor Network (WSN) Menggunakan Lora Sx1278,

antara lain:

1. Bagaimana cara membuat alat Platform Device?

1.3 Batasan Masalah

Agar pokok pembahasan dapat terarah dan terfokus, terdapat beberapa pembatasan

masalah, di antaranya:

1. Platform Device terdiri dari 1 gateway dan 2 nodes.

2. Jaringan Wireless Sensor Network (WSN) terdiri atas 3 layer.

3. Jenis topologi yang digunakan pada jaringan WSN yaitu star dan tree.

4. Device gateway menggunakan mikrokontroler ESP32.

5. Device nodes menggunakan mikrokontroler Arduino Mega 2560 Pro.

6. Tipe modul LoRa yang digunakan yaitu Sx1278.

7. Komponen sensor yang digunakan sebagai sample data yaitu Sensor DHT11

dan Sensor MQ-2.

8. Interface yang digunakan untuk monitoring data-data sensor yaitu web.

3


1.4 Tujuan dan Manfaat

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk melakukan rancang bangun Platform Device

untuk IoT Monitoring berbasis Wireless Sensor Network (WSN) menggunakan

Lora Sx1278.

Manfaat dari penelitian ini, yaitu:

1. Memudahkan dalam melakukan monitoring pada area/daerah yang luas dan

belum terjangkau sinyal GSM.

2. Dapat mengetahui data sensor seperti, suhu dan kelembapan udara di suatu

daerah.

3. Mengetahui coverage area LoRa sebagai data sender.

4. Mengurangi biaya operasional dalam melakukan monitoring.

1.5 Metode Pelaksanaan Skripsi

Metode pelaksanaan skripsi yang digunakan pada penelitian ini adalah metode

prototype. Metode protoype menggunakan sebuah siklus dalam menghasilkan suatu

produk. Produk yang dihasilkan dari metode prototype akan diuji, jika terdapat

kekurangan maka akan dilakukan siklus prototype kembali untuk memperbaiki

produk sebelumnya (Somya, 2018).

Gambar 1.1 Metode Prototype

Adapun fase-fase dalam prototyping adalah sebagai berikut.

1. Communication

Pada tahap ini dilakukan analisa kebutuhan komponen hardware yang

dibutuhkan untuk melakukan rancang bangun alat Platform Device. Analisis

4


ini dapat diperoleh dari pengumpulan data, baik bersumber dari literatur jurnal

penelitian maupun artikel.

2. Quick Plan and Modelling Quick Design

Pada tahap ini dilakukan planning dan design terhadap rancangan alat Platform

Device secara garis besar. Perancangan / design alat ini meliputi bagaimana

program akan berjalan, meliputi rancangan elektronika dari komponen

hardware yang akan digunakan pada Platform Device, dan blok diagram dari

alat Platform Device.

3. Construction of Prototype

Pada tahap ini dilakukan konstruksi atau pembuatan dari Platform Device.

Platform Device dibuat berdasarkan planning dan design yang sudah dilakukan

di tahap sebelumnya. Adapun yang konstruksi atau pembuatan dari Platform

Device yang dilakukan yaitu merakit komponen hardware dan melakukan

programming.

4. Deployment Delivery & Feedback

Pada tahap ini dilakukan analisa dan pengambilan kesimpulan. Analisis

diperoleh dari data-data hasil pengujian kemudian dinilai untuk diambil

kesimpulan, apakah algoritma dan metode yang digunakan pada Platform

Device sudah berjalan dengan baik atau sebaliknya, dan faktor-faktor apa saja

yang mempengaruhi performa dari Platform Device. (Somya, 2018).

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Penelitian Sejenis

Terdapat beberapa penelitian sejenis mengenai teknologi LoRa yang telah

dilakukan sebelumnya. Berikut merupakan beberapa penelitian sejenis,

diantaranya:

Tabel 2.1 Penelitian Sejenis

No Nama

Peneliti

Judul

Penelitian Hasil Penelitian Perbedaan

1 2 3 4 5

1 Alfian Rizky

Susanto,

Adhitya

Bhawiyuga,

dan Kasyful

Amron (2019)

Implementasi

Sistem

Gateway

Discovery pada

Wireless

Sensor

Network

(WSN)

Berbasis Modul

Komunikasi

LoRa.

Menerapkan sistem

gateway discovery

pada Wireless Sensor

Network pada modul

komunikasi LoRa

HopeRF-RFM9x.

Pengujian dilakukan

dengan pengiriman

data sensor DHT11

sebagai sample data

dari node ke gateway

dengan jarak 100 –

1000 m untuk

mengukur

association time,

broadcast loss, dan

unicast loss pada

pengiriman data

sensor. (Susanto,

Bhawiyuga, &

Amron, 2019).

Penelitian ini

merancang

platform

berbasis WSN

untuk perangkat

IoT Monitoring

dalam

melakukan

pengiriman data.

6


1 2 3 4 5

2 Mao Li, Cong

Lin, Jia Ren,

dan Feng

Jiang (2019)

A Wireless

Ecological

Aquaculture

Water Quality

Monitoring

System Based

on LoRa

Technology

Sebuah rancangan

sistem monitoring

kualitas air secara

wireless dengan

menggunakan sensor

PH. Sistem terdiri

dari node dan

gateway. Sistem

tersebut dihubungkan

menggunakan

LoRaWAN dengan

tipe modul Sx1278

(Li, Lin, Ren, & Jiang

, 2019).

Penelitian ini

tidak berfokus

pada salah satu

study cases

monitoring.

3 S. Pradeep

dan J.

Thiyagarajan

(2019)

Real Time Bus

Arrival

Monitoring

System for

Central Bus

Station using

Lora

Rancang bangun

sistem monitoring

waktu kedatangan

bus pada terminal bus

pusat menggunakan

LoRa Sx1276 dengan

tujuan memberi

kepastian waktu

kedatangan bus di

pedesaan yang masih

tidak pasti. Sistem

dibuat menggunakan

RN2903A yang di

dalamnya terdiri atas

SX1276 RF Module

dan PIC18lf46k22

Mikrokontroller

Sistem yang

dibuat pada

penelitian ini

menggunakan

metode repeater

di dalam

jaringannya.

7


1 2 3 4 5

serta tambahan

modul GPS pada

device yang

terpasang di setiap

bus. Sedangkan pada

device penerima

informasi GPS dari

setiap bus

dihubungkan ke

monitoring

computer. Pada

sistem ini belum

terdapat metode

repeater pada setiap

node-nya (Pradeep &

Thiyagarajan, 2019).

4 Ekkarat

Boonchieng,

Anukit

Saokaew, dan

Oran

Chieochan

(2019)

The Prototype

of the

Integration

between Low

Cost Single

Private LoRa

Gateway and

Public AIS NB-

IOT

Melakukan integrasi

antara low cost single

private LoRa

gateway dengan

public AIS NB-IOT.

Pada sisi node terdiri

atas modul LoRa

Sx1276,

mikrokontroler

WeMos D1 Mini, dan

Modul GPS NEO-

6M. Modul GPS

sebagai informasi

yang akan dikirimkan

ke gateway.

Penelitian ini

menggunakan

koneksi dari

modul GSM

atau WiFi untuk

menghubungkan

data dari

jaringan private

LoRa ke public

atau internet.

8


1 2 3 4 5

Sedangkan pada

gateway terdiri atas

mikrokontroler

Arduino Uno, Modul

LoRa Sx1276, dan

modul AIS NB-IOT

(Quectel BC95).

Modul AIS NB-IOT

akan digunakan

sebagai media

penghubung dengan

server agar data bisa

diakses oleh public

(Boonchieng, Anukit

, & Chieochan,

2019).

5 Devi Nur

Tsyani, Asih

Kurniasari,

dan Chairul

Hudaya

(2018)

Battery

Monitoring

System with

LoRa

Technology

Mengembangkan

prototype sistem

monitoring

penggunaan baterai

menggunakan LoRa

Sx1278 dengan

mikrokontroler

Arduino Pro Mini

Atmega328p untuk

menguji reliability

dari LoRa sebagai

data sender (Tsyani,

Kurniasari , &

Hudaya, 2018).

Penelitian ini

menggunakan

Arduino Mega

2560 Pro

sebagai

mikrokontroler

pada device

node dan ESP32

sebagai

mikrokontroler

pada device

gateway.

9


2.2 Platform

Platform merupakan pondasi dasar yang dibangun untuk melakukan

pengembangan dan dukungan terhadap perangkat keras (hardware) atau perangkat

lunak (software). Secara singkat, Platform juga dapat dikatakan segala sesuatu yang

dibuat di atas fondasi dan beroperasi bersama dalam kerangka yang sama. Setiap

platform akan memiliki seperangkat aturan, standar, dan batasan yang menentukan

perangkat keras (hardware) / perangkat lunak (software) apa yang dapat dibangun

dan bagaimana masing-masing platform harus bekerja (Goodner, 2019).

2.3 Internet of Things

Internet of Things (IoT) memiliki konsep sebagai sebuah kemampuan untuk

menghubungkan objek-objek cerdas dan memungkinkannya untuk berinteraksi

dengan objek lain, lingkungan maupun dengan peralatan komputasi cerdas lainnya

melalui jaringan internet. IoT dalam berbagai bentuknya telah mulai diaplikasikan

pada banyak aspek kehidupan manusia (Rahman, Aribawa, & Jatmika, 2019).

Gambar 2.1 Arsitektur Internet of Things

(Sumber : https://mobnasesemka.com/, 2016)

2.4 Wireless Sensor Network (WSN)

Wireless Sensor Network merupakan sebuah jaringan nirkabel atau wireless yang

terdiri atas sekumpulan sensor node yang tersebar ataupun diletakkan pada sebuah

area target. Tujuan dari WSN yaitu mengumpulkan informasi mengenai area yang

sulit dijangkau oleh manusia (Elfirman & Alkaff, 2018). Jika wireless sensor

network ini dihubungkan ke gateway yang dapat mengakses internet maka wireless

sensor network ini dapat diakses dan berkolaborasi dengan sistem lain, seperti yang

terlihat pada Gambar 2.2 (Imanningtyas, Akbar, & Syauqy, 2017).

https://mobnasesemka.com/

10


Gambar 2.2 Skenario Wireless Sensor Network (WSN)

(Sumber : Imanningtyas, Akbar, & Syauqy, 2017)

2.5 Topologi Jaringan

Topologi jaringan adalah layout dari sebuah jaringan yang menggambarkan

bagaimana node yang berbeda dalam sebuah jaringan itu terhubung satu sama lain

dan bagaimana node tersebut bekomunikasi. Topologi dapat mendefinisikan aspek

fisik (tata letak fisik perangkat di jaringan) atau logis (cara sinyal bekerja di media

jaringan, atau cara data melewati jaringan dari satu perangkat ke perangkat lain)

(Beal, 2019). Berikut adalah macam-macam topologi jaringan:

1. Topologi Bus

2. Topologi Star

3. Topologi Ring

4. Topologi Tree

5. Topologi Mesh

2.6 Topologi Star

Topologi Star adalah salah satu bentuk topologi jaringan yang memiliki layout di

mana semua node yang berada di dalam jaringan terhubung ke satu node pusat.

Semua komunikasi node dari dalam atau dari luar jaringan akan melalui node pusat

(Beal, 2019).

Gambar 2.3 Topologi Star

(Sumber : Beal, webopedia.com, 2019)

11


2.7 Topologi Tree

Topologi Tree merupakan topologi yang paling umum digunakan saat ini. Topologi

ini meniru topologi Star yang diperluas dan mewarisi sifat topologi bus. Topologi

tree memiliki 3 lapisan di dalamnya. Lapisan paling bawah merupakan lapisan end-

user. Lapisan tengah merupakan lapisan yang menghubungkan lapisan paling

bawah dan lapisan paling atas, biasanya disebut sebagai repeater atau lapisan

distribusi. Lapisan paling atas dikenal sebagai lapisan inti dan merupakan titik pusat

jaringan (Beal, 2019).

Gambar 2.4 Topologi Tree

(Sumber : Beal, webopedia.com, 2019)

2.8 Low Power Wide Area (LPWA)

LPWA merupakan singkatan dari Low-Power Wide-Area. LPWA tidak merujuk

pada satu teknologi tertentu, melainkan berfungsi sebagai istilah umum untuk

jaringan yang dirancang untuk berkomunikasi secara nirkabel dengan daya lebih

rendah daripada jaringan lain seperti seluler, satelit, atau WiFi. Selain itu, LPWAN

berkomunikasi dengan jarak yang lebih besar daripada jaringan berdaya rendah

lainnya yang menggunakan Bluetooth atau NFC. LPWA juga disebut sebagai

LPWAN, di mana N adalah singkatan dari network. LPWA mirip dengan istilah

LAN atau WAN karena tidak memiliki definisi resmi dan spesifik (Paessler, 2018).

LPWA Biasanya, berkomunikasi jarak jauh dengan daya rendah sehingga

memungkinkan hanya sejumlah kecil data yang dapat dikirimkan pada satu

waktu. LPWA memiliki bandwidth yang sangat terbatas sehingga jaringan LPWA

tidak cocok untuk sebagian besar data seperti suara, video, audio, atau bahkan pesan

12


teks. Dengan demikian, jaringan LPWA digunakan hampir secara eksklusif oleh

perangkat di Internet of Things (IoT), dan komunikasi M2M (Machine-to-Machine)

(Paessler, 2018). Berikut adalah beberapa teknologi yang menerapkan LPWA:

1. LoRa

2. Sigfox

3. RPMA

4. NB-IoT

2.9 Long Range (LoRa)

LoRa atau Long Range merupakan salah satu teknologi Low Power Wide Area

(LPWA) Networks. LoRa diperkenalkan oleh perusahaan yang bernama Semtech.

LoRa menggunakan teknologi nirkabel yang berupa frekuensi radio dalam

melakukapn transmisi datanya. LoRa memiliki karakteristik dapat melakukan

transmit bi-directional untuk jarak yang jauh, konsumsi daya yang rendah, dan

keamanan pada data yang dikirim yaitu menggunakan AES128. LoRa

membutuhkan konsumsi daya hanya sebesar 0,025 Watt, sehingga dapat membuat

baterai bertahan hingga 5 - 10 tahun. Jangkauan yang dapat dijangkau oleh LoRa

yaitu sekitar 2-5 km di daerah perkotaan dan 10-15 km di daerah pedesaan. LoRa

juga memiliki fungsi geolocation untuk mendeteksi keberadaan lokasi secara gratis.

Frekuensi yang digunakan oleh LoRa berkisar dari 430 hingga 925 MHz tergantung

negara. (Raj, 2019)

p

Gambar 2.5 Arsitektur LoRa

(Sumber : Semtech, 2018)

13


2.10 Arduino

Arduino adalah papan elektronika/hardware yang di dalamnya terdapat chip

mikrokontroler AVR tertentu yang bisa diprogram dengan mudah dengan aplikasi

yang di-instal pada PC/komputer (Arduino IDE) dan hasil programnya dikirim/di

download melalui port USB, USB yang dihubungkan dengan komputer bisa

sebagai catu daya sementara saat program di download dari PC tanpa harus pakai

catu daya dari luar. Arduino juga bersifat open source wiring sehingga setiap orang

bisa memproduksi sendiri papan PCB Arduino, serta banyak contoh program atau

library yang disediakan. Hal itulah yang membuat Arduino sangat populer untuk

para profesional bidang elektronika dan mikrokontroler baik di Indonesia ataupun

di dunia (Musbikhin, 2019).

Gambar 2.6 Arduino

(Sumber : Musbikhin, http://musbikhin.com, 2019)

2.11 Arduino Mega 2560 Pro

Papan Mega Pro Embed CH340G / ATmega2560 didasarkan pada mikrokontroler

ATmega2560 dan adaptor USB-UART CH340, serta kompatibel dengan Arduino

Mega 2560. Arduino Mega 2560 Pro memiliki ukuran mini 38X55 mm dan

merupakan solusi yang sangat baik untuk mengembangkan proyek berdasarkan

ATmega2560. Arduino Mega 2560 Pro memiliki 70 pin digital input/output, di

mana 14 pin dapat digunakan sebagai output PWM, 16 pin sebagai input analog,

dan 4 pin sebagai UART (Port Serial Hardware), 16 MHz kristal osilator, dan

memiliki koneksi micro USB yang memungkinkan untuk menghubungkan

mikrokontroler ke komputer melalui adaptor USB-UART CH340 (Instalasi driver

mungkin diperlukan). Papan dapat dinyalakan langsung melalui konektor micro

USB, atau melalui kontak yang sesuai di papan (Vin). Regulator tegangan yang

14


digunakan beroperasi dalam kisaran 6 hingga 9V DC. Arus output maksimum pada

5V adalah sekitar 800mA, sedangkan pada 3.3V adalah sekitar 800mA. Regulator

tegangan memungkinkan untuk menggunakan hingga 18V sebagai nilai input,

namun tidak menyarankan melebihi nilai yang sudah disarankan, karena dapat

menyebabkan panas yang berlebihan dan merusak perangkat (Makerlab, 2019).

Gambar 2.7 Arduino Mega 2560 Pro

(Sumber : www.makerlab-electronics.com, 2019)

2.12 ESP32

ESP32 adalah sebuah board penerus dari module ESP8266 yang cukup populer

untuk Aplikasi IoT. ESP32 memiliki modul WiFi dan Bluetooth di dalamnya.

ESP32 bekerja dengan konsumsi daya sangat rendah melalui fitur hemat daya

termasuk fine resolution clock gating, multiple power modes, and dynamic power

scaling. ESP32 memiliki pin ADCs (Analog-to-Digital Converter), DACs (Digital-

to-Analog Converter), I²C (Inter-Integrated Circuit), UART (Universal

Asynchronous Receiver/Transmitter), CAN 2.0 (Controller Area Network), SPI

(Serial Peripheral Interface), I²S (Integrated Inter-IC Sound), RMII (Reduced

Media-Independent Interface), dan PWM (Pulse Width Modulation) (Prasetyo,

2019).

Gambar 2.8 ESP32

(Sumber: Prasetyo, 2019)

http://www.makerlab-electronics.com/

15


2.13 LoRa Sx1278

LoRa Sx1278 merupakan salah satu tipe modul LoRa yang memiliki jangkauan

yang luas dan konsumsi power yang rendah. Modul ini bekerja pada tegangan 3.3V

dan menggunakan komunikasi SPI. Konsumsi power yang digunakan modul ini

pada saat mode Rx yaitu 10mA, sedangkan pada saat mode Tx yaitu 120mA. Lora

Sx1278 bekerja pada frekuensi 137 MHz – 525 MHz. LoRa Sx1278 memiliki

spesifikasi 127 dB dynamic range RSSI, Packet Error Rate (PER) 1%, Spreading

Factor (SF) 6 - 12, dan Bandwidth 125 kHz. LoRa Sx1278 dapat diaplikasikan pada

Automated Meter Reading, Home and Building Automation, Wireless Alarm and

Security Systems, Industrial Monitoring and Control, dan Long range Irrigation

Systems (Semtech, Semtech SX1278, 2018).

Gambar 2.9 LoRa Sx1278

(Sumber : Semtech, 2018)

2.14 GSM/GPRS Module (SIM800L v2)

Module GSM SIM800L v2 merupakan modul penerus serta pengembangan dari

module versi sebelumnya yaitu Module SIM800L mini untuk kemudahan catu

dayanya. Untuk SIM800L v2 ini memiliki persamaan dengan module sebelumnya

yaitu pada penggunaan chip SIMCOM, sedangkan yang membedakan yaitu pada

PIN interface dan BreakBoard -nya. Fitur unggulan untuk module GSM versi kedua

ini yaitu penggunaan power supply yang menggunakan 5V DC. Sehingga tidak

memerlukan rangkaian step down seperti halnya pada versi pertama dengan power

supply 3.7 – 4.2V DC dan sering terjadi kesalahan akibat perubahan power supply

tersebut. Module v2 ini cocok dijadikan sebagai modul SMS gateway atau Smart

control dengan SMS dikarenakan beberapa pin IO yang telah dihilangkan seperti

pin MIC, pin SPK, dan pin DTR (Nyebarilmu, 2018).

16


Gambar 2.10 SIM800L v2

(Sumber : www.nyebarilmu.com, 2018)

2.15 Sensor DHT11

Sensor DHT11 adalah module sensor yang berfungsi untuk men-sensing objek suhu

dan kelembaban udara yang memiliki output tegangan digital yang dapat diolah

lebih lanjut menggunakan mikrokontroler. Sensor ini bekerja pada tegangan 3-5 V

dan memiliki arus 2.5 mA ketika melakukan pengukuran. Range temperature yang

dapat diukur oleh DHT11 yaitu 0-50oC. Sedangkan range humidity yang dapat

diukur oleh DHT11 yaitu 20-80%. Sensor ini memiliki 4 kaki pin (Dejan, DHT11

& DHT22 Sensor Temperature and Humidity Tutorial, 2016).

Gambar 2.11 Sensor DHT11

(Sumber : www.howtomechatronics.com, 2016)

2.16 Sensor MQ-2

Sensor MQ-2 merupakan sensor yang biasa digunakan untuk mendeteksi asap dan

kebocoran gas. Sensor MQ-2 dapat mendeteksi beberapa konsentrasi, yaitu LPG,

Propana, Hidrogen, Karbon Monoksida, Metana, dan Alkohol, serta gas mudah

terbakar lainnya. Sensor membaca konsentrasi gas dan asap sebagai tegangan

Analog. Sensor ini juga dapat diatur sensitifitasnya menggunakan trimpot yang ada

pada sensornya. Konsentrasi gas yang dapat diukur oleh sensor ini yaitu mulai dari

300 hingga 10.000 ppm (Amsar, Khairuman, & Marlina, 2020).

17


Gambar 2.12 Sensor MQ-2

(Sumber : mikroavr.com, 2018)

2.17 Modul RTC DS3231

Modul RTC DS3231 adalah modul yang dapat digunakan untuk melakukan

konfigurasi waktu yang terdiri dari informasi jam, menit, dan detik, serta informasi

hari, bulan, dan tahun. Modul ini dilengkapi dengan baterai CR2032 yang memiliki

input 3V dan dapat memberi daya pada modul dan mempertahankan informasi

selama lebih dari setahun. Modul ini dapat bekerja pada 3.3 atau 5V yang membuat

cocok untuk banyak platform pengembangan atau mikrokontroler. Protokol

komunikasi yang digunakan pada modul yaitu I2C (Dejan, 2019).

Gambar 2.13 Modul RTC DS3231

(Sumber : howtomechatronics.com, 2016)

2.18 Arduino IDE

IDE itu merupakan kependekan dari Integrated Developtment Enviroenment, atau

secara bahasa mudahnya merupakan lingkungan terintegrasi yang digunakan untuk

melakukan pengembangan. Disebut sebagai lingkungan karena melalui software

inilah Arduino dilakukan pemrograman untuk melakukan fungsi-fungsi yang

dibenamkan melalui sintak pemrograman. Arduino menggunakan bahasa

pemrograman sendiri yang menyerupai bahasa C. Bahasa pemrograman Arduino

(Sketch) sudah dilakukan perubahan untuk memudahkan pemula dalam melakukan

pemrograman dari bahasa aslinya. Sebelum dijual ke pasaran, IC mikrokontroler

Arduino telah ditanamkan suatu program bernama bootlader yang berfungsi

18


sebagai penengah antara compiler Arduino dengan mikrokontroler (Sinauarduino,

2016).

2.19 Cloud Database

Cloud Database merupakan layanan database yang dibangun dan diakses oleh

melalui cloud platform menggunakan internet. Cloud database menyediakan

banyak fungsi yang sama seperti traditional database yang ditambah dengan

fleksibilitas dari cloud computing. Cloud database juga dapat diinstal,

dikonfigurasi, dan dikelola di server cloud oleh pengguna (IBM, 2016).

2.20 JSON

JSON atau JavaScript Object Notation merupakan sebuah format untuk berbagi

data. Tipe data ini tersedia pada banyak bahasa pemrograman seperti, C, python,

PHP, dan Java. JSON menggunakan ekstensi .json saat berdiri sendiri. Namun saat

didefinisikan di dalam format file lain (seperti di dalam .html), dapat tampil

didalam tanda petik sebagai JSON string, atau dapat dimasukkan kedalam sebuah

variabel. Sebuah objek JSON adalah format data key-value yang biasanya di render

di dalam kurung kurawal. Pasangan key-value memiliki tanda titik dua diantara

keduanya "key":"value". Setiap key-value dipisahkan oleh sebuah koma, sehingga

ditengah isi sebuah JSON terlihat seperti: "key":"value", "key":"value",

"key":"value". Key JSON berada di sebelah kiri tanda titik dua dan perlu dibungkus

oleh tanda petik dua seperti: "key", dan dapat berupa string apapun yang valid. Di

dalam setiap objek, key haruslah unik. Value JSON ada di sebelah kanan tanda titik

dua. Ada enam tipe data dasar yang bisa dipakai untuk mengisinya yaitu, Strings,

Numbers, Objects, Arrays, Booleans (true atau false), dan Null. Secara lebih luas,

value juga dapat berisi tipe data yang lebih kompleks misalnya JSON object atau

JSON array (Santoso, 2017)

2.21 Flowchart

Flowchart adalah bagan (chart) yang menunjukkan alir (flow) di dalam program atau

prosedur sistem secara logika. Bagan alir (flowchart) digunakan terutama untuk alat

bantu komunikasi dan untuk dokumentasi, seperti sistem informasi perpustakaan,

19


penggajian karyawan, sistem pergudangan, dan lain-lain. Terdapat jenis-jenis

flowchart diantaranya yaitu, System Flowchart, Document Flowchart, Schematic

Flowchart, Program Flowchart, dan Process Flowchart. Berikut adalah simbol-

simbol yang ada pada flowchart (Rizky, 2019).

Gambar 2.14 Simbol Flowchart

(Sumber : Medium.com, 2016)

2.22 Received Signal Strength Indicator (RSSI)

Received Signal Strength Indicator atau RSSI adalah sebuah parameter daya terima

dari seluruh sinyal yang diterima oleh perangkat Radio Frekuensi (RF) pada band

frekuensi. Semakin tinggi nilai RSSI atau semakin dekat nilai RSSI tersebut dengan

nol, maka semakin baik kualitas dan kecepatan komunikasi perangkat radio

tersebut. Nilai RSSI memiliki satuan dBm (Aroeboesman, Ichsan, & Primananda,

2019).

20

BAB III

PERENCANAAN DAN REALISASI

3.1 Perancangan Alat

3.1.1 Deskripsi Alat

Platform Device merupakan alat yang akan digunakan sebagai platform pengiriman

data sensor pada IoT Monitoring berbasis Wireless Sensor Network (WSN)

menggunakan teknologi LoRa, tepatnya LoRa dengan type Sx1278. Platform

Device terdiri dari nodes dan gateway. Device nodes menggunakan mikrokontroler

Arduino Mega 2560 Pro dan LoRa Sx1278 yang berfungsi sebagai transmiter dan

juga bisa sebagai receiver yang juga dapat membuat device nodes tersebut menjadi

repeater bagi device nodes lain yang jauh dari jangkauan gateway. Sedangkan

device gateway menggunakan mikrokontroler ESP32 dan LoRa Sx1278 sebagai

receiver. Device nodes akan mengirim data yang diterima dari sensor-sensor yang

terhubung secara langsung dengan Platform Device. Device gateway akan

mengirim data-data sensor yang berasal dari nodes ke cloud database server

menggunakan modul WiFi yang ada pada ESP32 atau modul GSM.

Platform Device dirancang agar dapat digunakan oleh berbagai perangkat IoT

monitoring untuk mengirim data-data sensor tanpa perlu membangun infrastruktur

terlebih dahulu sehingga tetap dapat melakukan monitoring di banyak area, seperti

urban, suburban, dan rural. Sample data yang digunakan pada Platform Device

yaitu data dari sensor DHT11 dan sensor MQ-2. Sample data tersebut dapat di

monitoring menggunakan interface web yang disediakan.

Platform Device memiliki UID (Unique Identifier) yang fleksibel sebagai identitas

device. UID tersebut dapat di reset dengan menggunakan push button yang tersedia

pada Platform Device. Platform Device juga memiliki indikator berupa LED

berwarna putih, biru dan hijau. LED berwarna putih sebagai indikator bahwa device

sudah memiliki UID. LED berwarna hijau sebagai indikator device sedang

melakukan receive data. Sedangkan LED berwarna biru sebagai indikator device

sedang melakukan transmit data.

21


3.1.2 Cara Kerja Alat

Platform Device memiliki cara kerja secara keseluruhan yang akan digambarkan

menggunakan flowchart pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Flowchart Sistem Platform Device

Gambar 3.1 merupakan cara kerja atau flowchart secara keseluruhan Platform

Device yang dimulai dari pengecekan UID pada device node. Device Node yang

belum memiliki UID (Unique Identifier) akan melakukan broadcast untuk

melakukan request UID pada device gateway. Jika device gateway yang menerima

broadcast tersebut maka device gateway akan melakukan generate UID untuk

kemudian diberikan kepada device nodes yang melakukan request UID, sedangkan

jika device nodes lain yang sudah memiliki UID yang mendapatkan broadcast

tersebut maka device nodes tersebut akan meneruskan pesan ke device gateway.

Setelah mendapatkan UID device nodes mulai membaca data pada sensor sebagai

sample data pada. Data tersebut lalu dikirim ke device gateway melalui jaringan

frekuensi radio menggunakan modul LoRa. Device gateway akan menerima data

tersebut lalu data tersebut akan diteruskan ke cloud database server melalui internet

dengan menggunakan modul WiFi atau modul GSM.

22


Untuk memperjelas cara kerja atau flowchart dari Platform Device, maka dibawah

ini akan diberikan gambar flowchart dari masing-masing device yaitu gateway dan

nodes pada Gambar 3.2 dan 3.3.

Gambar 3.2 Flowchart Platform Device bagian Device Node

Gambar 3.2 menggambarkan mengenai flowchart atau cara kerja dari device node.

Device node akan melakukan pengecekan UID pada EEPROM mikrokontroller.

Jika device node belum memiliki UID, maka akan melakukan broadcast packet

yang berisi request UID ke gateway. Kemudian device nodes akan mengatur modul

LoRa menjadi listen mode. Listen mode ini berfungsi untuk menerima paket data

dari node lain. Namun, ketika device node belum memiliki UID, device node hanya

bisa menerima paket data berupa generate UID. Device node akan menunggu hasil

generate UID dari device gateway selama 30 detik. Jika sudah 30 detik device node

akan memproses UID dengan melakukan pengecekan data UID yang diterima. Jika

tidak ada data UID yang diterima maka device node akan melakukan request

kembali. Jika terdapat 1 data UID yang diterima maka UID tersebut yang langsung

akan dijadikan sebagai UID device node. Jika UID yang diterima berjumlah lebih

23


dari 2 maka akan dilakukan pemilihan berdasarkan signal RSSI paling kecil ketika

paket data UID tersebut di terima. Namun, jika sebelum interval 30 detik device

node sudah menerima paket data sebanyak lebih dari atau sama dengan 3, maka

device node juga akan memproses UID-UID tersebut untuk dipilih juga berdasarkan

nilai RSSI yang terendah. Setelah memiliki UID device node akan menyimpan UID

di EEPROM agar tidak reset ketika device node tersebut mati. Selain itu, device

node juga melakukan assign ke device gateway dan cloud database terhadap UID

yang didapat agar terdaftar di database dengan melakukan pengiriman paket data

UID Assign.

Kemudian device node akan membaca mode reset, ketika mode reset terbaca aktif

maka device node akan melakukan reset pada UID yang dimiliki. Jika mode reset

pada device node tidak aktif, device node akan berubah menjadi listen mode. Listen

mode merupakan mode pada device node agar membaca paket data LoRa yang

masuk. Jika tidak terdapat paket data yang masuk maka device node akan

menjalankan fungsi pembacaan data sensornya setiap interval waktu 2 menit untuk

kemudian dikirim ke device gateway. Namun, jika terdapat paket data yang masuk,

maka paket data tersebut akan dicek berdasarkan tipe message yang ada di dalam

paketnya. Jika paket data yang masuk paket data sensor, paket data UID Change,

UID Reset dengan isi penerima paket data tidak sama dengan UID device node,

maka paket data tersebut akan di repeater ke tujuan paket data sebenarnya oleh

device node. Tetapi jika penerima paket data sesuai dengan UID device node maka

paket data tersebut akan diolah sesuai dengan fungsinya masing-masing. Paket data

sensor berisi hasil reply oleh device gateway dari pengiriman data sensor yang telah

dilakukan oleh device node. Paket data UID Change berisi perintah mengganti UID

maka UID pada device node akan diganti karena sama dengan device node yang

lain. Paket data UID Reset berisi perintah untuk melakukan reset UID pada device

node maka UID akan direset dan device node akan melakukan request UID baru.

Selain itu, terdapat juga paket data UID Request dan UID Assign. Jika terdapat

paket data UID Request masuk maka device node akan melakukan repeater pada

paket data tersebut ke device gateway untuk dilakukan generate UID. Jika paket

data UID Assign yang masuk maka device node juga akan melakukan repeater pada

24


paket data tersebut ke device gateway untuk dilakukan assign UID pada device

gateway dan cloud database.

Gambar 3.3 Flowchart Platform Device bagian Device Gateway

25


Gambar 3.3 menggambarkan mengenai flowchart atau cara kerja dari device

gateway. Device gateway pertama akan membaca mode reset. Jika mode reset aktif

maka device gateway akan melakukan reset pada semua UID device node yang

terdaftar di device gateway dan cloud database. Device gateway juga akan

mengirimkan paket data UID reset untuk melakukan reset pada UID yang ada di

device node. Kemudian device gateway akan mengatur modul LoRa menjadi listen

mode. Listen mode ini berfungsi untuk menerima paket data dari node lain. Ketika

modul LoRa tidak mendeteksi adanya paket data masuk maka device gateway akan

Kembali ke program awal. Namun, jika modul LoRa mendeteksi adanya paket data

masuk, device gateway akan melakukan filter terhadap paket data tersebut

berdasarkan tipe message yang ada di dalam paket data tersebut. Jika paket data

tersebut berupa paket data sensor maka device gateway akan meneruskan atau

repeater paket data tersebut ke cloud database menggunakan modul WiFi ataupun

modul GSM. Setelah melakukan pengiriman, device gateway akan mendapatkan

status code dari pengiriman tersebut. Status code tersebut nantinya akan dikirim

oleh device gateway ke pengirim paket data sensor sebagai hasil reply dari

pengiriman data sensor yang telah dilakukan.

Paket data lain yang dapat dideteksi oleh LoRa yaitu paket data UID Request. Paket

data UID Request merupakan paket data yang berisi request untuk UID pada device

node. Ketika device gateway menerima paket data tersebut maka device gateway

akan melakukan generate UID baru untuk device node tersebut. Kemudian hasil

generate UID tersebut akan dikirim ke device node yang melakukan request.

Kemudian, terdapat juga paket data UID Assign. Paket data UID Assign akan berisi

UID device node yang akan didaftarkan pada device gateway dan cloud database.

Sebelum didaftarkan UID tersebut diperiksa apakah terdapat UID yang sama

dengan UID device node lain. Jika terdapat kesamaan UID maka UID tersebut akan

diganti dengan UID baru yang akan di generate oleh device gateway. Kemudian

UID baru tersebut akan dikirim ke device node yang melakukan assign. Paket data

selanjutnya yaitu paket data UID Reset. Paket data UID reset berisi perintah reset

UID yang dilakukan oleh device node. Ketika device gateway mendapatkan paket

26


data tersebut maka device gateway akan melakukan reset terhadap UID device node

tersebut yang terdaftar pada device gateway dan cloud database.

3.1.3 Blok Diagram Alat

Berikut adalah blok diagram alat Platform Device yang terdiri dari 2 macam

device yaitu:

a. Device Gateway

Gambar 3.4 Blok Diagram Device Gateway

Gambar 3.4 merupakan blok diagram yang dimiliki oleh device gateway.

Komponen-komponen yang terdapat pada blok diagram tersebut yaitu ESP32 yang

berfungsi sebagai mikrokontroller yang dilengkapi dengan modul WiFi yang dapat

menghubungkan device gateway ke Internet, SIM800L v2 yang berfungsi sebagai

penghubung device gateway ke internet, dan LoRa Sx1278 yang berfungsi untuk

melakukan komunikasi dengan device node, seperti pengiriman data sensor.

b. Device Node

Gambar 3.5 Blok Diagram Device Node

27


Gambar 3.5 merupakan blok diagram yang dimiliki oleh device node. Komponen-

komponen yang terdapat pada blok diagram device node yaitu Arduino Mega 2560

Pro yang berfungsi sebagai mikrokontroller, DHT11 dan MQ-2 yang berfungsi

sebagai sample data sensor pada Platform Device, dan LoRa Sx1278 yang

berfungsi untuk melakukan komunikasi dengan device gateway dan device node

lain, seperti pengiriman data sensor.

3.1.4 Rancangan Jaringan Wireless Sensor Network (WSN)

Jaringan Wireless Sensor Network (WSN) pada Platform Device akan terdiri dari 3

lapisan/layer. Layer pertama akan berisi device yang akan menjadi gateway. Layer

kedua dan ketiga akan berisi device yang akan berfungsi sebagai node atau repeater.

3 lapisan/layer pada jaringan ini akan menerapkan 2 skema topologi, yaitu:

a. Topologi Star

Skema topologi star pada Platform Device terdiri atas 3 device dan 2 layer. 1 device

berperan sebagai gateway berada di layer 1 dan 2 device berperan sebagai node

berada di layer 2. 2 Device node ini akan terhubung langsung dengan device

gateway. Skema tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6 Skema Topologi Star pada Jaringan Platform Device

Pada skema topologi star, device node akan mengambil data sensor. Kemudian data

sensor tersebut dikirim ke device gateway untuk diteruskan ke Cloud Database.

Sehingga data-data sensor tersebut dapat dilihat menggunakan interface web.

28


b. Topologi Tree

Skema topologi tree pada Platform Device terdiri dari 3 device dan 3 layer. 1 device

berperan sebagai gateway berada di layer 1. 2 device berperan sebagai node berada

di layer 2 dan 3. Namun pada skema topologi tree hanya 1 device node yang akan

terhubung langsung dengan device gateway yang berada pada layer 2. Device node

ini akan berperan sebagai repeater bagi device node lain yang berada di layer

bawah. Sedangkan 1 device node lainnya akan berada di layer terbawah atau layer

3. Pada skema ini, untuk sampai ke cloud database atau internet data sensor harus

melewati 1 hop lebih banyak sehingga dapat membutuhkan lebih banyak waktu.

Skema tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.7.

Gambar 3.7 Skema Topologi Tree pada Jaringan Platform Device

Pada skema topologi tree, device node yang berada pada layer 3 akan mengambil

data sensor. Kemudian data sensor tersebut dikirim ke device gateway melalui

device node yang berada di layer 2 terlebih dahulu untuk diteruskan ke device

gateway dan dikirim ke Cloud Database. Sehingga data-data sensor tersebut dapat

dilihat menggunakan interface web.

3.1.5 Skema Penomoran UID

Setiap alat Platform Device akan memiliki Unique Identifier (UID) sebagai tanda

pengenal pada masing-masing device. Adapun format penomoran UID pada setiap

device yaitu:

29


Gambar 3.8 Skema Penomoran UID pada Platform Device

UID akan berisi 3 digit karena jaringan Wireless Sensor Network hanya terdapat 3

lapisan/layer. Digit pertama pada UID sebagai identifikasi layer pertama, digit ini

dapat berisi angka (0-9) dan huruf (A-Z). Digit kedua pada UID sebagai identifikasi

layer pertama, digit ini dapat berisi angka (0-9) dan huruf (A-Z). Digit ketiga pada

UID sebagai identifikasi layer ketiga, digit ini dapat berisi angka (0-9) dan huruf

(A-Z).

3.1.6 Rancangan Format Data

Format data yang digunakan pada data yang akan ditransmisikan melalui jaringan

Wireless Sensor Network (WSN) adalah tipe data JSON (JavaScript Object

Notation). JSON digunakan sebagai format data karena mudah dibaca, ringan, dan

banyak digunakan di berbagai platform. Adapun format data yang digunakan pada

penelitian ini yaitu:

a. msg : berisi type message atau packet yang dikirimkan. Terdapat 6 type packet

yaitu TF, REQ, GEN, ASG, CHG dan RST.

Tabel 3.1 Format Message

Type Packet Keterangan

1 2

TF Packet yang berisi pengiriman data sensor

REQ Packet yang berisi request UID yang dilakukan oleh device

nodes.

GEN Packet yang berisi hasil generate UID yang dilakukan oleh

device gateway.

30


1 2

ASG Packet yang berisi pendaftaran UID pada device gateway

dan database.

CHG Packet yang berisi perintah untuk mengganti UID.

RST Packet yang berisi perintah untuk reset UID.

b. rec : berisi UID penerima data atau receiver.

c. sen : berisi UID pengirim data atau sender.

d. data : berisi data sensor yang akan dikirim ke cloud database server melalui

protokol komunikasi LoRa.

e. key : berisi identitas dari data sensor yang dikirim.

Berikut adalah contoh format pengiriman data pada Platform Device:

Gambar 3.9 Format Data

3.2 Realisasi Alat

Pada tahap ini dilakukan implementasi terhadap rancangan device atau alat yang

sudah dibuat pada tahap sebelumnya. Adapun tahapan ini berupa rangkaian alat,

pemrograman alat, dan perakitan alat.

3.2.1 Rangkaian Alat

Berikut adalah komponen-komponen yang digunakan dalam rangkaian alat

Platform Device:

1. Device Gateway

a. Mikrokontroler ESP32

b. Modul LoRa Sx1278

c. Modul RTC DS3231

d. Modul GSM SIM800L v2

e. LED Hijau

f. LED Biru

g. LED Putih

31


h. Push Button

i. Step Down LM2596

Gambar 3.10 Rangkaian Elektronik Device Gateway

Dari Gambar 3.10 dapat diketahui bahwa Platform Device menggunakan

supply 12V. Tegangan 12V tersebut akan di step down menggunakan LM2596

menjadi 5V agar dapat menyuplai tegangan pada ESP32.

LoRa Sx1278 menggunakan SPI dan tegangan 3.3V. Pin out 3.3V dan GND

pada LoRa Sx1278 dihubungkan dengan 3.3V dan GND pada ESP32. Pin out

NSS pada LoRa Sx1278 dihubungkan dengan pin D18 pada ESP32. Pin out

MOSI pada LoRa Sx1278 dihubungkan dengan pin D27 pada ESP32. Pin out

MISO pada LoRa Sx1278 dihubungkan dengan pin D19 pada ESP32. Pin out

SCK pada LoRa Sx1278 dihubungkan dengan pin D5 pada ESP32. Pin out

RST pada LoRa Sx1278 dihubungkan dengan pin D23 pada ESP32. Pin out

DIO0 pada LoRa Sx1278 dihubungkan dengan pin D26 pada ESP32.

Modul RTC DS3231 menggunakan I2C dan tegangan 3.3V. Pin out VCC dan

GND pada RTC DS3231 dihubungkan ke 3.3V dan GND pada NodeMCU V3,

pin out I2C (SDA dan SCL) pada RTC DS321 dihubungkan ke pin I2C (SDA

dan SCL) ESP32 yang terletak pada pin D21 untuk SDA dan pin D22 untuk

SCL.

32


SIM800L V2 menggunakan serial dan tegangan 5V. Pin out 5V pada SIM800L

V2 dihubungkan dengan 5V output dari step down LM2596. Pin out GND pada

SIM800L V2 dihubungkan dengan GND pada ESP32. Pin out Rx pada

SIM800L V2 dihubungkan dengan pin Tx2 pada ESP32. Pin out Tx pada

SIM800L V2 dihubungkan dengan pin Rx2 pada ESP32.

Pin (+) pada LED Hijau, Biru, dan Putih dihubungkan dengan pin D33, D32,

dan D25 ESP32. Sedangkan pin (-) pada LED dihubungkan dengan GND

ESP32.

2. Device Node

a. Mikrokontroler Arduino Mega 2560 Pro

b. Modul LoRa Sx1278

c. Modul RTC DS3231

d. Sensor MQ-2

e. Sensor DHT11

f. LED Putih

g. LED Hijau

h. LED Biru

i. Push Button

j. Step Down LM2596

Gambar 3.11 Rangkaian Elektronik Device Node

33


Dari Gambar 3.11 dapat diketahui bahwa Platform Device menggunakan

supply 12V. Tegangan 12V tersebut akan di step down menggunakan LM2596

menjadi 5V agar dapat menyuplai tegangan pada Arduino Mega 2560 Pro.

LoRa Sx1278 menggunakan menggunakan logic level converter untuk

konversi tegangan 5V SPI Arduino Mega 2560 Pro Mini menjadi 3.3V karena

LoRa Sx1278 memiliki output SPI dan menggunakan tegangan 3.3V. Karena

pin out SPI yang dimiliki Arduino Mega 2560 Pro memiliki tegangan 5V, oleh

karena itu menggunakan logic level converter untuk melakukan konversi

tegangan 5V menjadi 3.3V. Pin out 3.3V pada LoRa Sx1278 dihubungkan

dengan 3.3V pada Arduino Mega 2560 Pro dan LV pada logic level converter.

Pin out GND pada LoRa Sx1278 dihubungkan dengan GND pada Arduino

Mega 2560 Pro dan GND pada logic level converter. Pin out HV pada logic

level converter dihubungkan dengan 5V pada Arduino Mega 2560 Pro. Pin out

NSS pada LoRa Sx1278 dihubungkan dengan LV1 pada logic level converter.

Pin out MOSI pada LoRa Sx1278 dihubungkan dengan LV2 pada logic level

converter. Pin out MISO pada LoRa Sx1278 dihubungkan dengan LV3 pada

logic level converter. Pin out SCK pada LoRa Sx1278 dihubungkan dengan

LV4 pada logic level converter. Pin out RST pada LoRa Sx1278 dihubungkan

dengan pin D9 pada Arduino Mega 2560 Pro. Pin out DIO0 pada LoRa Sx1278

dihubungkan dengan pin D2 pada Arduino Mega 2560 Pro. Pin out HV1 pada

logic level converter dihubungkan dengan pin D53 pada Arduino Mega 2560

Pro. Pin out HV2 pada logic level converter dihubungkan dengan pin D51 pada

Arduino Mega 2560 Pro. Pin out HV3 pada logic level converter dihubungkan

dengan pin D50 pada Arduino Mega 2560 Pro. Pin out HV4 pada logic level

converter dihubungkan dengan pin D52 pada Arduino Mega 2560 Pro.

Modul RTC DS3231 menggunakan I2C dan tegangan 5V. Pin out VCC dan

GND pada RTC DS3231 dihubungkan ke 5V dan GND Arduino Mega 2560

Pro, pin out I2C (SDA dan SCL) pada RTC DS321 dihubungkan ke pin I2C

(SDA dan SCL) Arduino Mega 2560 Pro Mini yang terletak pada pin D20

untuk SDA dan pin D21 untuk SCL.

34


DHT11 dihubungkan ke 5V dan GND Arduino Mega 2560 Pro, pin out “out”

pada DHT11 dihubungkan ke pin D36 Arduino Mega 2560 Pro. Sensor MQ-2

menggunakan analog dan tegangan 5V. Pin out VCC dan GND pada MQ-2

dihubungkan ke 5V dan GND Arduino Mega 2560 Pro, pin out Analog pada

MQ-2 dihubungkan ke pin A15 (Analog 15) Arduino Mega 2560 Pro.

Pin (+) pada LED Hijau, LED Biru, LED Putih, dan Push Button dihubungkan

dengan pin D33, D32, D34, dan D31 Arduino Mega 2560 Pro. Sedangkan pin

(-) pada LED dan Push Button dihubungkan dengan GND Arduino Mega 2560

Pro.

3.2.2 Pemrograman Alat

Pemrograman pada Platform Device dibagi menjadi 2 bagian, yaitu pemrograman

pada device gateway dan device node.

3.2.2.1 Pemrograman Device Gateway

Pemrograman pada device gateway dilakukan pada Arduino IDE. Terdapat

beberapa konfigurasi permrograman untuk device gateway, yaitu melakukan

instalasi library, inisiasi library, inisiasi pin dan variabel, konfigurasi internet,

konfigurasi setup, pemrograman penerimaan LoRa packet, pemrograman filter

packet, pemrograman indikator LED, dan pemrograman push button reset.

3.2.2.1.1 Instalasi Library

Libray yang digunakan pada pemrograman device gateway Platform Device yaitu

SPI, LoRa, RTCLib, ArduinoJson, Wifi, dan HTTPClient. Library LoRa, RTCLib,

ArduinoJson, Wifi, dan HTTPClient didapatkan dari menu Sketch > Include

Library > Manage Library atau dengan CTRL+Shift+I. Kemudian pilih Install

untuk download library tersebut. Sedangkan untuk library SPI sudah terinstal

ketika instalasi Arduino IDE. Library tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.12,

Gambar 3.13, Gambar 3.14, Gambar 3.15, dan Gambar 3.16.

35


Gambar 3.12 Instalasi Library LoRa pada Device Gateway

Gambar 3.13 Instalasi Library RTCLib pada Device Gateway

Gambar 3.14 Instalasi Library ArduinoJson pada Device Gateway

Gambar 3.15 Instalasi Library Wifi pada Device Gateway

36


Gambar 3.16 Instalasi Library HTTPClient pada Device Gateway

3.2.2.1.2 Inisiasi Library

Library yang sudah di download di tahap sebelumnya, seperti SPI, LoRa, RTCLib,

ArduinoJson, WiFi, dan HTTPClient dilakukan inisiasi atau pendefinisian agar

dapat digunakan pada program. Library WiFi didefinisikan sebagai “client”.

Library HTTPClient didefinisikan sebagai “http”. Library RTC_DS3231

didefinisikan sebagai “rtc”. Inisiasi library pada program dapat dilihat pada Gambar

3.17.

Gambar 3.17 Inisiasi Library pada Device Gateway

3.2.2.1.3 Inisiasi Pin dan Variabel

Inisiasi pin dan variabel pada program device gateway dapat dilihat pada Gambar

3.18 dan Gambar 3.19.

Gambar 3.18 Inisiasi Pin pada Device Gateway

37


Gambar 3.18 merupakan pendefinisian pin yang digunakan pada program device

gateway. Pin pada modul LoRa Sx1278 menggunakan SPI. Pin-pin tersebut

didefinisikan dengan nama “SCK” dengan nilai 5, “MISO” dengan nilai 19,

“MOSI” dengan nilai 27, “SS” dengan nilai 18, “RST” dengan nilai 14, dan “DIO0”

dengan nilai 26. Pin pada push button didefinisikan dengan nama “pinReset”

dengan nilai 35. Pin pada LED warna putih didefinisikan dengan nama

“pinLedPutih” dengan nilai 32 Pin pada LED warna hijau didefinisikan dengan

nama “pinLedHijau” dengan nilai 33. Pin pada LED warna biru didefinisikan

dengan nama “pinLedBiru” dengan nilai 25.

Gambar 3.19 Inisiasi Variabel pada Device Gateway

Gambar 3.19 merupakan daftar variabel yang digunakan pada program device

gateway dan telah didefinisikan sesuai dengan tipe datanya masing-masing.

3.2.2.1.4 Konfigurasi Internet

Terdapat 2 konfigurasi internet yang digunakan pada pemrograman device gateway

yang dapat dilihat pada Gambar 3.20 dan Gambar 3.21.

Gambar 3.20 Konfigurasi Internet menggunakan WiFi

Gambar 3.20 merupakan konfigurasi yang digunakan untuk terkoneksi dengan

internet menggunakan jaringan WiFi. Konfigurasi tersebut berupa SSID dan

password pada jaringan WiFi tersebut.

Gambar 3.21 Konfigurasi Internet menggunakan GSM

Gambar 3.21 merupakan konfigurasi jika device gateway ingin terkoneksi dengan

internet menggunakan jaringan GSM. Konfigurasi tersebut berupa APN yang

digunakan pada jaringan GSM tersebut.

38


3.2.2.1.5 Konfigurasi API Server

Konfigurasi API server merupakan konfigurasi yang dilakukan pada device untuk

menghubungkan device dengan server yang digunakan melalui API. Konfigurasi

tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.22.

Gambar 3.22 Konfigurasi API Server

Pada Gambar 3.22 terdapat 3 jenis API yang dibuat untuk menerima data dari device

gateway. API “post” digunakan untuk menerima data sensor yang akan dikirim ke

database. API “update” digunakan untuk menerima update data UID device. API

“get” digunakan untuk menyediakan list data UID device yang terdaftar di database.

3.2.2.1.6 Konfigurasi Setup

Konfigurasi setup dilakukan untuk inisiasi awal program ketika di upload ke

mikrokontroller. Konfigurasi ini akan berjalan Ketika device gateway dinyalakan.

Konfigurasi dapat dilihat pada Gambar 3.23, Gambar 3.24, Gambar 3.25, dan

Gambar 3.26.

Gambar 3.23 Konfigurasi Setup pada Device Gateway

Gambar 3.23 merupakan hasil pemrograman pada konfigurasi setup device

gateway. Serial.begin berguna untuk mendeklarasikan kecepatan pengiriman dan

penerimaan data pada komunikasi serial yang digunakan di mikrokontroller.

SPI.begin, LoRa.setPins, dan LoRa.begin berguna untuk deklarasi pin dan

frekuensi yang digunakan pada SPI dan LoRa. pinMode berguna untuk

mendeklarasikan pin pada LED sebagai output dan push button sebagai input.

39


digitalWrite berguna untuk memberikan input digital dengan nilai “HIGH” pada

LED. Rtc.begin berguna untuk inisiasi awal modul RTC DS3231 agar bisa

digunakan.

Gambar 3.24 Inisialisasi Internet pada Device Gateway

Gambar 3.24 merupakan konfigurasi setup untuk menjalankan inisialisasi jaringan

yang digunakan sesuai dengan konfigurasi internet yang digunakan. Konfigurasi

internet pada device gateway secara default menggunakan Jaringan WiFi. Device

akan melakukan inisialisasi jaringan yang akan digunakan dengan mengecek

konfigurasi internet. Jika konfigurasi internet bernilai 0 maka jaringan yang

digunakan yaitu WiFi. Kemudian device akan menjalankan fungsi wifiBegin().

Sedangkan jika konfigurasi internet bernilai 1 maka jaringan yang digunakan yaitu

GSM. Kemudian device akan menjalankan fungsi simBegin().

Gambar 3.25 Inisialisasi Internet menggunakan Wifi

Gambar 3.25 menunjukkan bahwa fungsi wifiBegin() berisi instruksi untuk

melakukan menghubungkan device pada jaringan WiFi.

40


Gambar 3.26 Inisialisasi Internet menggunakan GSM

Gambar 3.26 menunjukkan bahwa fungsi simBegin() berisi instruksi untuk

melakukan pengecekan konektivitas jaringan pada modul GSM menggunakan AT

Command.

3.2.2.1.7 Pemrograman Pengiriman LoRa Packet

Pengiriman LoRa packet pada device gateway dilakukan ketika device gateway

menerima packet masuk dari device node untuk memberikan balasan.

Pemrograman tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.27.

Gambar 3.27 Fungsi Pengiriman LoRa Packet pada Device Gateway

Gambar 3.27 merupakan pemrograman untuk pengiriman LoRa packet. Pengiriman

paket data diawali dengan fungsi LoRa.beginPacket dan diakhiri dengan

LoRa.endPacket.

3.2.2.1.8 Pemrograman Penerimaan LoRa Packet

Pemrograman penerimaan LoRa packet merupakan pemrograman untuk membaca

paket LoRa yang masuk ke device. Pemrograman tersebut dapat dilihat pada

Gambar 3.28.

Gambar 3.28 Pemrograman Penerimaan LoRa Packet pada Device Gateway

41


LoRa akan mendeteksi menggunakan fungsi LoRa.parsePacket, LoRa.available,

dan LoRa.readString yang merupakan fungsi yang ada pada library LoRa. Packet

yang diterima kemudian akan disimpan pada variabel untuk kemudian dilakukan

filter terhadap packet yang masuk tersebut.

3.2.2.1.9 Pemrograman Filter Packet

Gambar 3.29 Pemrograman Filter LoRa Packet pada Device Gateway

Gambar 3.29 merupakan pemrograman untuk melakukan filter terhadap packet

LoRa yang masuk. Karena paket LoRa yang diterima memiliki format JSON maka

device akan membuka format tersebut untuk mengetahui type message atau packet.

Setelah mengetahui type message atau packet tersebut maka packet dapat

dilanjutkan untuk diolah berdasarkan type message atau packet tersebut

menggunakan fungsi “if else”.

3.2.2.1.10 Pemrograman Indikator LED

Gambar 3.30 Pemrograman Indikator LED Putih pada Device Gateway

Gambar 3.30 merupakan pemrograman untuk LED putih yang berfungsi untuk

sebagai indikator UID pada device. Ketika device memiliki UID maka device akan

memberikan input digital “LOW” pada LED putih tersebut sehingga LED putih

tersebut menyala.

Gambar 3.31 Pemrograman Indikator LED Biru pada Device Gateway

42


Gambar 3.31 merupakan pemrograman untuk LED biru yang berfungsi untuk

sebagai indikator pengiriman paket data LoRa pada device. Ketika device

melakukan pengiriman paket data LoRa maka device akan memberikan input

digital “LOW” pada LED biru sehingga LED biru tersebut menyala. Kemudian

ketika device sudah selesai melakukan pengiriman paket data LoRa, device akan

memberikan input digital “HIGH” pada LED biru sehingga LED biru tersebut akan

mati.

Gambar 3.32 Pemrograman Indikator LED Hijau pada Device Gateway

Gambar 3.32 merupakan pemrograman untuk LED hijau yang berfungsi untuk

sebagai indikator penerimaan paket data LoRa pada device. Ketika device

menerima paket data LoRa maka device akan memberikan input digital “LOW”

pada LED hijau sehingga LED hijau tersebut menyala. Kemudian ketika device

sudah selesai memproses paket data LoRa yang diterima, device akan memberikan

input digital “HIGH” pada LED hijau sehingga LED hijau tersebut akan mati.

3.2.2.1.11 Pemrograman Push Button Reset

Gambar 3.33 Pemrograman Push Button Reset pada Device Gateway

43


Gambar 3.33 merupakan pemrograman untuk push button yang berfungsi sebagai

input terhadap device untuk melakukan reset UID device node. Ketika push button

pada device ditekan maka device akan melakukan reset.

3.2.2.2 Pemrograman Device Node

Pemrograman pada device node dilakukan pada software Arduino IDE. Terdapat

beberapa konfigurasi pemrograman untuk device node, yaitu melakukan instalasi

library, inisiasi library, inisiasi pin dan variabel, konfigurasi setup, pemrograman

pembacaan sensor, pemrograman pengiriman LoRa packet, pemrograman

penerimaan LoRa packet, pemrograman filter LoRa packet, pemrograman indikator

LED, dan pemrograman push button reset.

3.2.2.2.1 Instalasi Library

Libray yang digunakan pada pemrograman device node Platform Device yaitu

EEPROM, SPI, LoRa, DHT11, DS3231, dan ArduinoJson: Library LoRa, DHT11,

DS3231, dan ArduinoJson didapatkan dari menu Sketch > Include Library >

Manage Library atau dengan CTRL+Shift+I. Kemudian pilih Install untuk

download library tersebut. Sedangkan untuk library EEPROM dan SPI sudah

terinstal ketika instalasi Arduino IDE. Library tersebut dapat dilihat pada Gambar

3.34, Gambar 3.35, Gambar 3.36, dan Gambar 3.37.

Gambar 3.34 Instalasi Library LoRa pada Device Node

44


Gambar 3.35 Instalasi Library DHT pada Device Node

Gambar 3.36 Instalasi Library DS3231 pada Device Node

Gambar 3.37 Instalasi Library ArduinoJson pada Device Node

3.2.2.2.2 Inisiasi Library

Library yang sudah di download di tahap sebelumnya, seperti EEPROM, SPI,

LoRa, DS3231, DHT, dan ArduinoJson didefinisikan agar fungsi-fungsi yang

45


terdapat pada library dapat digunakan pada program. Inisiasi library pada program

dapat dilihat pada Gambar 3.38.

Gambar 3.38 Inisiasi Library pada Device Node

3.2.2.2.3 Inisiasi Pin dan Variabel

Inisiasi pin dan variabel pada program device node dapat dilihat pada Gambar 3.39,

Gambar 3.40 dan Gambar 3.41.

Gambar 3.39 Inisiasi Pin pada Device Node

Gambar 3.39 merupakan pendefinisian pin yang digunakan pada program device

node. Pin pada push button didefinisikan dengan nama “pinReset” dengan nilai 31.

Pin pada LED warna putih didefinisikan dengan nama “pinLedPutih” dengan nilai

33. Pin pada LED warna hijau didefinisikan dengan nama “pinLedHijau” dengan

nilai 32. Pin pada LED warna biru didefinisikan dengan nama “pinLedBiru” dengan

nilai 34. Pin pada DHT11 warna putih didefinisikan dengan nama “pinDHT”

dengan nilai 36. Pin pada MQ-2 warna putih didefinisikan dengan nama “pinMQ”

dengan nilai 15.

Gambar 3.40 Inisiasi Pin pada Library pada Device Node

Gambar 3.40 merupakan pendefinisian pin yang digunakan pada library DH11 dan

DS3231. Library sensor DHT11 didefinisikan sebagai “dht” dengan parameter

“pinDHT” dan “DHT11” karena sensor yang digunakan yaitu DHT11 dan pin out

“out” pada DHT11 dihubungkan dengan pin D36 pada Arduino Mega 2560 Pro

Mini yang sudah didefinisikan sebelumnya dengan nama “pinDHT”. Library RTC

DS3231 didefinisikan sebagai “rtc” dengan SDA dan SCL karena modul RTC

46


DS3231 menggunakan I2C untuk komunikasinya. Selain itu, struktur “Time”

didefinisikan sebagai “t”.

Gambar 3.41 Inisiasi Variabel pada Device Node

Gambar 3.41 merupakan daftar variabel yang digunakan pada program device node

dan telah didefinisikan sesuai dengan tipe datanya masing-masing.

3.2.2.2.4 Konfigurasi Setup

Konfigurasi setup dilakukan untuk inisiasi awal program ketika di upload ke

mikrokontroller. Konfigurasi ini akan berjalan ketika device node dinyalakan.

Konfigurasi dapat dilihat pada Gambar 3.42 dan Gambar 3.43.

Gambar 3.42 Konfigurasi Setup pada Device Node

Gambar 3.42 merupakan hasil pemrograman pada konfigurasi setup device node.

Serial.begin, Serial1.begin, Serial2.begin, Serial3.begin berguna untuk

mendeklarasikan kecepatan pengiriman dan penerimaan data pada komunikasi

serial yang digunakan di mikrokontroller. LoRa.setPins, dan LoRa.begin berguna

untuk deklarasi pin dan frekuensi yang digunakan pada LoRa. Rtc.begin dan

47


dht.begin berguna untuk inisiasi awal modul RTC DS3231 dan DHT11 agar bisa

digunakan. pinMode berguna untuk mendeklarasikan pin pada LED sebagai output

dan push button sebagai input. digitalWrite berguna untuk memberikan input digital

dengan nilai “HIGH” pada LED.

Gambar 3.43 Pengecekan UID pada EEPROM Mikrokontroler

Gambar 3.43 merupakan proses pengecekan UID yang tersimpan pada EEPROM

mikrokontroler device node. Hasil dari pengecekan UID tersebut disimpan pada

variabel UID yang sudah disediakan dan akan dilakukan pengecekan pada UID

yang sudah tersimpan di variabel. Jika hasil pengecekan, device terdeteksi belum

memiliki UID maka device langsung akan melakukan request UID saat konfigurasi

setup dijalankan.

3.2.2.2.5 Pemrograman Pembacaan Data Sensor

Fungsi utama pada device node yaitu melakukan pembacaan data sensor.

Pemrograman pembacaan data sensor tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.44 dan

3.45.

48


Gambar 3.44 Pemrograman Pembacaan Data Sensor

Pada Gambar 3.44 device node akan melakukan pembacaan pada variabel “sensor”.

Ketika variabel “sensor” bernilai 1 maka pembacaan data sensor pada device node

akan dilakukan sesuai dengan interval waktu yang sudah ditetapkan. Pembacaan

data sensor dilakukan dengan fungsi readDatas().

Gambar 3.45 Fungsi Pembacaan Data Sensor

Gambar 3.45 merupakan isi dari fungsi readDatas(). Fungsi tersebut berisi

pembacaan data sensor yang dilakukan oleh DHT dan MQ-2. Hasil pembacaan data

sensor tersebut disimpan dalam sebuah variabel dengan format JSON.

49


3.2.2.2.6 Pemrograman Pengiriman LoRa Packet

Pengiriman LoRa packet pada device node dilakukan ketika selesai pembacaan data

sensor dan ketika terdapat paket data LoRa masuk yang harus di repeater. Gambar

3.46 merupakan pemrograman untuk pengiriman LoRa packet. Pengiriman paket

data diawali dengan fungsi LoRa.beginPacket dan diakhiri dengan

LoRa.endPacket.

Gambar 3.46 Fungsi Pengiriman LoRa Packet pada Device Node

3.2.2.2.7 Pemrograman Penerimaan LoRa Packet

Gambar 3.47 Pemrograman Penerimaan LoRa Packet pada Device Node

Gambar 3.47 merupakan pemrograman untuk LoRa menerima packet masuk. LoRa

akan mendeteksi menggunakan fungsi LoRa.parsePacket, LoRa.available, dan

LoRa.readString yang merupakan fungsi yang terdapat pada library LoRa. Packet

yang diterima kemudian akan disimpan pada variabel untuk kemudian dilakukan

filter terhadap packet tersebut.

3.2.2.2.8 Pemrograman Filter LoRa Packet

Filter pertama yang dilakukan pada paket data LoRa yang masuk yaitu berdasarkan

UID. Terdapat dua filter LoRa paket pada device node yaitu filter Ketika device

node belum memiliki UID dan filter Ketika device node sudah memiliki UID.

Pemrograman untuk filter tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.48 dan Gambar

3.49.

Gambar 3.48 Pemrograman Filter LoRa Packet 1 pada Device Node

50


Gambar 3.48 merupakan pemrograman untuk filter LoRa Packet pada device yang

belum memiliki UID. Karena paket data LoRa yang diterima memiliki format

JSON maka device akan membuka format tersebut untuk mengetahui type message

atau packet. Setelah mengetahui type message atau packet tersebut maka packet

dapat dilanjutkan untuk di filter berdasarkan type message atau packet tersebut


Gambar 3.49 Pemrograman Filter LoRa Packet 2 pada Device Node

Gambar 3.49 merupakan pemrograman filter LoRa packet pada device yang sudah

memiliki UID. Karena paket data LoRa yang diterima memiliki format JSON maka

device akan membuka format tersebut untuk mengetahui type message atau packet.

Setelah mengetahui type message atau packet tersebut maka packet dapat

dilanjutkan untuk di filter berdasarkan type message atau packet tersebut


3.2.2.2.9 Pemrograman Indikator LED

Gambar 3.50 Pemrograman Indikator LED Putih pada Device Node

Gambar 3.50 merupakan pemrograman untuk LED putih yang berfungsi untuk

sebagai indikator UID pada device. Ketika device memiliki UID maka device akan

51


memberikan input digital “LOW” pada LED putih tersebut sehingga LED putih

tersebut menyala. Sedangkan jika device belum memiliki UID maka device akan

memberikan input digital “HIGH” pada LED putih sehingga LED putih tersebut

mati.

Gambar 3.51 Pemrograman Indikator LED Biru pada Device Node

Gambar 3.51 merupakan pemrograman untuk LED biru yang berfungsi untuk

sebagai indikator pengiriman paket data LoRa pada device. Ketika device

melakukan pengiriman paket data LoRa maka device akan memberikan input

digital “LOW” pada LED biru sehingga LED biru tersebut menyala. Kemudian

ketika device sudah selesai melakukan pengiriman paket data LoRa, device akan

memberikan input digital “HIGH” pada LED biru sehingga LED biru tersebut akan

mati.

Gambar 3.52 Pemrograman Indikator LED Hijau pada Device Node

52


3.2.2.2.10 Pemrograman Push Button Reset

Gambar 3.53 Pemrograman Push Button Reset pada Device Node

Gambar 3.53 merupakan pemrograman untuk push button pada device node yang

berfungsi sebagai input terhadap device untuk melakukan reset UID pada device.

Ketika push button pada device ditekan maka device akan melakukan reset. Device

akan menghapus UID device yang tersimpan pada variabel dan juga EEPROM.

3.2.3 Perakitan Alat

Tahap selanjutnya yaitu melakukan perakitan alat. Platform Device menggunakan

PCB (Printed Circuit Board) sebagai board-nya. PCB akan berfungsi sebagai papan

penghubung anatar komponen-komponen yang ada pada Platform Device, baik itu

device gateway maupun device node. Untuk menggunakan PCB, terlebih dahulu

melakukan desain schematic dan board-nya pada software Eagle. Hasil dari PCB

yang sudah di cetak dapat dilihat pada Gambar 3.54 dan Gambar 3.55.

Gambar 3.54 PCB Device Gateway

53


Gambar 3.54 merupakan PCB dari device gateway yang sudah dicetak. PCB

tersebut berisi komponen-komponen yang digunakan pada device gateway, seperti

ESP32, LoRa Sx1278, LM2596, RTC DS3231, SIM800Lv2, LED, push button,

dan komponen kecil lainnya.

Gambar 3.55 PCB Device Node

Gambar 3.55 merupakan PCB dari device node yang sudah dicetak. PCB tersebut

berisi komponen-komponen yang digunakan pada device node, seperti ESP32,

LoRa Sx1278, LM2596, RTC DS3231, DHT11, MQ-2, LED, push button, dan

komponen kecil lainnya.

Platform Device menggunakan casing duradus dengan ukuran 150x150x60 mm.

Casing tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.56.

Gambar 3.56 Proses Penyiapan Casing Platform Device

Pada Gambar 3.56, casing Platform Device dilubangi sesuai dengan ukuran

komponen-komponen yang akan menempel langsung pada casing. Proses

selanjutnya yaitu melakukan soldering komponen-komponen device pada PCB.

Proses tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.57.

54


Gambar 3.57 Soldering Komponen Platform Device pada PCB

Soldering komponen pada PCB berguna untuk menghubungkan komponen-

komponen sesuai dengan jalur schematic yang sudah dibuat. Hasil dari soldering

komponen-komponen pada PCB dapat dilihat pada Gambar 3.58 dan Gambar 3.59.

Gambar 3.58 Hasil Soldering Komponen PCB Device Gateway

Gambar 3.59 Hasil Soldering Komponen PCB Device Node

Setelah selesai melakukan soldering, Langkah selanjutnya yaitu menempatkan

komponen-komponen yang akan menempel pada casing, seperti LED, push button,

55


sensor untuk device node, switch button, dan antena. Proses tersebut dapat dilihat

pada Gambar 3.60 dan 3.61.

Gambar 3.60 Penempatan PCB Device Node pada Casing

Gambar 3.61 Penempatan PCB Device Gateway pada Casing

Hasil pada proses perakitan Platform Device, dilakukan testing menggunakan

supply 12 Volt untuk mengecek apakah fungsi elektronik pada Platform Device

berjalan. Proses tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.62 dan Gambar 3.63.

Gambar 3.62 Testing Device Gateway

56


Gambar 3.63 Testing Device Node

Hasil perakitan pada Platform Device baik device gateway maupun device node

dapat dilihat pada Gambar 3.64 dan Gambar 3.65.

Gambar 3.64 Hasil Perakitan Device Node

Gambar 3.65 Hasil Perakitan Device Gateway

57

BAB IV

PEMBAHASAN

4.1 Pengujian

Tahap selanjutnya setelah selesai melakukan perancangan alat yaitu melakukan

pengujian terhadap alat dan menganalisa hasil dari pengujian tersebut. Pengujian

merupakan proses yang bertujuan untuk memastikan semua fungsi yang sudah

dirancang pada alat bekerja dengan baik sesuai dengan tujuan.

4.2 Deskripsi Pengujian

Pengujian pada alat Platform Device dilakukan dengan 2 metode yaitu terdiri dari

pengujian fungsional dan pengujian kinerja. Pengujian fungsional dilakukan untuk

melihat kesesuaian fungsi hasil perancangan dan implementasi sistem pada alat

Platform Device. Sedangkan pengujian kinerja yaitu melakukan pengujian terhadap

alat Platform Device yang telah dirancang untuk mengetahui kinerja alat tersebut.

4.2.1 Deskripsi Pengujian Fungsional

Pengujian fungsional dilakukan sesuai dengan fungsional yang ada pada alat

Platform Device. Terdapat beberapa pengujian fungsional yang dilakukan yaitu:

1. Request UID

Request UID merupakan fungsi yang terdapat pada Platform Device untuk

melakukan request UID Ketika device node terdeteksi belum memiliki UID.

2. Pengiriman data pada skema topologi star

Pengujian pengiriman data pada skema topologi star merupakan pengujian untuk

melakukan pengiriman data sensor.

3. Pengiriman data pada skema topologi tree

Pengujian pengiriman data pada skema topologi tree merupakan pengujian untuk

melakukan pengiriman data sensor.

4. Reset UID

Reset UID merupakan fungsi yang terdapat pada Platform Device untuk melakukan

reset UID ketika push button pada device node ataupun device gateway ditekan.

Fungsi reset UID dapat dilakukan di 2 device yaitu device node dan device gateway.

58


Pengujian reset UID pada device node merupakan pengujian reset yang dilakukan

pada device node. Reset dilakukan pada device node akan membuat UID pada

device node tersebut akan di-reset. Jika device node tersebut berada di layer 2 maka

device node yang berada di bawahnya akan dilakukan reset. Sedangkan jika reset

dilakukan pada device node yang berada di layer 3 maka hanya UID pada device

node tersebut yang dilakukan reset. Pengujian reset UID pada device gateway

merupakan pengujian reset yang dilakukan pada device gateway. Reset dilakukan

pada device gateway akan membuat semua UID pada device node yang terdaftar

pada device gateway akan dilakukan reset.

4.2.2 Deskripsi Pengujian Kinerja

Pengujian kinerja dilakukan untuk mendapatkan beberapa parameter. Adapun

parameter yang diambil dalam pengujian kinerja yaitu coverage area, association

time, signal dan loss data pada saat pengiriman data antara 2 device. Pengujian

coverage area yaitu melakukan pengujian terhadap jarak antar node yang dapat di

cover atau di jangkau. Pengujian association time merupakan pengujian terhadap

waktu yang dicapai oleh data untuk sampai dari satu node ke node yang lain.

Pengujian signal merupakan pengujian terhadap Received Signal Strength Indicator

(RSSI) yang didapat saat pengiriman data dilakukan. Sedangkan pengujian

terhadap loss data yaitu untuk menghitung berapa jumlah data yang loss atau hilang

selama pengiriman data dilakukan.

4.3 Prosedur Pengujian

4.3.1 Prosedur Pengujian Fungsional

Pengujian fungsional request UID dilakukan dengan beberapa kondisi. Hal ini

bertujuan untuk memastikan fungsi request UID pada Platform Device tetap

berjalan dengan baik apapun kondisinya.

1. Kondisi 1

Pengujian dengan kondisi pertama yaitu pengujian dengan 2 device di mana 1

device node yang belum memiliki UID melakukan request UID dan 1 device

gateway dengan UID A00 akan memberikan respon terhadap request UID tersebut.

59


Berikut adalah daftar device pada pengujian request UID dengan kondisi 1 pada

Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Pengujian Request UID dengan Kondisi 1

UID Role

A00 Gateway (Respon)

- Node (Request)

2. Kondisi 2

Pengujian dengan kondisi kedua yaitu pengujian dengan 3 device di mana 1 device

node yang belum memiliki UID akan melakukan request UID dan terdapat 2 device

yang dapat memberikan respon terhadap request UID tersebut. 2 device tersebut

yaitu 1 device gateway dengan UID A00 dan 1 device node dengan UID A10.

Berikut adalah daftar device pada pengujian request UID dengan kondisi 2 pada

Tabel 4.2.


UID Role


A10 Node (Respon)

- Node (Request)

3. Kondisi 3

Pengujian dengan kondisi ketiga yaitu pengujian dengan 3 device di mana terdapat

2 device node yang belum memiliki UID akan melakukan request dengan waktu

yang berdekatan dan terdapat 1 device gateway dengan UID A00 akan memberikan

respon terhadap request UID tersebut. Berikut adalah daftar device pada pengujian

request UID dengan kondisi 3 pada Tabel 4.3.


UID Role Keterangan

A00 Gateway (Respon) -

- Node (Request) Node A

- Node (Request) Node B

Pengujian fungsional pengiriman data sensor pada skema topologi star dilakukan

dengan mengirimkan 3 data sensor yaitu temperature, humidity, dan gas yang

60


didapatkan melalui sensor DHT11 dan MQ-2. Pengiriman data dilakukan dari 2

device nodes yang terhubung langsung dengan device gateway dengan UID A10

dan A20. Data tersebut akan dikirim ke cloud database atau internet melalui device

gateway. Berikut adalah daftar device pada pengujian dengan skema topologi star

pada Tabel 4.4.

Tabel 4.4 Pengujian Pengiriman Data pada Skema Topologi Star

UID Role

A00 Gateway

A10 Sensor Node

A20 Sensor Node

Pengujian fungsional pengiriman data sensor pada skema topologi tree dilakukan

dengan mengirimkan 3 data sensor yaitu temperature, humidity, dan gas yang

didapatkan melalui sensor DHT11 dan MQ-2. Pengiriman data dilakukan dari

device node dengan UID A11. Data tersebut akan dikirim ke cloud database atau

internet melalui device repeater terlebih dahulu kemudian device gateway. Berikut

adalah daftar device pada pengujian dengan skema topologi tree pada Tabel 4.5.

Tabel 4.5 Pengujian Pengiriman Data Sensor pada Skema Topologi Tree

UID Role

A00 Gateway

A10 Repeater

A11 Sensor Node

Pengujian fungsional reset UID pada device node dilakukan dengan beberapa

kondisi. Hal ini bertujuan untuk memastikan fungsi reset UID pada device node

Platform Device tetap berjalan dengan baik apapun kondisinya.

1. Kondisi 1

Pengujian dengan kondisi pertama yaitu pengujian dengan 2 device di mana

terdapat 1 device node yang melakukan reset UID dan terdapat 1 device gateway

dengan UID A00 akan memberikan respon terhadap reset UID tersebut. Berikut

adalah daftar device pada pengujian reset UID device node dengan kondisi 1 pada

Tabel 4.6.

61


Tabel 4.6 Pengujian Reset UID pada Device Node dengan Kondisi 1

UID Role


A10 Node (Reset)

2. Kondisi 2

Pengujian dengan kondisi kedua yaitu pengujian 3 device dengan skema topologi

tree di mana terdapat 2 device node dan 1 device gateway. Device node yang berada

pada layer 2 melakukan reset. Sedangkan device node pada layer 3 dan juga device

gateway akan melakukan respon terhadap reset UID tersebut. Berikut adalah daftar

device pada pengujian reset UID device node dengan kondisi 2 pada Tabel 4.7.


UID Role


A10 Node (Reset)

A11 Node (Respon)

3. Kondisi 3

Pengujian dengan kondisi ketiga yaitu pengujian 3 device dengan skema topologi

tree dimana terdapat 2 device node dan 1 device gateway. Device node yang berada

pada layer 3 melakukan reset. Sedangkan device node pada layer 2 dan juga device




UID Role


A10 Node (Respon)

A11 Node (Reset)

4. Kondisi 4

Pengujian dengan kondisi keempat yaitu pengujian 3 device dengan skema topologi

star di mana terdapat 2 device node dan 1 device gateway. Kedua device node

tersebut melakukan reset UID dalam waktu yang berdekatan. Sedangkan device



62



UID Role


A10 Node (Reset)

A20 Node (Reset)

Pengujian fungsional reset UID pada device gateway dilakukan dengan beberapa

kondisi. Hal ini bertujuan untuk memastikan fungsi reset UID pada device gateway

Platform Device tetap berjalan dengan baik apapun kondisinya.

1. Kondisi 1

Pengujian dengan kondisi pertama yaitu pengujian 3 device dengan skema topologi

star di mana terdapat 2 device node dan 1 device gateway. Device gateway akan

melakukan reset. Berikut adalah daftar device pada pengujian reset UID device

gateway dengan kondisi 1 pada Tabel 4.10.

Tabel 4.10 Pengujian Reset UID pada Device Gateway dengan Kondisi 1

UID Role

A00 Gateway (Reset)

A10 Node (Respon)

A20 Node (Respon)

2. Kondisi 2

Pengujian dengan kondisi kedua yaitu pengujian 3 device dengan skema topologi

tree di mana terdapat 2 device node dan 1 device gateway. Device gateway akan

melakukan reset. Berikut adalah daftar device pada pengujian reset UID device

gateway dengan kondisi 2 pada Tabel 4.11.

Tabel 4.11 Pengujian Reset UID pada Device Gateway dengan Kondisi 2

UID Role

A00 Gateway (Reset)

A10 Node (Respon)

A11 Node (Respon)

63


4.3.2 Prosedur Pengujian Kinerja

Pengujian kinerja dilakukan pada daerah pinggiran Banjir Kanal Timur (BKT),

Jakarta Timur karena daerah tersebut merupakan ruang terbuka dan cukup panjang.

Pengujian ini dilakukan dengan mengirimkan data setiap 1 menit dengan berbagai

variasi jarak yaitu 10 m, 25 m, 50 m, 100 m, 250 m, 500 m, dan 1000 m. Terdapat

2 lokasi pada pengujian kinerja ini, pada jarak 10 – 500 m menggunakan lokasi

jogging track Banjir Kanal Timur. Sedangkan pada jarak 1000 m menggunakan

lokasi antar jembatan yang ada di Banjir Kanal Timur.

Gambar 4.1 Lokasi Pengujian Kinerja

4.4 Data Hasil Pengujian

4.4.1 Data Hasil Pengujian Fungsional

Data hasil pengujian fungsional dibagi menjadi beberapa bagian sesuai dengan

fungsionalnya yaitu, data hasil pengujian request UID, data hasil pengujian

pengiriman data pada skema topologi star, data hasil pengujian pengiriman data

pada skema topologi tree, data hasil pengujian reset UID pada device node, dan

data hasil pengujian reset UID pada device gateway.

4.4.1.1 Data Hasil Pengujian Request UID

Berikut adalah data-data hasil pengujian request UID dengan beberapa kondisi.

1. Kondisi 1

Berikut adalah data-data hasil pengujian request UID dengan kondisi pertama yang

akan dijelaskan pada Gambar 4.2 sampai Gambar 4.8.

64


Gambar 4.2 Tampilan Interface Web Sebelum Pengujian

Gambar 4.2 merupakan tampilan interface web yang menunjukkan UID pada

masing-masing device.

Gambar 4.3 Device Node Melakukan Request UID

Gambar 4.3 merupakan tampilan serial monitor pada device node ketika baru

dinyalakan dan belum memiliki UID. Karena belum memiliki UID device node

melakukan request UID.

65


Gambar 4.4 Device Gateway A00 Menerima Request UID

Gambar 4.4 merupakan tampilan serial monitor pada device gateway A00 ketika

melakukan menerima paket data UID Request dari device node. Kemudian device

gateway A00 melakukan generate UID untuk device node. Hasil generate UID

tersebut dikirim ke device node menggunakan LoRa.

Gambar 4.5 Device Node Menerima Paket Data UID Generate

Gambar 4.5 merupakan tampilan serial monitor pada device node ketika menerima

paket data UID Generate dari device gateway A00.

Gambar 4.6 Device Node Memilih UID

Gambar 4.6 merupakan tampilan serial monitor pada device node ketika melakukan

pemilihan UID terhadap UID yang diterima. Karena hanya 1 UID yang diterima

maka device node memilih “A40” sebagai UID. Setelah device node memiliki UID,

device node melakukan pendaftaran terhadap UID yang baru didapatkan dengan

melakukan pengiriman paket data UID Assign menggunakan LoRa.

66


Gambar 4.7 Device Gateway A00 Mendaftarkan UID A40 pada Cloud Database


menerima paket data UID Assign dari device node A40. Setelah menerima paket

data tersebut, device gateway A00 melakukan pengecekan dan pendaftaran

terhadap UID “A40”. UID tersebut kemudian didaftarkan pada cloud database

menggunakan koneksi internet pada WiFi.

Gambar 4.8 Hasil Pendaftaran UID A40 pada Interface Web

Gambar 4.8 merupakan tampilan interface web yang menunjukkan UID “A40”

berhasil didaftarkan pada cloud database.

2. Kondisi 2

Berikut adalah data-data hasil pengujian request UID dengan kondisi kedua yang


67





Gambar 4.10 Device Node Melakukan Request UID

Gambar 4.10 merupakan tampilan serial monitor pada device node ketika baru

dinyalakan dan belum memiliki UID. Karena belum memiliki UID device node


Gambar 4.11 Device Node A10 Repeater Paket Data UID Request

Gambar 4.11 merupakan tampilan serial monitor pada device node A10 ketika

menerima paket data UID request dari device node lain yang melakukan request.

68


Setelah menerima paket tersebut device node A10 melakukan repeater terhadap

paket tersebut agar dapat diterima oleh device gateway A00.

Gambar 4.12 Device Gateway A00 Menerima Paket Data UID Request dari Device Node


melakukan menerima paket data UID Request dari device node. Kemudian device

gateway A00 melakukan generate UID untuk device node. Hasil generate UID

tersebut yaitu “AY0” akan dikirim ke device node menggunakan LoRa.

Gambar 4.13 Device Gateway A00 Menerima Paket Data UID Request dari Device Node A10


melakukan menerima paket data UID Request dari device node A10. Kemudian

device gateway A00 melakukan generate UID untuk device node. Hasil generate

UID tersebut yaitu “A1Z” akan dikirim ke device node A10 menggunakan LoRa.

Gambar 4.14 Device Node A10 Repeater Paket Data UID Generate

69



menerima paket data UID Generate dari device gateway A00. Setelah menerima

paket tersebut device node A10 melakukan repeater terhadap paket tersebut agar

dapat diterima oleh device node yang melakukan request UID.

Gambar 4.15 Device Node Menerima Paket Data UID Generate

Gambar 4.15 merupakan tampilan serial monitor pada device node ketika menerima

paket data UID Generate dari device gateway A00 dan device node A10. UID yang

diterima yaitu “AY0” dan “A1Z”. Device node mendapat 2 respon UID terhadap

request yang sudah dilakukan karena terdapat 2 device yang dapat melakukan

respon terhadap paket data UID request tersebut.

Gambar 4.16 Device Node Memilih UID

Gambar 4.16 merupakan tampilan serial monitor pada device node ketika

melakukan pemilihan UID terhadap UID yang diterima. Terdapat 2 UID yang

diterima oleh device node yaitu “AY0” dan “A1Z”. Pemilihan dilakukan

berdasarkan signal RSSI yang didapat ketika menerima UID. Jika UID yang dipilih

“AY0” maka device node akan terdaftar sebagai layer 2, jika UID yang dipilih

“A1Z” maka device node akan terdaftar sebagai layer 3. Karena UID “AY0”

70


memiliki signal RSSI lebih kecil maka device node memilih “AY0” sebagai UID.

Setelah device node memiliki UID, device node melakukan pendaftaran terhadap

UID yang baru didapatkan dengan melakukan pengiriman paket data UID Assign

melalui LoRa.

Gambar 4.17 Device Gateway A00 Mendaftarkan UID AY0 pada Cloud Database


menerima paket data UID Assign dari device node AY0. Setelah menerima paket

data tersebut, device gateway A00 melakukan pengecekan dan pendaftaran

terhadap UID “AY0”. UID tersebut kemudian didaftarkan pada cloud database

menggunakan koneksi internet pada WiFi.

Gambar 4.18 Hasil Pendaftaran UID AY0 pada Interface Web

Gambar 4.18 merupakan tampilan interface web yang menunjukkan UID “AY0”

berhasil didaftarkan pada cloud database.

3. Kondisi 3

71


Berikut adalah data-data hasil pengujian request UID dengan kondisi ketiga. yang





Gambar 4.20 Device Node A Melakukan Request UID

Gambar 4.20 merupakan tampilan serial monitor pada device node A ketika baru

dinyalakan dan belum memiliki UID. Karena belum memiliki UID device node A


72


Gambar 4.21 Device Node B Melakukan Request UID

Gambar 4.21 merupakan tampilan serial monitor pada device node B ketika baru

dinyalakan dan belum memiliki UID. Karena belum memiliki UID device node B


Gambar 4.22 Device Gateway A00 Menerima Paket Data UID Request dari Device Node A dan

Device Node B


melakukan menerima paket data UID Request dari device node A dan device node

B. Kemudian device gateway A00 melakukan generate UID untuk device node A

dan device node B. Hasil generate UID tersebut yaitu “AS0” dikirim ke device node

A dan “AD0” dikirim ke device node B menggunakan LoRa.

73


Gambar 4.23 Device Node A Menerima Paket Data UID Generate

Gambar 4.24 Device Node B Menerima Paket Data UID Generate

Gambar 4.23 dan Gambar 4.24 merupakan tampilan serial monitor pada device

node A dan device node B menerima paket data UID Generate dari device gateway

A00.

Gambar 4.25 Device Node A Memilih UID

Gambar 4.25 merupakan tampilan serial monitor pada device node A ketika

melakukan pemilihan UID terhadap UID yang diterima. Karena hanya 1 UID yang

diterima maka device node A memilih “AS0” sebagai UID. Setelah device node A

memiliki UID, device node A melakukan pendaftaran terhadap UID yang baru

didapatkan dengan melakukan pengiriman paket data UID Assign menggunakan

LoRa.

Gambar 4.26 Device Node B Memilih UID

74


Gambar 4.26 merupakan tampilan serial monitor pada device node B ketika

melakukan pemilihan UID terhadap UID yang diterima. Karena hanya 1 UID yang

diterima maka device node B memilih “A40” sebagai UID. Setelah device node B

memiliki UID, device node B melakukan pendaftaran terhadap UID yang baru

didapatkan dengan melakukan pengiriman paket data UID Assign menggunakan

LoRa.

Gambar 4.27 Device Gateway A00 Mendaftarkan UID AS0 dan AD0 pada Cloud Database


menerima paket data UID Assign dari device node AS0 dan device node AD0.

Setelah menerima paket data tersebut, device gateway A00 melakukan pengecekan

dan pendaftaran terhadap UID “AS0” dan UID “AD0”. UID tersebut kemudian

didaftarkan pada cloud database menggunakan koneksi internet pada WiFi.

Gambar 4.28 Hasil Pendaftaran UID AS0 dan AD0 pada Interface Web

75


Gambar 4.28 merupakan tampilan interface web yang menunjukkan UID AS0 dan

AD0 berhasil didaftarkan pada cloud database.

4.4.1.2 Data Hasil Pengujian Pengiriman Data pada Skema Topologi Star

Berikut adalah data-data hasil pengujian pengiriman data pada skema topologi star

yang akan dijelaskan pada Gambar 4.29 sampai Gambar 4.35.

Gambar 4.29 Pengiriman Data Sensor pada Device Node A10


Gambar 4.29 dan Gambar 4.30 merupakan tampilan pada serial monitor ketika

device A10 dan A20 melakukan pengiriman data sensor. Adapun nilai sensor yang

dikirim pada device A10 yaitu temperature bernilai 25 dengan key f1, humidity

bernilai 46 dengan key f2, dan gas bernilai 431 dengan key f3. Sedangkan nilai

sensor pada device A20 yaitu temperature bernilai 26 dengan key f1, humidity

bernilai 46 dengan key f2, dan gas bernilai 461 dengan key f3

Gambar 4.31 Device Gateway A00 Menerima Data Sensor dari Device Node A10


76



gateway yang menunjukkan data sensor dari device node A10 dan A20 berhasil

diterima dan langsung diteruskan ke database menggunakan koneksi internet pada

modul WiFi. Kemudian device gateway A00 melakukan reply ke device node A10

dan A20 terhadap pengiriman data sensor yang telah dilakukan.

Gambar 4.33 Hasil Pengiriman Data Sensor Device Node A10 dan A20 pada Interface Web

Gambar 4.33 Merupakan tampilan pada interface web yang menunjukkan data-data

sensor hasil pengiriman yang dilakukan oleh device node A10 dan A20 berhasil

masuk di cloud database.

Gambar 4.34 Hasil Reply Device Gateway A00 terhadap Pengiriman Data Sensor Device Node

A10


A20

77


Gambar 4.34 Dan Gambar 4.35 merupakan tampilan serial monitor pada device

node A10 dan A20 yang menunjukkan hasil reply dari device gateway A00 terhadap

pengiriman data sensor yang telah dilakukan.

4.4.1.3 Data Hasil Pengujian Pengiriman Data pada Skema Topologi Tree

Berikut adalah data-data hasil pengujian pengiriman data pada skema topologi tree

yang akan dijelaskan pada Gambar 4.36 sampai Gambar 4.41.


Gambar 4.36 merupakan tampilan pada serial monitor ketika device node A11

melakukan pengiriman data sensor. Adapun nilai sensor yang dikirim yaitu

temperature bernilai 26 dengan key f1, humidity bernilai 47 dengan key f2, dan gas

bernilai 420 dengan key f3.

Gambar 4.37 Device Node A10 Repeater Pengiriman Data Sensor ke Device Gateway A00

Gambar 4.37 merupakan tampilan serial monitor ketika device node A10 yang

menjadi repeater bagi device node A11 menerima data sensor kemudian diteruskan

ke device gateway A00 yang menjadi gateway.


78


Gambar 4.38 merupakan tampilan serial monitor Ketika device gateway A00

menerima data sensor dari device node A10 yang menjadi repeater. Data sensor

tersebut kemudian diteruskan oleh device gateway A00 ke cloud database

menggunakan koneksi internet pada modul WiFi. Setelah melakukan pengiriman

data pada cloud database device gateway A00 akan menerima status code hasil

pengiriman ke cloud database. Status code tersebut akan dikirim ke device node

A11 sebagai hasil reply dari pengiriman data sensor yang telah dilakukan.

Gambar 4.39 Hasil Pengiriman Data Sensor Device Node A11 pada Interface Web

Gambar 4.39 Merupakan tampilan pada interface web yang menunjukkan data

sensor hasil pengiriman yang dilakukan oleh device node A11 berhasil masuk di

cloud database.

Gambar 4.40 Device Node A10 Repeater Hasil Reply Pengiriman Data Sensor ke Device Node

A10

Gambar 4.40 merupakan tampilan serial monitor ketika device node A10 menjadi

repeater bagi device node A11 untuk menerima reply pengiriman data sensor yang

diberikan oleh device gateway A00.

79



A10

Gambar 4.41 merupakan tampilan serial monitor pada device node A11 yang

menunjukkan hasil reply dari device gateway A00 terhadap pengiriman data sensor

yang telah dilakukan.

4.4.1.4 Data Hasil Pengujian Reset UID pada Device Node

Berikut adalah data-data hasil pengujian reset UID pada device node dengan

beberapa kondisi.

1. Kondisi 1


kondisi pertama yang akan dijelaskan pada Gambar 4.42 sampai Gambar 4.46.

Gambar 4.42 Tampilan Interface Web Sebelum Pengujian Reset UID Device Node Kondisi 1



80


Gambar 4.43 Device Node A10 Melakukan Reset UID

Gambar 4.43 merupakan tampilan serial monitor pada device node A10 ketika push

button ditekan dan reset dilakukan. Device node A10 terlihat melakukan reset UID

dan mengirim paket data UID Reset ke device gateway A00.

Gambar 4.44 Device Gateway A00 Menerima Paket Data UID Reset dari Device Node A10

Gambar 4.44 Merupakan tampilan serial monitor pada device gateway A00 ketika

menerima paket data UID Reset dari device node A10. Device gateway melakukan

reset UID “A10” yang terdaftar pada device gateway dan melakukan pengecekan

UID yang berada di layer bawahnya. Kemudian device gateway mengirim update

pada cloud database menggunakan koneksi internet pada WiFi.

Gambar 4.45 Hasil Update Reset UID A10 pada Interface Web

81


Gambar 4.45 Merupakan tampilan interface web yang menunjukkan UID “A10”

berhasil di reset.

Gambar 4.46 Device Node A10 Melakukan Request UID


melakukan request UID. Hal itu menunjukkan bahwa UID pada device node A10

sudah ter-reset karena device node tersebut melakukan request UID.

2. Kondisi 2


kondisi kedua yang akan dijelaskan pada Gambar 4.47 sampai Gambar 4.53.





82




dan mengirim paket data UID Reset ke device gateway. A00 Selain itu, karena

device node A10 berada pada layer 2 dan terdapat device yang berada di bawahnya

yaitu device node A11 maka device node A10 mengirim paket data UID Reset ke

device tersebut.

Gambar 4.49 Device Node A11 Menerima Paket Data UID Reset dari Device Node A10


menerima paket data UID Reset dari device node A10. Kemudian device node A11

melakukan reset pada UID yang dimiliki.



menerima paket data UID Reset dari device node A10. Device gateway melakukan

reset UID “A10” yang terdaftar pada device gateway dan melakukan pengecekan

UID yang berada di layer bawahnya. Karena terdapat device node yang berada di

bawah device node A10 yaitu device node A11. Maka device gateway juga

melakukan reset pada device node A11. Kemudian device gateway mengirim

update kedua UID tersebut pada cloud database menggunakan koneksi internet

pada WiFi.

83


Gambar 4.51 Hasil Update Reset UID A10 dan A11 pada Interface Web




node A10 dan device node A11 ketika melakukan request UID. Hal itu

menunjukkan bahwa UID pada device node A10 dan device node A11 sudah ter-

reset karena device node tersebut melakukan request UID.

3. Kondisi 3


kondisi ketiga yang akan dijelaskan pada Gambar 4.54 sampai Gambar 4.59.


84







dan mengirim paket data UID Reset ke device gateway A00.

Gambar 4.56 Device Node A10 Repeater Paket Data UID Reset dari Device Node A11


menerima paket data UID Reset dari device node A11. Karena device node A10

merupakan layer atas dari device node A11 maka device node A10 melakukan

repeater terhadap paket data A11 agar dapat diterima oleh device gateway A00.

85


Gambar 4.57 Device Gateway A00 Menerima Repeater Paket Data UID Reset dari Device Node

A10


menerima hasil repeater paket data UID Reset dari device node A10. Device

gateway melakukan reset UID “A11” yang terdaftar pada device gateway dan

melakukan pengecekan UID yang berada di layer bawahnya. Kemudian device

gateway mengirim update UID pada cloud database menggunakan koneksi internet

pada WiFi.

Gambar 4.58 Hasil Update Reset UID A11 pada Interface Web


berhasil di reset.



melakukan request UID. Hal itu menunjukkan bahwa UID pada device node A11

sudah ter-reset karena device node tersebut melakukan request UID.

4. Kondisi 4

86



kondisi keempat yang akan dijelaskan pada Gambar 4.60 sampai Gambar 4.67.







node A10 dan device node A20 ketika push button ditekan dan reset dilakukan.

87


Device node A10 dan device node A20 terlihat melakukan reset UID dan mengirim

paket data UID Reset ke device gateway A00.




gateway A00 ketika menerima paket data UID Reset dari device node A10 dan

device node A20. Device gateway A00 melakukan reset UID “A10” dan “A20”

yang terdaftar pada device gateway A00 dan melakukan pengecekan UID yang

berada di layer bawahnya. Kemudian device gateway mengirim update kedua UID

tersebut pada cloud database menggunakan koneksi internet pada WiFi.

Gambar 4.65 Hasil Update Reset UID A10 dan A20 pada Interface Web


dan “A20” berhasil di reset.

88








4.4.1.4 Data Hasil Pengujian Reset UID pada Device Gateway

Berikut adalah data-data hasil pengujian reset UID pada device gateway dengan

beberapa kondisi.

1. Kondisi 1


kondisi pertama yang akan dijelaskan pada Gambar 4.68 sampai Gambar 4.74.

Gambar 4.68 Tampilan Interface Web Sebelum Pengujian Reset UID Device Gateway Kondisi 1



89


Gambar 4.69 Device Gateway A00 Melakukan Reset UID

Gambar 4.69 merupakan tampilan serial monitor device gateway A00 ketika push

button ditekan dan reset dilakukan. Device gateway A00 terlihat melakukan reset

semua UID device node yang terdaftar yaitu “A10” dan “A20”. Device gateway

A00 mengirim update kedua UID yang di reset tersebut pada cloud database

menggunakan koneksi internet pada WiFi. Selain itu, device gateway mengirim

paket data UID Reset ke device node A10 dan device node A20 menggunakan LoRa

agar UID pada device tersebut di reset.

Gambar 4.70 Hasil Update Reset UID Device Gateway pada Interface Web



90


Gambar 4.71 Device Node A10 Menerima Paket Data UID Reset dari Device Gateway A00


Gambar 4.71 dan Gambar 4.72 merupakan tampilan serial monitor device node A10

dan device node A20 ketika menerima paket data UID Reset dari device gateway

A00. Karena paket data tersebut berisi instruksi untuk melakukan reset UID pada

91


device maka kedua device tersebut melakukan reset UID yang tersimpan pada

variabel dan EEPROM.







2. Kondisi 2


kondisi kedua yang akan dijelaskan pada Gambar 4.75 sampai Gambar 4.82.

Gambar 4.75 Tampilan Interface Web Sebelum Pengujian Reset UID Device Gateway Kondisi 2



92


Gambar 4.76 Device Gateway A00 Melakukan Reset UID

Gambar 4.76 merupakan tampilan serial monitor device gateway A00 ketika push

button ditekan dan reset dilakukan. Device gateway A00 terlihat melakukan reset

semua UID device node yang terdaftar yaitu “A10” dan “A11”. Device gateway

A00 mengirim update kedua UID yang di reset tersebut pada cloud database

menggunakan koneksi internet pada WiFi. Selain itu, device gateway mengirim

paket data UID Reset ke device node A10 dan device node A11 menggunakan LoRa

agar UID pada device tersebut di reset.

Gambar 4.77 Hasil Update Reset UID Device Gateway pada Interface Web



93


Gambar 4.78 Device Node A10 Repeater Paket Data UID Reset dari Device Gateway A00

Gambar 4.78 merupakan tampilan serial monitor device node A10 ketika menerima

paket data UID Reset untuk device node A11. Karena berdasarkan skema device

node A10 berada di atas device node A11 maka device node A10 repeater paket

data tersebut agar dapat diterima oleh device node A11.

.



94








4.4.2 Data Hasil Pengujian Kinerja

Data hasil pengujian kinerja dibagi menjadi beberapa bagian sesuai dengan

jaraknya yaitu, data hasil pengujian kinerja jarak 10 m, data hasil pengujian kinerja

jarak 25 m, data hasil pengujian kinerja jarak 50 m, data hasil pengujian kinerja

jarak 100 m, data hasil pengujian kinerja jarak 250 m, data hasil pengujian kinerja

jarak 500 m, dan data hasil pengujian kinerja jarak 1000 m.

4.4.2.1 Data Hasil Pengujian Kinerja Jarak 10 M

Pengujian kinerja dimulai dengan jarak 10. Berikut adalah tabel data hasil

pengujian kinerja device dengan jarak 10 m beserta dengan dokumentasinya.

Gambar 4.83 Lokasi Pengujian Kinerja 10 Meter

95


Tabel 4.12 Data Hasil Pengujian Kinerja Jarak 10 Meter

Data Send Time Receive Time Time (ms) RSSI (dB) Loss

1 16:00:18.140 16:00:18.943 803 -70 -

2 16:01:18.141 16:01:18.965 824 -65 -

3 16:02:18.133 16:02:18.945 812 -64 -

4 16:03:18.153 16:03:18.962 809 -66 -

5 16:04:18.147 16:04:18.949 802 -65 -

6 16:05:18.138 16:05:18.944 806 -68 -

7 16:06:18.128 16:06:18.980 852 -70 -

8 16:07:18.139 16:07:18.960 821 -70 -

9 16:08:18.142 16:08:18.963 821 -71 -

10 16:09:18.131 16:09:18.953 822 -70 -

Average 817,2 -67,9 0%

Berdasarkan tabel 4.12, kinerja device dengan jarak 10 m membutuhkan waktu rata-

rata 817,2 ms atau kurang dari 1 detik untuk melakukan pengiriman data dengan

rata-rata RSSI -67,9 dan tingkat loss data 0%.


Pengujian kedua yaitu dengan jarak 25 m. Berikut adalah tabel data hasil pengujian

kinerja device dengan jarak 25 m beserta dengan dokumentasinya.


96




1 16:12:18.147 16:12:18.941 794 -83 -

2 16:13:18.129 16:13:18.952 823 -82 -

3 16:14:18.123 16:14:18.949 826 -86 -

4 16:15:18.145 16:15:18.942 797 -85 -

5 16:16:18.122 16:16:18.951 829 -88 -

6 16:17:18.145 16:17:18.968 823 -77 -

7 16:18:18.113 16:18:18.968 855 -91 -

8 16:19:18.115 16:19:18.968 853 -82 -

9 16:20:18.140 16:20:18.959 819 -81 -

10 16:21:18.124 16:21:18.955 831 -87 -

Average 825 -84,2 0%


rata 825 ms atau kurang dari 1 detik untuk melakukan pengiriman data dengan rata-

rata RSSI -84,2 dan tingkat loss data 0%.


Pengujian ketiga yaitu dengan jarak 50 m. Berikut adalah tabel data hasil pengujian

kinerja device dengan jarak 50 m beserta dengan dokumentasinya


97




1 16:23:18.129 16:23:18.968 839 -89 -

2 16:24:18.105 16:24:18.970 865 -92 -

3 16:25:18.124 16:25:18.950 826 -91 -

4 16:26:18.122 16:26:18.957 835 -93 -

5 16:27:18.115 16:27:18.949 834 -92 -

6 16:28:18.111 16:28:18.941 830 -89 -

7 16:29:18.102 16:30:18.946 844 -90 -

8 16:30:18.123 16:31:18.949 826 -94 -

9 16:31:18.113 16:32:18.939 817 -90 -

10 16:32:18.122 16:33:18.972 850 -90 -

Average 836,6 -91 0%


rata 836,6 ms atau kurang dari 1 detik untuk melakukan pengiriman data dengan

rata-rata RSSI -91 dan tingkat loss data 0%.


Pengujian keempat yaitu dengan jarak 100 m. Berikut adalah tabel data hasil



98




1 16:35:18.121 16:35:18.971 850 -95 -

2 16:36:18.122 16:36:18.945 823 -104 -

3 16:37:18.116 16:37:18.957 841 -105 -

4 16:38:18.120 16:38:18.969 849 -104 -

5 16:39:18.116 16:39:18.953 837 -107 -

6 16:40:18.112 16:40:18.949 837 -110 -

7 16:41:18.120 16:41:18.961 841 -98 -

8 16:42:18.104 16:42:18.948 844 -106 -

9 16:43:18.098 16:43:18.962 864 -105 -

10 16:44:18.101 16:44:18.947 846 -100 -

Average 843,2 -103,4 0%

Berdasarkan tabel 4.15, kinerja device dengan jarak 100 m membutuhkan waktu

rata-rata 843,2 ms atau kurang dari 1 detik untuk melakukan pengiriman data

dengan rata-rata RSSI -103,4 dan tingkat loss data 0%.


Pengujian kelima yaitu dengan jarak 250 m. Berikut adalah tabel data hasil



99




1 13:02:17.005 13:02:18.632 1627 -101 -

2 13:03:16.994 13:03:18.636 1642 -105 -

3 13:04:17.007 13:04:18.670 1663 -105 -

4 13:05:16.975 13:05:18.641 1666 -104 -

5 13:06:16.987 13:06:18.640 1653 -105 -

6 13:07:16.998 13:07:18.647 1649 -110 -

7 13:08:16.975 13:08:18.637 1662 -106 -

8 13:09:16.977 13:09:18.667 1690 -107 -

9 13:10:17.008 13:10:18.653 1645 -107 -

10 13:11:16.986 13:11:18.643 1657 -105 -

Average 1655,4 -105,5 0%


rata-rata 1655,4 ms atau 1,6 detik untuk melakukan pengiriman data dengan rata-



Pengujian keenam yaitu dengan jarak 500 m. Berikut adalah tabel data hasil



100




1 12:20:17.025 12:20:18.498 1473 -114 -

2 12:21:17.014 12:21:18.510 1496 -113 -

3 12:22:17.020 12:22:18.495 1475 -113 -

4 12:23:17.018 12:23:18.504 1486 -114 -

5 12:24:17.030 12:24:18.520 1490 -111 -

6 12:25:17.016 - - -

7 12:26:17.040 12:26:18.525 1485 -116 -

8 12:27:17.020 12:27:18.528 1508 -114 -

9 12:28:17.018 12:28:18.500 1482 -113 -

10 12:29:17.010 12:29:18.531 1521 -113 -

Average 1490,7 -113,1 10%


rata-rata 1490,7 ms atau 1,4 detik untuk melakukan pengiriman data dengan rata-



Pengujian ketujuh yaitu dengan jarak 1000 m. Berikut adalah tabel data hasil



101




1 15:20:19.110 15:20:19.211 101 -109 -

2 15:21:19.094 15:21:19.185 94 -109 -

3 15:22:19.091 15:22:19.210 119 -109 -

4 15:23:19.082 15:23:19.206 124 -109 -

5 15:24:19.085 15:24:19.195 110 -110 -

6 15:25:19.084 15:25:19.200 116 -110

7 15:26:19.104 15:26:19.196 92 -107 -

8 15:27:19.086 15:27:19.190 104 -109 -

9 15:28:19.088 15:28:19.186 98 -109 -

10 15:29:19.096 15:29:19.185 89 -110 -

Average 104,7 -109,1 10%


rata-rata 104,7 ms atau 1 milidetik untuk melakukan pengiriman data dengan rata-


4.5 Analisis Data / Evaluasi

4.5.1 Analisis Data Pengujian Fungsional

Berdasarkan data hasil pengujian fungsional yang telah dilakukan, dapat

disimpulkan bahwa keseluruhan fungsional pada alat Platform Device dapat bekerja

sesuai dengan fungsinya masing-masing dalam kondisi ataupun skema apapun.

Sehingga Platform Device dapat dijadikan sebagai platform komunikasi sensor data

pada IoT monitoring. Berikut adalah status hasil pengujian fungsional pada Tabel

4.19.

Tabel 4.19 Hasil Pengujian Fungsional Platform Device

No Fungsional Keterangan

1 2 3

1 Request UID Kondisi 1 Berhasil



4 Pengiriman Data dengan Skema Topologi Star Berhasil

102


1 2 3

5 Pengiriman Data dengan Skema Topologi Tree Berhasil

6 Reset UID pada Device Node Kondisi 1 Berhasil




10 Reset UID pada Device Gateway Kondisi 1 Berhasil

11 Reset UID pada Device Gateway Kondisi 2 Berhasil

Dari semua fungsi yang telah diujikan pada tahap pengujian fungsional pada Tabel

4.19, fungsi-fungsi tersebut akan dijelaskan secara rinci pada sub bab 4.5.1.1

sampai sub bab 4.5.1.5.

4.5.1.1 Analisis Data Pengujian Request UID

Berdasarkan data hasil pengujian request UID, fungsional request UID pada

Platform Device dengan 3 kondisi berhasil dilakukan. Semua pengujian tersebut

dihitung waktu pemrosesannya. Waktu yang dihitung dimulai dari device node

ketika terdeteksi belum memiliki UID hingga mendapatkan UID dan

mendaftarkannya ke cloud database. Berikut adalah waktu pemrosesan fungsi

request UID pada 3 kondisi yang disajikan pada Tabel 4.20.

Tabel 4.20 Hasil Pengujian Fungsional Request UID Platform Device

No Kondisi Waktu (ms)

1 Kondisi 1 29049

2 Kondisi 2 29880

3 Kondisi 3 30573

Pada kondisi 1, waktu pemrosesan dimulai dari 00:05:32.521 yaitu ketika device

node terdeteksi belum memiliki UID. Proses tersebut selesai pada 00:06:03.472.

Sehingga waktu yang dibutuhkan untuk melakukan fungsi request UID pada

kondisi 1 yaitu sekitar 29049 ms atau 29 detik. Pada kondisi 2, request UID dimulai

dari 00:57:45:094 dan selesai pada 00:58:15.214 sehingga waktu yang dibutuhkan

untuk melakukan fungsi request UID pada kondisi 2 yaitu 29880 ms atau 29,8 detik.

103


Pada kondisi 3, request UID pada device node A10 dimulai pada 00:28:06.704 dan

selesai pada 00:28:37.326 sedangkan pada device node A20 dimulai pada

00:28:09.763 dan selesai pada 00:28:40.197. Sehingga waktu rata-rata yang

dibutuhkan untuk melakukan request UID pada kondisi 3 yaitu 30573 ms atau 30,5

detik dengan rincian 30622 ms untuk device node A dan 30524 ms untuk device

node B. Kondisi 3 memiliki waktu pemrosesan yang sedikit lebih lama

dibandingkan dengan kondisi lainnya karena terdapat 2 device node yang harus

diberikan respon terhadap request UID yang telah dilakukan.

4.5.1.2 Analisis Data Pengujian Pengiriman Data pada Skema Topologi Star

Berdasarkan data hasil pengujian, pengiriman data pada skema topologi star

berhasil dilakukan dengan waktu 1407 ms untuk device node A10 dan 1171 ms

untuk device node A20. Waktu tersebut merupakan waktu yang dibutuhkan oleh

device node untuk mengirim data sensor ke cloud database hingga mendapatkan

reply dari pengiriman data yang telah dilakukan. Rata-rata waktu yang dibutuhkan

untuk melakukan pengiriman data oleh device node dengan skema topologi star

yaitu 1289 ms atau 1,2 detik. Berdasarkan data tersebut, penggunaan Platform

Device tidak memberikan delay waktu pengiriman data sensor yang cukup

signifikan dan juga masih dapat di toleransi, sehingga data sensor tetap dapat di

monitoring secara real time.

4.5.1.3 Analisis Data Pengujian Pengiriman Data pada Skema Topologi Tree

Berdasarkan data hasil pengujian, pengiriman data pada skema topologi tree

berhasil dilakukan dengan waktu 3080 ms untuk device node A11. Waktu tersebut

merupakan waktu yang dibutuhkan oleh device node pada layer 3 untuk mengirim

data sensor hingga mendapatkan reply dari pengiriman data yang telah dilakukan.

Sehingga waktu yang dibutuhkan untuk melakukan pengiriman data oleh device

node pada layer 3 dengan skema topologi tree yaitu 3080 ms atau 3 detik.

Berdasarkan data tersebut, penggunaan Platform Device pada topologi tree tidak

memberikan delay waktu pengiriman data sensor yang cukup berarti dan juga masih

dapat di toleransi walaupun menghabiskan waktu sedikit lebih lama dari topologi

star.

104


4.5.1.4 Analisis Data Pengujian Reset UID pada Device Node

Berdasarkan data hasil pengujian reset UID pada device node, fungsional reset UID

pada device node Platform Device dengan 4 kondisi berhasil dilakukan. Pengujian

ini juga melakukan penghitungan waktu pemrosesan yang dibutuhkan dalam

melakukan fungsional reset UID pada device node. Waktu tersebut dihitung dari

device node mendeteksi perintah reset dari push button hingga device node

melakukan request UID baru.

Tabel 4.21 Hasil Pengujian Fungsional Reset UID pada Device Node Platform Device

No Kondisi Waktu (ms)

1 Kondisi 1 29039

2 Kondisi 2 29590

3 Kondisi 3 29443

4 Kondisi 4 29335

Pada kondisi 1, waktu yang dibutuhkan untuk melakukan fungsi reset UID pada

device node yaitu sekitar 29039 ms atau 29 detik. Pada kondisi 2, reset UID

membutuhkan waktu 29052 ms atau 29 detik untuk device node A10 dan 29590 ms

atau 29,5 detik untuk device node A11. Reset UID pada kondisi 3 membutuhkan

waktu 29443 ms atau 29,4 detik. Sedangkan reset UID pada kondisi 4

membutuhkan waktu rata-rata 29335 ms atau 29,3 detik dengan rincian 29032 ms

untuk device node A10 dan 29769 ms untuk device node A20. Kondisi 2 memiliki

waktu yang lebih lama dibandingkan dengan kondisi lainnya karena pada kondisi 2

reset yang dilakukan pada device node yang berada di layer 2 sehingga

menyebabkan UID pada device node yang berada di bawahnya ikut ter-reset.

Berdasarkan pada data-data hasil pengujian reset UID device node pada 4 kondisi,

semakin tinggi layer device node yang dilakukan reset UID maka semakin banyak

UID device node yang ter-reset dan waktu yang dibutuhkan untuk memproses

seluruh perintah reset UID tersebut semakin lama.

105


4.5.1.5 Analisis Data Pengujian Reset UID pada Device Gateway

Berdasarkan data hasil pengujian reset UID pada device gateway, fungsional reset

UID pada device gateway Platform Device dengan 2 kondisi berhasil dilakukan.

Pengujian ini juga melakukan penghitungan waktu pemrosesan yang dibutuhkan

dalam melakukan fungsional reset UID pada device gateway. Waktu yang

didapatkan pada pengujian ini dihitung dari device gateway mendeteksi perintah

reset dari push button hingga UID pada device node ter-reset dan melakukan

request UID baru.

Tabel 4.22 Hasil Pengujian Fungsional Reset UID pada Device Gateway Platform Device

No. Kondisi Waktu (ms)

1 Kondisi 1 32482

2 Kondisi 2 33180

Pada kondisi 1, waktu yang dibutuhkan untuk melakukan reset UID pada device

gateway yaitu 30945 ms atau 30,9 detik untuk device node A10 dan 32482 ms atau

32,4 detik untuk device node A20. Device node A20 memiliki waktu yang lebih

lama dari device node A10 karena perintah reset dari device gateway A00 sesuai

urutan penyimpanan yang ada pada device gateway A00. Pada kondisi 2, reset UID

membutuhkan waktu 33180 ms atau 33,1 detik pada device node A10 dan 31704

ms atau 31,7 detik pada device node A11. Device node A10 memiliki waktu yang

lebih lama dari device node A11 karena perintah reset dari device gateway A00

didahulukan untuk device yang berada pada layer 3 terlebih dahulu. Kondisi 2

memiliki waktu yang lebih lama dibandingkan dengan kondisi lainnya karena pada

kondisi 2 reset yang dilakukan pada device gateway terjadi pada skema topologi

tree sehingga menyebabkan perintah reset UID dari device gateway untuk semua

device node yang terdaftar harus melalui satu hop lebih banyak dibandingkan

dengan kondisi 1 yang menggunakan skema topologi star. Berdasarkan pada data-

data hasil pengujian reset UID device gateway pada 2 kondisi, semakin banyak

device node yang terdaftar maka semakin lama proses reset UID yang dilakukan

oleh device gateway.

106


4.5.2 Analisis Data Pengujian Kinerja

Berdasarkan hasil pengujian kinerja yang telah dilakukan di lokasi Banjir Kanal

Timur, Jakarta Timur dengan jarak 10, 25, 50, 100, 250, 500, dan 1000 meter, maka

diperolehlah 3 jenis data hasil rangkuman pengujian pada masing-masing jarak

yang disajikan pada Tabel 4.23 dibawah ini.

Tabel 4.23 Hasil Pengujian Kinerja Platform Device

No Jarak (m) Time (ms) RSSI (dB) Loss

1 10 817,2 -67,9 0%

2 25 825 -84,2 0%

3 50 836,6 -91 0%

4 100 843,2 -103,4 0%

5 250 1655,4 -105,5 0%

6 500 1490,7 -113,1 10%

7 1000 104,7 -109,1 10%

Berdasarkan data pada tabel 4.23, dapat disimpulkan bahwa kinerja Platform

Device dapat mencapai jarak 1000 m atau 1 km antar device-nya dengan waktu

±100 ms, RSSI -109,1 dB, dan tingkat loss data sebesar 10%. Untuk lebih detailnya,

akan dijelaskan mengenai perbandingan antara jarak terhadap waktu, jarak terhadap

signal, dan jarak terhadap loss data yang dapat dilihat pada Gambar 4.90, Gambar

4.91, dan Gambar 4.92.

Gambar 4.90 Grafik Jarak terhadap Waktu pada Pengujian Kinerja Platform Device

817,2 825 836,6 843,2

1655,41490,7

104,7

0

500

1000

1500

2000

10 25 50 100 250 500 1000

Tim

e (m

s)

Jarak (m)

Pengujian Kinerja

107


Pada Gambar 4.90, dapat dilihat bahwa jarak tidak menentukan waktu pengiriman

yang dibutuhkan antar 2 device dalam melakukan transmisi data. Hal tersebut dapat

dilihat pada hasil pengujian kinerja. Pada jarak 10 Meter membutuhkan waktu yaitu

817 ms, pada jarak 25 Meter membutuhkan waktu 825 ms, pada jarak 50 Meter

membutuhkan waktu 836 ms, pada jarak 100 Meter membutuhkan waktu 843 ms,

pada jarak 250 Meter membutuhkan waktu 1655 ms, pada jarak 500 Meter

membutuhkan waktu 1490 ms, dan pada jarak 1000 Meter membutuhkan waktu

104,7. Terlihat penurunan yang cukup signifikan pada jarak 1000 Meter, hal itu

dikarenakan lokasi pengujian pada jarak 1000 meter dilakukan pada antar jembatan

yang ada di Banjir Kanal Timur di mana lokasi tersebut memiliki ruang yang lebih

terbuka dibandingkan pada lokasi pengujian kinerja jarak 10 - 500 Meter yang

dilakukan di jogging track Banjir Kanal Timur di mana lokasi tersebut di

sampingnya masih terdapat pohon-pohon yang dapat menyebabkan interferensi.

Gambar 4.91 Grafik Jarak terhadap Sinyal pada Pengujian Kinerja Platform Device

Pada Gambar 4.91, dapat dilihat bahwa jarak dapat mempengaruhi sinyal yang

diterima atau Received Signal Strength Indicator (RSSI) pada saat transmisi data.

Hal itu dapat dilihat pada grafik pengujian kinerja dengan jarak 500 Meter

memperoleh nilai RSSI tertinggi. Nilai RSSI pada pengujian kinerja dengan jarak

1000 Meter mengalami penurunan, hal itu dikarenakan lokasi pengujian pada jarak

1000 meter dilakukan pada antar jembatan yang ada di Banjir Kanal Timur di mana

lokasi tersebut memiliki ruang yang lebih terbuka dibandingkan pada lokasi

pengujian kinerja jarak 10 - 500 Meter yang dilakukan di jogging track Banjir Kanal

-67,9

-84,2-91

-103,4 -105,5-113,1 -109,1-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

10 25 50 100 250 500 1000

RSS

I (d

B)

Jarak (m)

Pengujian Kinerja

108


Timur di mana lokasi tersebut di sampingnya masih terdapat pohon-pohon yang

dapat menyebabkan interferensi.

Gambar 4.92 Grafik Jarak terhadap Loss Data pada Pengujian Kinerja Platform Device

Pada Gambar 4.92, dapat dilihat bahwa jarak dapat mempengaruhi tingkat

persentase loss data yang diperoleh pada saat transmisi data. Hal itu dapat dilihat

pada grafik pengujian kinerja dengan jarak 500 Meter dan 1000 Meter memiliki

persentase tingkat loss data yang tertinggi dari jarak di bawahnya yaitu 10%.

0% 0% 0% 0% 0%

10% 10%

0%

2%

4%

6%

8%

10%

12%

10 25 50 100 250 500 1000

Loss

Jarak (m)

Pengujian Kinerja

109

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Platform Device merupakan alat yang dirancang sebagai platform pengiriman data

sensor pada IoT monitoring berbasis Wireless Sensor Network (WSN)

menggunakan teknologi LoRa, yaitu LoRa Sx1278. Platform Device terdiri dari 2

macam device yaitu device node dan device gateway. Device node berfungsi

sebagai pengambil data sensor dan mengirimkannya ke device gateway. Device

gateway berfungsi sebagai penerima data sensor dan meneruskannya ke cloud

database. Kedua device tersebut berkomunikasi menggunakan LoRa Sx1278.

Sensor yang digunakan sebagai sample data pada Platform Device yaitu DHT11

dan MQ-2. Pengujian pada Platform Device dilakukan dengan 2 metode yaitu

pengujian fungsional dan pengujian kinerja. Hal tersebut untuk memastikan

Platform Device dapat berjalan secara maksimal. Berdasarkan pada proses

perancangan, implementasi, dan pengujian yang telah dilakukan dapat disimpulkan

bahwa Platform Device dapat berfungsi sebagai platform pengiriman data sensor

pada IoT monitoring dengan rincian sebagai berikut:

1. Protokol komunikasi pada Platform Device dapat berjalan dengan baik pada

skema topologi star maupun topologi tree.

2. Skema topologi tree pada Platform Device memiliki waktu yang lebih lama

dalam melakukan komunikasi dari layer terbawah hingga layer teratas daripada

skema topologi star karena pada skema topologi tree harus melewati satu layer

atau satu hop lebih banyak untuk mencapai layer teratas.

3. Fungsional yang ada pada Platform Device seperti, pengiriman data sensor,

request UID dan reset UID juga dapat berjalan dengan baik dalam kondisi

apapun.

4. Pengiriman data sensor pada skema topologi star membutuhkan waktu selama

1,2 detik agar data tersebut sampai hingga cloud database atau internet.

5. Pengiriman data sensor pada skema topologi tree membutuhkan waktu 3 detik

agar data tersebut sampai hingga cloud database atau internet.

6. Platform Device dapat melakukan request UID ketika device node terdeteksi

belum memiliki UID. Adapun waktu yang dibutuhkan oleh device node dalam

110


7. melakukan request UID yaitu 29 detik pada kondisi 1, 29,8 detik pada kondisi

2, dan 30,5 detik pada kondisi 3.

8. Fungsional reset UID dapat berjalan pada Platform Device. Adapun waktu

yang dibutuhkan oleh device node dalam melakukan reset UID yaitu 29 detik

pada kondisi 1, 29,5 detik pada kondisi 2, 29,4 detik pada kondisi 3, dan 29,3

detik pada kondisi 4. Sedangkan waktu yang dibutuhkan oleh device gateway

dalam melakukan reset UID yaitu 33,1 detik pada kondisi 1 dan 32,4 detik pada

kondisi 2.

9. Kinerja Platform Device dapat mencapai jarak 1000 m atau 1 km antar device-

nya dengan waktu ±100 ms, RSSI -109,1 dB, dan tingkat loss data sebesar 10%.

10. Jarak tidak menentukan waktu pengiriman yang dibutuhkan antar 2 device

dalam melakukan transmisi data.

11. Jarak dapat mempengaruhi sinyal yang diterima atau Received Signal Strength

Indicator (RSSI) pada saat transmisi data.

12. Jarak dapat mempengaruhi tingkat persentase loss data yang diperoleh pada

saat transmisi data.

5.2 Saran

Berdasarkan penelitian yang sudah dilakukan, terdapat beberapa hal yang dapat

dijadikan sebagai masukan atau saran untuk penelitian selanjutnya, di antaranya:

1. Platform dapat flexible terhadap jumlah layer yang ada pada jaringan Wireless

Sensor Network (WSN) yang digunakan. Sehingga penambahan layer tanpa

perlu mengubah struktur program platform yang sudah ada.

2. Penambahan fungsional sinkronisasi pada UID yang tersimpan di masing-

masing device node dengan database server ketika device gateway baru

dinyalakan. Sehingga dapat menghindari adanya perbedaan diantara data UID

yang ada pada database dengan yang real pada device node.

3. Penambahan fungsi pembacaan data sensor pada device node terhadap alat IoT

monitoring yang sudah ada melalui serial.

111

DAFTAR PUSTAKA

Aji, A. I. (2017, November 25). Mengulas LoRa Si Teknologi Smart City. Retrieved

December 9, 2019, from Medium.com: https://medium.com/codelabs-

unikom/mengulas-lora-si-teknologi-smart-city-ca1c8278daf9

Amsar, Khairuman, & Marlina. (2020). PERANCANGAN ALAT PENDETEKSI

CO2 MENGGUNAKAN SENSOR MQ-2 BERBASIS INTERNET OF

THIN. Jurnal Manajemen Informatika & Komputerisasi Akuntansi, 73-79.

Aqeel, A. (2018, October 18). Introduction to NodeMCU V3. Retrieved April 10,

2020, from The Engineering Projects:

https://www.theengineeringprojects.com/2018/10/introduction-to-

nodemcu-v3.html

Aroeboesman, F. N., Ichsan, M. H., & Primananda, R. (2019, April). Analisis

Kinerja LoRa SX1278 Menggunakan Topologi Star Berdasarkan Jarak dan

Besar Data pada WSN. Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi dan

Ilmu Komputer, 3860-3865.

Barry, R., & Meijers, J. (2018, January 10). IoT connectivity comparison (GSM vs

LoRa vs Sigfox vs NB-Iot). Retrieved December 10, 2019, from Polymorph:

https://www.polymorph.co.za/iot-connectivity-comparison-gsm-vs-lora-

vs-sigfox-vs-nb-iot/

Beal, V. (2019, May 13). What Are Network Topologies? Retrieved April 10, 2020,

from Webopedia: https://www.webopedia.com/quick_ref/topologies.asp

Boonchieng, E., Anukit , S., & Chieochan, O. (2019). The Prototype of the

Integration between Low Cost Single Private LoRa Gateway and Public AIS

NB-IOT . Journal of Internet Technology, 1313-1322.

Choudhury, S. (2017, March 17). Types of Network Topology. Retrieved April 10,

2020, from GeeksforGeeks: https://www.geeksforgeeks.org/types-of-

network-topology/

Dejan. (2016, January 13). DHT11 & DHT22 Sensor Temperature and Humidity

Tutorial. Retrieved January 20, 2020, from How To Mechatronics:

https://howtomechatronics.com/tutorials/arduino/dht11-dht22-sensors-

temperature-and-humidity-tutorial-using-arduino/

Dejan. (2019). Arduino DS3231 Real-Time Clock Tutorial. Retrieved January 20,

2020, from How To Mechatronics:

https://howtomechatronics.com/tutorials/arduino/arduino-ds3231-real-

time-clock-tutorial/.

Elfirman , M. Z., & Alkaff, M. (2018). PEMANFAATAN WIRELESS SENSOR

NETWORK BERBASIS INTERNET OF THINGS UNTUK

112


MONITORING LAHAN GAMBUT JARAK JAUH. Jurnal Ilmiah Komputer, 56-

59.

Goodner, S. (2019, July 24). What is a Platform? Retrieved April 10, 2020, from

Lifewire: https://www.lifewire.com/what-is-a-platform-4155653

IBM. (2016, February 16). What is a cloud database? Retrieved March 15, 2020,

from IBM: https://www.ibm.com/cloud/learn/what-is-cloud-database

Imanningtyas, E., Akbar, S. R., & Syauqy, D. (2017). Implementasi Wireless

Sensor Network pada Pemantauan Kondisi Struktur Bangunan

Menggunakan Sensor Accelerometer MMA7361. Jurnal Pengembangan

Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer, 545-554.

Li, M., Lin, C., Ren, J., & Jiang , F. (2019). A Wireless Ecological Aquaculture

Water Quality Monitoring System Based on LoRa Technology. 2019

International Conference on Wireless Communication, Network and

Multimedia Engineering (WCNME 2019) (pp. 5-7). Atlantis Press.

Luqman, M., Septama, M., Clara, V., WLW, T., & Hamidan, R. (2018). ANALISIS

PERBANDINGAN MEKANISME ENKRIPSI DATA PADA

TEKNOLOGI LOW POWER WIDE AREA (LPWA) NETWORK : LORA

DAN SIGFOX. Jurnal Ilmiah Ilmu Komputer, 22-29.

Makerlab. (2019, April 13). Mega 2560 PRO MINI ATmega2560-16AU CH340G.

Retrieved November 17, 2019, from Makerlab: https://www.makerlab-

electronics.com/product/arduino-mega-2560-pro-mini-atmega2560-16au-

ch340g/

Musbikhin. (2019, April 23). Arduino adalah?, Macam-macam Arduino, Simulasi

pada proteus dan praktiknya. Retrieved March 15, 2020, from Musbikhin:

https://www.musbikhin.com/arduino-adalah-macam-macam-arduino-dan-

praktik-nya/

Nyebarilmu. (2018, July 24). Tutorial lanjutan mengakses Module GSM SIM800L

v.2. Retrieved November 17, 2019, from Nyebarilmu.com:

https://www.nyebarilmu.com/tutorial-lanjutan-mengakses-module-gsm-

sim800l-v-2/

Paessler. (2018, August 25). IT Explained: LPWA. Retrieved December 10, 2019,

from Paessler: https://www.paessler.com/it-explained/lpwa

Pradeep, S., & Thiyagarajan, T. (2019). Real Time Bus Arrival Monitoring System

for Central Bus Station using Lora. International Journal of Engineering

Science and Computing, 22135-22139.

Prasetyo, E. A. (2019, July 24). Arsitektur dan Fitur ESP32 (Module ESP32) IoT.

Retrieved December 12, 2019, from Edukasi Elektronika:

https://www.edukasielektronika.com/2019/07/arsitektur-dan-fitur-esp32-

module-esp32.html

113


Rahman, A. C., Aribawa, I. A., & Jatmika, A. H. (2019). IMPLEMENTASI

INTERNET OF THINGS PADA SISTEM INFORMASI PELACAKAN

KENDARAAN BERMOTOR MENGGUNAKAN GPS BERBASIS WEB

(. Jurnal Teknik Informatika, 121-130.

Raj, A. (2019, February 20). Interfacing SX1278 (Ra-02) LoRa Module with

Arduino. Retrieved December 04, 2019, from circuitdigest:

https://circuitdigest.com/microcontroller-projects/arduino-lora-sx1278-

interfacing-tutorial

Rizky, D. (2019, April 30). Jenis Flowchart dan Simbol-Simbolnya. Retrieved July

07, 2020, from Medium.com: https://medium.com/dot-intern/jenis-

flowchart-dan-simbol-simbolnya-ef6553c53d73

Santoso, B. A. (2017, October 19). Mengenal Format JSON. Retrieved April 29,

2020, from Codepolitan: https://www.codepolitan.com/mengenal-format-

json-59e8152dd0e51

Semtech. (2018, January 6). Semtech SX1278. Retrieved December 11, 2019, from

Semtech: https://www.semtech.com/products/wireless-rf/lora-

transceivers/sx1278

Semtech. (2018, August 9). What IS LoRa? Retrieved December 9, 2019, from

semtech: https://www.semtech.com/lora/what-is-lora

Sinauarduino. (2016, March 23). Mengenal Arduino Software (IDE). Retrieved

March 15, 2020, from Sinauarduino:

https://www.sinauarduino.com/artikel/mengenal-arduino-software-ide/

Sitepu, J. (2018, January 18). Sensor Asap Mq2 dengan Arduino, Karateristik dan

Prinsip Kerja Sebagai Deteksi Asap. Retrieved April 29, 2020, from

MIKROAVR: https://mikroavr.com/sensor-asap-mq2-arduino/

Somya, R. (2018). Sistem Monitoring Kendaraan Secara Real Time Berbasis

Android menggunakan Teknologi CouchDB di PT. Pura Barutama .

JURNAL NASIONAL TEKNOLOGI DAN SISTEM INFORMASI , 053-060.

Susanto, A. R., Bhawiyuga, A., & Amron, K. (2019). Implementasi Sistem

Gateway Discovery pada Wireless Sensor Network (WSN) Berbasis Modul

Komunikasi LoRa. Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi dan Ilmu

Komputer, 2138-2145.

Tsyani, D. N., Kurniasari , A., & Hudaya, C. (2018). Battery Monitoring System

with LoRa Technology. International Conference on Information

Technology, Information Systems and Electrical Engineering (ICITISEE),

(pp. 125-129). Yogyakarta: University of Indonesia.

DAFTAR RIWAYAT HIDUP PENULIS

Penulis bernama Kukuh Rahmadi. Lahir di Bekasi,

20 Juni 1998. Merupakan anak kedua dari dua

bersaudara. Penulis bertempat tinggal di Jalan

Bawal No.11 Kavling Bulak Macan, Harapan Jaya,

Bekasi Utara, Bekasi. Penulis menyelesaikan

pendidikan dasar di SDN Harapan Jaya XVII pada

tahun 2010, pendidikan menengah pertama di

SMPN 5 Bekasi pada tahun 2013, dan sekolah

menengah atas di SMKN 1 Bekasi pada tahun 2016. Dan sampai dengan penulisan

Skripsi ini, penulis masih terdaftar sebagai mahasiswa Diploma Empat Politeknik

Negeri Jakarta (PNJ). Adapun karya yang pernah penulis buat selama kuliah, yaitu

Persistance of Vision (POV) Globe, Door Lock with RFID, Robot Tangan, dan

Greehouse Automation System (GAS).

L1 – Dokumentasi Pengerjaan Alat

L2 – Source Code Device Gateway

L3 – Source Code Device Node

untuk iot monitoring berbasis wireless sensor …

Documents