## Studi Kinerja Jaringan LoRa: Optimalisasi dan Analisis Efisiensi Komunikasi Nirkabel

## Liya Yuni Astutik
Fakultas Teknologi dan Bisnis, Informatika, Institut Teknologi Sains Dan Kesehatan Sugeng Hartono, Sukoharjo, Indonesia Email: liya@sugenghartono.ac.id
Email Penulis Korespondensi: liya@sugenghartono.ac.id Submitted: 14/12/2023 ; Accepted: 23/12/2023 ; Published: 26/12/2023
Abstrak− LoRa merupakan sebuah teknologi konektivitas nirkabel dengan jangkauan panjang, dianggap sebagai solusi inovatif dalam implementasi Internet of Things (IoT). Penelitian ini mencakup serangkaian uji kinerja yang dilakukan dalam berbagai kondisi, termasuk Line of Sight (terbuka) dan Non-Line of Sight (tertutup), dengan memanfaatkan frekuensi ISM 915 MHz. Pentingnya  pengujian  optimalisasi  dan  analisis  efisiensi  LoRa  menjadi  faktor  utama  dalam  menjamin  kinerja  optimal  dan keberlanjutan  teknologi  ini. Berikut  adalah  tahap-tahap  pengujian  yang  dilakukan,  pengujian  pertama  adalah  pengujian jangkauan  komunikasi  LoRa  SX1276  di  dalam  gedung,  pengujian  dilakukan  untuk  menentukan  sejauh  mana  kemampuan komunikasi LoRa SX1276 di dalam gedung. Pengujian kedua pengujian maksimum jarak komunikasi , pengujian dilakukan untuk  mengidentifikasi  jarak  maksimum  di  mana  LoRa  SX1276  dapat  menjaga  koneksi  yang  stabil  dan  handal.  Pengujian ketiga adalah pengujian  evaluasi kinerja transmisi data dalam lingkungan tertutup, pengujian dilakukan dalam kondisi Non- Los untuk mengevaluasi sejauh mana LoRa SX1276 dapat menjaga kinerja transmisi data dalam situasi dengan rintangan atau hambatan.  Pengujian  keempat  adalah  pengujian  ketahanan  LoRa  SX1276  dalam  pengoperasian  jangka  panjang , pengujian dilakukan  untuk  mengevaluasi  ketahanan  dan  kehandalan  jaringan  LoRa  SX1276  dalam  pengoperasian  jangka  panjang. Pengujian kelima adalah pengujian analisis kinerja sistem, pada pengujian analisis kinerja sistem data hasil pengujian dianalisis secara rinci untuk memahami kinerja sistem secara menyeluruh, termasuk aspek keterlambatan (delay), pengiriman data, dan kehilangan  data.  Penelitian  ini  diharapkan  dapat  memberikan  wawasan  yang  lebih  mendalam  tentang  kemampuan  LoRa SX1276 dalam  konteks kondisi penggunaan  yang berbeda. Hasilnya  dapat memberikan  kontribusi pada pengembangan dan penerapan teknologi LoRa SX1276 di berbagai aplikasi yang membutuhkan konektivitas nirkabel dengan jangkauan yang luas dan efisiensi tinggi.
Kata Kunci: LoRa; IoT; Frekuensi; Line of Sight; Non-Line of Sight
Abstract− LoRa  is  a  long-range  wireless  connectivity  technology,  considered  an  innovative  solution  for  implementing  the Internet of Things (IoT). This research encompasses a series of performance tests conducted under various conditions, including Line  of  Sight  (open)  and  Non-Line  of  Sight  (closed),  utilizing  the  ISM  915  MHz  frequency.  The  importance  of  testing optimization and  efficiency analysis of  LoRa is a  key factor  in  ensuring the  optimal performance and sustainability  of this technology. The  testing  process  involves  several  stages.  The  first  test  assesses  the  communication  range  of  LoRa  SX1276 within  a  building,  determining  its  communication  capabilities  indoors.  The  second  test  focuses  on  the  maximum communication range, identifying the farthest distance at which LoRa SX1276 can maintain a stable and reliable connection. The  third  test  evaluates  the  performance  of  data  transmission  in  a  closed  environment,  specifically  Non-Line  of  Sight conditions,  to  assess  how  well  LoRa  SX1276  maintains  data  transmission  performance  in  situations  with  obstacles  or hindrances. The fourth test assesses the resilience of LoRa SX1276 in long-term operations, evaluating the network's durability and reliability over an extended period. The fifth test conducts a comprehensive analysis of the system's performance, including aspects such as delay, data delivery, and data loss. This research aims to provide a deeper understanding of the capabilities of LoRa SX1276 in various usage scenarios. The results are expected to contribute to the development and implementation of LoRa SX1276 technology in diverse applications requiring wireless connectivity with extensive range and high efficiency.
Keywords : LoRa; IoT; Frekuensi; Line of Sight; Non-Line of Sight

## 1. PENDAHULUAN
Dalam era transformasi digital yang semakin pesat, konektivitas nirkabel telah menjadi tulang punggung revolusi teknologi yang membentuk cara kita berinteraksi dengan lingkungan sekitar. Internet of Things (IoT) memainkan peran  sentral  dalam  perubahan  ini  dengan  memfasilitasi  pertukaran  data  yang  efisien  dan  terintegrasi  antar berbagai perangkat. Di tengah pemandangan ini, teknologi konektivitas nirkabel menjadi krusial, dan salah satu inovasi  yang  menonjol  adalah  Long  Range  (LoRa).  LoRa  dikenal  sebagai  solusi  konektivitas  jarak  jauh  yang menawarkan cakupan area yang luas dengan konsumsi daya yang rendah, menjadikannya pilihan yang potensial untuk berbagai aplikasi IoT. Pentingnya pengujian optimalisasi dan analisis efisiensi LoRa menjadi faktor utama dalam menjamin kinerja optimal dan keberlanjutan teknologi ini.  Penelitian mengenai LoRa SX1276 di luar negeri telah menjadi subjek penting dalam bidang teknologi konektivitas nirkabel dan Internet of Things (IoT). Berbagai penelitian ini melibatkan uji kinerja, optimalisasi, dan analisis efisiensi LoRa SX1276 dalam berbagai kondisi dan skenario penggunaan. Beberapa penelitian terkait antara lain: Analysis of Component Functions at the Physical and  Data  Link  Layers  through  Simulation  and  Field  Tests:  Penelitian  ini  fokus  pada  analisis  fungsi  komponen pada  lapisan  fisik  dan  data  link  LoRa  SX1276  melalui  simulasi  dan  uji  lapangan.  Dengan  menggabungkan pendekatan  simulasi  dan  pengujian  langsung,  penelitian  ini  memberikan  wawasan  mendalam  tentang  performa LoRa SX1276 dalam skenario nyata [1]. Evaluation of LoRa-WAN Performance in Various Conditions in Spain: Penelitian ini mengevaluasi kinerja LoRa-WAN, termasuk LoRa SX1276, dalam berbagai kondisi menggunakan
Volume 5, Nomor 2, Desember 2023 e-ISSN 2685-998X DOI 10.30865/json.v5i2.7147
frekuensi ISM 868 MHz. Uji dilakukan di lingkungan urban, suburban, dan rural, memberikan pemahaman tentang adaptabilitas  LoRa  dalam  berbagai  lingkungan  geografis  [2].  Testing  LoRa-WAN  Performance  in  Terms  of Doppler  Effect,  Scalability,  and  Coverage:  Fokus  penelitian  ini  adalah  menguji  kinerja  LoRa-WAN,  termasuk SX1276, dalam hal efek Doppler, skalabilitas, dan cakupan. Aspek-aspek ini dievaluasi untuk menentukan sejauh mana LoRa dapat bersaing dalam skenario dengan perubahan cepat dan kebutuhan jaringan yang berkembang [3]. International  Studies on LoRa for Rural Development:  Penelitian  ini  berfokus pada  bagaimana teknologi LoRa dapat  digunakan  untuk  pengembangan  daerah  pedesaan.  Ini  melibatkan  penggunaan  LoRa  SX1276  dalam mengatasi  tantangan  konektivitas  di  daerah  yang  terpencil  dan  mendorong  pengembangan  berkelanjutan  [4]. Performance Evaluation of LoRa in Urban Environments for Smart City Applications: Penelitian ini mengevaluasi kinerja  LoRa,  termasuk  SX1276,  dalam  lingkungan  perkotaan  untuk  aplikasi  Smart  City.  Pengujian  dilakukan untuk  mengukur  efisiensi  transmisi  data  dan  ketahanan  jaringan  di  tengah-tengah  kompleksitas  infrastruktur perkotaan [5]. LoRa Communication System for Intelligent Agriculture: Penelitian ini mengkaji penerapan sistem komunikasi  LoRa,  termasuk  SX1276,  dalam  bidang  pertanian  pintar.  Penelitian  mencakup  penggunaan  LoRa untuk  pengumpulan  data  sensor  pertanian  dan  memberikan  pemahaman  tentang  bagaimana  teknologi  ini mendukung sektor pertanian [6].
Dari  ulasan  penelitian  LoRa  SX1276  di  luar  negeri,  dapat  disimpulkan  bahwa  LoRa  SX1276  memiliki aplikasi yang luas dan mampu mengatasi berbagai kondisi lingkungan. Uji kinerja melibatkan aspek-aspek seperti jarak transmisi, ketahanan terhadap gangguan, dan adaptabilitas terhadap perubahan lingkungan. Hasil penelitian ini memberikan kontribusi berharga dalam pengembangan dan penerapan LoRa SX1276 di berbagai skenario dan membantu meningkatkan pemahaman kita tentang potensi serta batasan teknologi konektivitas nirkabel ini.
Berdasarkan  klaim  keunggulan  LoRa  SX1276  di  luar  negeri,  maka  pada  penelitian  ini  membawa  fokus pada  studi  kinerja  jaringan  LoRa,  dengan  tujuan  utama  untuk  mengoptimalkan  dan  menganalisis  efisiensi komunikasi  nirkabelnya.  Sebagai  teknologi  yang  telah  mendapatkan  perhatian  meluas,  LoRa  menjanjikan kemampuan  untuk  menyediakan  koneksi  yang  andal  di  berbagai  skenario, termasuk  lingkungan  perkotaan  dan pedesaan. Melalui serangkaian uji kinerja yang cermat, penelitian ini akan mengeksplorasi berbagai aspek yang mempengaruhi kinerja LoRa, mulai dari kondisi lingkungan hingga parameter teknis yang dapat dioptimalkan.
Penelitian  ini akan  mencakup pengujian dalam dua kondisi utama:  Line of Sight (Los) dan  Non-Line of Sight  (Non-Los).  Pengujian  ini  akan  dilakukan  dengan  memanfaatkan  frekuensi  ISM  915  MHz  sebagai  basis frekuensi  kerja,  yang  umumnya  digunakan  dalam  implementasi  LoRa.  Pendekatan  ini  akan  memberikan pemahaman  holistik  tentang  kemampuan  LoRa  dalam  menghadapi  tantangan  komunikasi  di  ruang terbuka  dan tertutup.  Selain  itu,  penelitian  ini  akan  melibatkan  pengukuran  jarak  komunikasi  di  dalam  gedung,  pengujian maksimum jarak komunikasi yang dapat dicapai, evaluasi kinerja transmisi data dalam lingkungan tertutup, dan uji ketahanan LoRa dalam pengoperasian jangka panjang.
Dengan melihat lebih dekat pada potensi dan batasan LoRa, penelitian ini berusaha memberikan wawasan yang  mendalam  tentang  kinerja  sistem,  termasuk  keterlambatan  (delay),  pengiriman  data,  dan  kehilangan  data. Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat menjadi landasan untuk pengembangan yang lebih lanjut dalam desain jaringan LoRa, memungkinkan penerapannya  yang lebih efektif dalam  berbagai konteks aplikasi. Keberhasilan penelitian  ini  akan  membuka  pintu  bagi  penerapan  teknologi  konektivitas  nirkabel  yang  handal  dan  efisien, mempercepat perkembangan ekosistem IoT yang semakin berkembang.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN

## 2.1 Alur Penelitian
Lokasi penelitian berada di Jl. Kasianto No. 337 Kawedanan, Magetan. Alur penelitian dapat digambarkan dengan tahapan-tahapan sebagaimana terlihat pada Gambar 1.
Konfigurasi network service Perancangan Jaringan LoRa SX1276 Implementasi node Konfigurasi firmware Uji coba di Jl.
Kasianto No. 337 Kawedanan, Magetan Uji coba optimalisasi
dan efisiensi jaringan LoRa SX1276
Berdasarkan  Gambar  1,  diketahui  bahwa  setelah  sistem  jaringan  LoRa  SX1276  terbentuk,  maka  akan dilakukan  beberapa  pengujian  diantaranya  pengujian  jarak  LoRa  SX1276  di  dalam  gedung,  pengujian  jarak maksimum LoRa SX1276, jangkauan LoRa SX1276 di tempat tertutup, ketahanan LoRa SX1276, dan pengujian latensi LoRa SX176. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui optimalisasi dan efisiensi kinerja jaringan LoRa SX1276 dibeberapa kondisi, baik dalam kondisi Los (terbuka) dan Non-Los (tertutup).

## 2.2 Perancangan Sistem
Perancangan sistem pada penelitian ini dibagi menjadi 2 bagian, yaitu perancangan sistem master dan perancangan sistem slave. Perancangan sistem master dibuat dengan menggunakan 1 buah modul LoRa SX1276, 1 buah modul Arduino nano,1 buah modul charging, dan 1 buah baterai. Sedangkan sistem slave dibuat dengan menggunakan 1 buah modul LoRa SX1276, 1 buah modul Arduino nano, 1 buah LCD OLED, 1 buah modul charging, dan 1 buah baterai  [7].  Adapun  konfigurasi  pin  komunikasi  antara  LoRa SX1276  dengan  Arduino  nano  pada perancangan sistem master adalah sebagai berikut: a. Pin MISO terhubung ke port PB4 b. Pin MOSI terhubung ke port PB3
c. Pin NSS terhubung ke port PB2
d. Pin SCK terhubung ke port PBS
e. Pin DIO0 terhubung ke port PB0
f. Pin Reset terhubung ke port PC6
g. Pin VCC terhubung ke port VCC
h. Pin GND terhubung ke port GND
Selain  konfigurasi  LoRa  SX1276  dan  Arduino  nano,  pada  perancangan  sistem  master  dan  perancangan sistem slave juga dilengkapi dengan konfigurasi modul pengisian daya, sehingga jika kondisi baterai pada master maupun  slave  lemah,  maka  proses  pengisian  daya  dapat  dilakukan  dengan  cara  mencolokkan  usb  charging  ke modul charging sistem. Untuk detail desain perancangan LoRa master dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Perancangan Sistem LoRa Master
Sedangkan  konfigurasi  pin  komunikasi  antara  LoRa  SX1276  dengan  Arduino  nano  pada  perancangan sistem slave adalah sebagai berikut: a. Pin MISO terhubung ke port PB4 b. Pin MOSI terhubung ke port PB3
c. Pin NSS terhubung ke port PB2
d. Pin SCK terhubung ke port PBS
e. Pin DIO0 terhubung ke port PB0
f. Pin Reset terhubung ke port PC6
g. Pin VCC terhubung ke port VCC
h. Pin GND terhubung ke port GND
Pada perancangan sistem master selain konfigurasi pin komunikasi antara LoRa SX1276 dengan Arduino nano, juga ada konfigurasi antara Arduino nano dengan LCD OLED. Adapun konfigurasi antara Arduino nano dengan LCD OLED adalah sebagai berikut:
a. Pin SDA terhubung ke port PC4 b. Pin SCL terhubung ke port PC5
c. Pin RST terhubung ke port PB6
d. Pin GND terhubung ke port GND
e. Pin 3.3V terhubung ke port 3V3
f. Pin Vin terhubung ke port Vin
Adapun detail desain perancangan LoRa slave dapat dilihat pada Gambar 3.
Volume 5, Nomor 2, Desember 2023 e-ISSN 2685-998X DOI 10.30865/json.v5i2.7147
Gambar 3. Perancangan Sistem LoRa Slave

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Pengujian Jarak LoRa SX1276 di Dalam Gedung
Penelitian  ini  digunakan  untuk  melakukan  pembatasan  transmisi  data  dan  kapabilitas  LoRa  SX1276  dalam mengirimkan data pada jarak yang bervariasi dengan menggunakan  helical antennas pada perangkat master dan slave. Proses transmisi data dilakukan menggunakan LoRa SX1276 dengan frekuensi 915MHz. Master dan slave ditempatkan pada lokasi yang berbeda dengan rentang jarak antara 10 hingga 100 meter. Jumlah total data yang dikirimkan mencapai 1000 data, yang terdiri dari urutan angka dari "0-1000". Hasil pengiriman data ditampilkan melalui  terminal  serial  di  PC.  Dengan  memperhitungkan  perbedaan  antara  jumlah  total  data  yang  dikirim  dan jumlah  total  data  yang  diterima,  persentase  error akan  dihitung  untuk  menentukan  rentang  komunikasi  terbaik LoRa SX1276. Tabel 1 merupakan informasi hasil pengujian jarak LoRa SX1276 di dalam gedung.
Tabel 1. Data Pengujian Jarak Komunikasi Pada LoRa SX1276
Pengujian Jarak Komunikasi Pada LoRa SX1276 Jarak (meter)  Jumlah Data Total  Jumlah Data Terkirim  Porsentasi 10 1000 978 97,8% 20 1000 976 97,6% 30 1000 976 97,6% 40 1000 976 97,6% 50 1000 976 93,5% 60 1000 970 97% 70 1000 970 97% 80 1000 965 96,5% 90 1000 822 82,2% 100 1000 722 72,2%
Gambar 4 merupakan informasi hasil pengujian jarak LoRa SX1276 di dalam Gedung.
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Ju m la h D at a T er k ir im
Pengujian Jarak LoRa SX1276 di Dalam Gedung
Volume 5, Nomor 2, Desember 2023 e-ISSN 2685-998X DOI 10.30865/json.v5i2.7147
Berdasarkan  Tabel 1  dan Gambar 4 diketahui  bahwa total transmisi data sebanyak 1000 data dengan 10 kali pengambilan pada  jarak  yang berbeda. Untuk transmisi  LoRa SX1276 di dalam ruangan, dapat  dilihat dari Tabel 1 bahwa 93,31% data dapat diterima. Pengiriman tidak mengalami masalah signifikan hingga jarak 80 meter. Namun, transmisi data mulai terganggu pada jarak 90 meter yang hanya dapat menerima data sebesar 82,2%, dan pada jarak 100 meter hanya dapat menerima data sebesar 72,2%. Dengan kegagalan pengiriman sebesar 27,8%, ini masih dapat diterapkan untuk aplikasi yang tidak memerlukan kondisi pengukuran secara real-time. Kegagalan pengiriman dapat terjadi akibat hambatan seperti dinding, pintu, dll. Sehingga semakin jauh jarak komunikasi dan semakin banyak rintangan antara master dan slave akan memengaruhi transmisi pada LoRa SX1276.

## 3.2 Pengujian Jarak Maksimum LoRa SX1276
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan jarak maksimum komunikasi LoRa SX1276 antara slave dan master. Pengujian ini menggunakan helical antennas pada slave dan master. Hasil pencarian jarak maksimum komunikasi LoRa SX1276 disajikan dalam Tabel 2.
Tabel 2. Pencarian Jarak Maksimum Komunikasi LoRa SX1276
Start/ finish Jarak (meter) RSSI Bank BRI Kawedanan 120 -110 Kawedanan Regency 1600 -118
Berdasarkan  pengujian,  untuk  menemukan  jarak  maksimum  komunikasi  dari  LoRa  SX1276  dengan mencari  titik  terjauh  dan  memeriksa  komunikasi  melalui  serial  pada  perangkat  lunak  Arduino  IDE.  Jarak komunikasi maksimum dari LoRa SX1276 adalah 1600meter antara slave dan master. Kondisi lingkungan untuk pengujian  ini  berada  di  Jl.  Kasianto  No.  337  Kawedanan,  Magetan,  dengan  banyak  area  pemukiman,  pohon, kendaraan, dan orang-orang yang lalu-lalang. Jarak maksimum ini tidak sesuai dengan spesifikasi LoRa SX 1276, yang mencapai hingga 5 km. Hal ini dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor, termasuk:
1. Faktor kondisi LoS (Line of Sight), ini dapat terjadi karena master terletak di daerah pinggiran kota, di mana terdapat  banyak  hambatan  seperti  pohon  besar  atau  rumah  yang  menyebabkan  hambatan  distribusi  sinyal, faktor gangguan pada frekuensi kerja.
2. Frekuensi 915MHz berada pada batas atas uplink GSM, sehingga terjadi interferensi yang dapat melemahkan penerimaan.
3. Konfigurasi sistem antena kurang optimal (dalam pengujian menggunakan antena dengan gain 2dBi).

## 3.3 Jangkauan LoRa SX1276 di Tempat Tertutup
Pengujian  ini  bertujuan  untuk  menentukan  keberhasilan  transmisi  data  di  dalam  ruangan  tertutup.  Pengujian dilakukan di Jl. Kasianto No. 337 Kawedanan, Magetan. Pada pengujian master dan slave, keduanya ditempatkan di  ruangan  yang  berbeda.  Transmisi  data  dilakukan  selama  60  menit,  dengan  mengirimkan  1000  paket  data. Pengujian dilakukan di 2 ruangan, yaitu ruangan 1 dan ruangan 2, dengan luas masing-masing ruangan 3m x 4m. Slave ditempatkan di ruangan 1 sedangkan master ditempatkan di ruangan 2. Jarak antara slave dan master adalah 6m. Untuk informasi lebih lanjut tentang lokasi pengumpulan data, dapat dilihat melalui denah lantai pada Gambar 5.

## Gambar 5. Denah Lokasi Pengumpulan Data di Tempat Tertutup
Pengujian pertama dilakukan dengan kondisi pintu terbuka. Hasil pengujian disajikan dalam Tabel 3. Untuk memperjelas hasil pengujian, data disajikan dalam bentuk grafik pada Gambar 6. Transmisi data dilakukan selama 60 menit, dengan mengirimkan 1000 paket data. Selama waktu itu, 1000 data yang dikirim dapat diterima dengan
Volume 5, Nomor 2, Desember 2023 e-ISSN 2685-998X DOI 10.30865/json.v5i2.7147
baik  oleh  penerima.  Keberhasilan  transmisi  data  mencapai  100%  tanpa  kegagalan.  Oleh  karena  itu,  dapat diterapkan pada aplikasi yang membutuhkan kondisi pengukuran secara real-time.
Gambar 6. Grafik Pengiriman Data Ruangan 1 dan Ruangan 2 Pintu Terbuka
Pengujian  kedua  dilakukan  dengan  kondisi  pintu  tertutup.  Hasil  pengujian  disajikan  dalam  Tabel  3.  Untuk memperjelas hasil pengujian, data disajikan dalam bentuk grafik pada Gambar 7. Transmisi data dilakukan selama 60 menit, dengan mengirimkan 1000 paket data. Selama waktu tersebut, 1000 data berhasil diterima dengan baik oleh  master. Data dianggap gagal  jika tidak terkirim atau terkirim  namun tidak sesuai atau rusak. Keberhasilan pengiriman data mencapai 92% berhasil dan 8% gagal. Kegagalan ini disebabkan oleh hambatan seperti dinding, pintu, dll. Gambar 7 merupakan informasi respon keberhasilan pengiriman data dengan kondisi pintu tertutup.
Gambar 7. Grafik Pengiriman Data Ruangan 1 dan Ruangan 2 Pintu Tertutup
Tabel 3 merupakan informasi keberhasilan pengiriman data LoRa SX1276 di tempat tertutup.
Tabel 3. Pengiriman Data LoRa SX1276 di Tempat Tertutup
No  Tempat dan Kondisi  Data Dikirim  Data Berhasil  Data Gagal  Keberhasilan
1 Pintu terbuka 1000 1000 0 100% 2 Pintu Tertutup 1000 920 80 92%
Berdasarkan Tabel 3 diketahui bahwa keberhasilan pengiriman data LoRa SX1276 ditempat tertutup rata- rata sebesar 96%.

## 3.4 Ketahanan LoRa SX 1276
Tujuan dari pengujian ini adalah untuk menentukan ketahanan LoRa SX 1276 jika dioperasikan dalam jangka waktu yang lama. Pengujian akan dilakukan dalam satu hari dengan durasi transmisi selama 10 detik dan jarak antara slave dan master adalah 1 meter. Kesesuaian data yang dikirimkan akan menjadi parameter untuk menentukan persentase kesalahan dari uji ini. Dari hasil uji, data diperoleh dalam Tabel 4.
0 200 400 600 800 1000 1200 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 D at a Y an g D it er im a Data Yang Terkirim Respon Keberhasilan Pengiriman Data (Pintu Terbuka) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 D at a Y an g D it er im a Data Yang Terkirim Respon Keberhasilan Pengiriman Data (Pintu Tertutup)
Tabel 4. Pengujian Ketahanan LoRa SX1276 Jumlah Data 27.406 Data Yang Terkirim 27.064 Data Yang Gagal 342 Sampling Rate 10 second %Error 1,01218643% Lama Pengiriman 2 jam: 10 menit : 11 second
Hasil pengujian terdapat pada tabel 4 dengan durasi pengiriman selama 2 jam: 10 menit: 11 second, total data yang diperoleh adalah 27.406. Dari hasil pengiriman, ditemukan bahwa data yang berhasil terkirim sebanyak 27.064, sementara data yang gagal sebanyak 342. Data dianggap gagal terkirim jika tidak terkirim atau terkirim namun  tidak  sesuai  atau  rusak.  Dengan  demikian,  dari  27.064  data  yang  terkirim,  diperoleh  tingkat  kesalahan sebesar 1.01218643% dengan waktu pengiriman selama 2 jam: 10 menit: 11 second. Dengan tingkat kesalahan sebesar 1.01218643% dan waktu pengiriman selama 2 jam: 10 menit: 11 second, kekuatan sinyal dan ketahanan LoRa  SX1276  masih  relatif  baik  dan  stabil,  sehingga  memungkinkan  untuk  diterapkan  pada  sistem  yang membutuhkan kondisi real-time dan dapat dioperasikan dalam jangka waktu yang lama.

## 3.5 Pengujian Latensi LoRa SX 1276
Pengujian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  jeda  keterlambatan  atau  latensi  pada  komunikasi  data  melalui  LoRa SX1276 terhadap bandwidth, serta untuk mengetahui nilai optimal bandwidth berdasarkan jeda keterlambatan atau latensi.  Pengujian  dilakukan  dengan  menggunakan  pewaktuan  yang  terdapat  pada  Arduino  IDE  dengan  fitur timestamp di serial monitor untuk memonitoring master dan slave. Fitur timestamp berdasarkan waktu pada laptop. Pada pengujian kali ini menggunakan 2 laptop yang waktunya harus disamakan. Hasil pengurangan waktu pada master  dan  slave  merupakan  waktu  kirim  data.  Yang  mana  waktu tersebut  merupakan  jeda  keterlambatan  atau latensi. Pada pengujian ini LoRa SX1276 menggunakan antenna 2dbi pada slave. Pengujiannya bertempat di Jl. Kasianto No. 337 Kawedanan, Magetan, dengan jarak antara master dan slave adalah 5meter dengan mengirimkan 25 data disetiap bandwidth. Data hasil pengujian disajikan dalam Tabel 5.
Tabel 5. Hasil Pengujian Latensi Pada Lora SX1276
Gambar 7. Grafik Latensi Pada Lora SX1276
Bandwidth merupakan salah satu unsur terhadap kecepatan jaringan. Latensi merupakan unsur lain yang memperngaruhi  kecepatan  jaringan.  Pada  dasarnya  semua  komunikasi  data  melalui  jaringan  mengalami  jeda keterlambatan atau latensi. Ada 3 pengelompokan dalam latensi:
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 0 100 200 300 400 500 600 La ten si (m s) Bandwith (kHz) Pengujian Latensi LoRa SX1276 Terhadap Bandwith No Bandwith (kHz) Latensi (ms)
1. 7,8 1.890 2. 10,4 1.800 3. 15,6 1.700 4. 20,8 1.660 5. 31,2 1.600 6. 41,7 1.900 7. 62,5 1.550 8. 125 1.500 9. 250 780 10. 500 1.510
1. Low network latency: jika latensiya kurang dari 10ms.
2. Medium network latency: jika latensinya diantara 10ms sampai 1000ms.
3. High network latency: jika latensinya lebih dari 1000ms.
Berdasarkan  Gambar  7  hanya  ada  1  titik  yang  berada  di  bawah  1  second.  Berdasarkan  pengelompokan latensi,  9 dari 10 bandwidth dapat dikategorikan High  network latency. Latensi  yang tinggi dapat menciptakan hambatan dalam komunikasi data. Berdasarkan Tabel V, bandwidth yang dikatagorikan Medium network latency adalah  250  kHz.  Berdasarkan  pengujian  Latensi  pada  LoRa  SX1276  terhadap  Bandwidth  untuk  mendapatkan bandwidth  yang  optimal,  yang  dilakukan  di  Jl.  Kasianto  No.  337  Kawedanan,  Magetan  pada  jarak  5m  dengan menggunakan antenna 2dbi pada slave adalah menggunakan bandwidth 250 kHz.

## 3.6 Pengujian Set Bandwith Yang Berbeda Lora SX 1276
Pengujian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  keberhasilan  komunikasi  pada  LoRa  SX1276  dengan  set  bandwidth yang  berbeda.  Pengujian  dilakukan  dengan  mengatur  bandwidth  master  sebesar  500  kHz  dan  bandwidth  slave sebesar 125 kHz. Pengujian dilakukan dengan mengirimkan 10 pesan dari  master ke slave. Hasil pengujian nya seperti terlihat pada Tabel 6.
Tabel 6. Pengiriman Data Jika Bandwith Berbeda Data Yang Dikirim Data Yang Diterima 10 0
Berdasarkan pengujian  yang telah dilakukan,  jika antara  master dan  slave set bandwidthnya tidak sama, maka komunikasi datanya akan terputus. Karena dalam satu frame data, bandwidth dan spreading factor adalah konstan. Selain itu ketika set bandwidth berbeda, berarti lebar frekuensi dalam komunikasi data berbeda. Sinyal yang di transmisikan adalah paket sinyal yang konstan.

## 3.7 Pengujian Protocol Token Parsing
Pengujian ini bertujuan untuk mererapkan metode untuk mengontrol system agar tidak terjadi tabrakan data ketika pengiriman secara bersamaan. Serta mengetahui keefektifan dari  metode. Motode yang digunakan adalah Token Passing namun dengan nilai bandwidth yang berbeda di setiap node. Hasil pengujian disajikan dalam Tabel 7.
Tabel 7. Data Pengujian Protocol Token Parsing Total Data Data Masuk Data Hilang Node 1 68 23 45 Node 2 61 25 36 Node 3 22 22 0
Berdasarkan  pengujian  yang  telah  dilakukan  pada  Tabel  7,  pengiriman  data  secara  bersama-sama  tidak terdeteksi adanya tabrakan data ketika pengiriman. Namun permasalahannya adalah adanya data yang hilang. Hal ini  dapat  terjadi  karena  dalam  pengaplikasiannya  dengan  menggunakan  bandwidth,  mekanisme  token  passing masih belum berjalan sesuai teori. Karena penggunaan bandwidth yang terkadang tidak terhubung. Pada pengujian ini, waktu pengiriman disamakan semua. Namun latensi atau jeda keterlambatan antar bandwidth nilainya berbeda- beda. Perlu adanya perhitungan latensi di setiap node disesuaikan dengan bandwidth yang digunakan.

## 3.8 Pengujian Lifetime Battery
Pengujian  ini  bertujuan unutk mengetahui  lifetime battery keseluruhan sistem ketika penggunaan  device secara realtime. Pengiriman dilakukan dengan protocol token passing. Pada pengujian dilakukan dengan mengamati satu device diantara 3 device. Pengiriman data setiap device setiap 3 second.
Tabel 8. Pengujian Lifetime Battery Kapasitas battery 260mAh Voltage battery 3.7 volt/ 1 cell/ ISIP Discharge battery 25C Constant/ 70C Burst Sampling rate 3 second Lama Penggunaan 11,5 jam Jumlah Data 6.384 Protocol Token Passing
Pada pengujian keseluruhan system yang digunakan secara realtime yang mana setiap device melakukan pengiriman data setiap 3 detik. Waktu tersebut dirasa cukup karena setiap kondisi dapat terpantau, baik kondisi ideal maupun kondisi darurat. Berdasarkan Tabel 8 dimana battery yang digunakan adalah battery turnigy dengan kapasitas 260mAh yang mampu bertahan hingga 11,5 jam. Dalam waktu tersebut, dapat melakukan pengiriman data sejumlah 6.384 paket data.

## 4. KESIMPULAN
Studi kinerja LoRa SX1276 dalam penelitian  ini  memberikan pemahaman  yang  mendalam tentang potensi dan karakteristik  teknologi  komunikasi  nirkabel  jarak  jauh  ini.  Dengan  implementasi  chip  LoRa  pada  PCB  yang dilengkapi  dengan  antena  terintegrasi,  serta  penggunaan  mikrokontroler  Arduino  nano  sebagai  prosesor  inti dengan  step-down  switching  regulator,  hasil  penelitian  ini  memberikan  wawasan  yang  penting  terkait  dengan aplikabilitas  dan  kinerja  LoRa  SX1276.  Pentingnya  jangkauan  transmisi  LoRa  SX1276  terbukti  dalam  hasil penelitian,  dengan  jarak  transmisi  data  mencapai  100  meter  di  tempat tertutup  dan  mencapai  maksimum  1600 meter dalam kondisi optimal. Keberhasilan transmisi data tanpa hambatan mencapai 100%, sementara di tempat tertutup dengan hambatan berhasil mencapai 92%, memberikan gambaran bahwa teknologi ini mampu mengatasi beberapa rintangan. Uji ketahanan LoRa juga memberikan hasil yang positif, dengan persentase kesalahan sebesar 1.01218643%. Keberhasilan transmisi data di tempat tertutup tanpa hambatan dan dengan hambatan menunjukkan bahwa LoRa SX1276 mampu menghadapi berbagai kondisi lingkungan dengan tingkat keberhasilan yang tinggi. Analisis keterlambatan atau latensi menjadi aspek penting dalam penelitian ini, dengan temuan bahwa bandwidth 250 kHz  memberikan kinerja tercepat, mencapai  waktu  786ms. Hal  ini  mengindikasikan  bahwa LoRa SX1276 dapat  memberikan  respons  cepat  dalam  mentransmisikan  data,  yang  krusial  untuk  aplikasi  yang  memerlukan kecepatan dan efisiensi dalam pertukaran informasi. Meski demikian, penggunaan protocol token passing dengan mengatur bandwidth berbeda setiap node berhasil mengatasi tabrakan data, tetapi masih terdapat tantangan terkait dengan kehilangan data. Kesimpulannya, teknologi LoRa SX1276 menunjukkan potensi yang signifikan sebagai solusi komunikasi nirkabel jarak jauh. Dengan hasil positif dalam berbagai kondisi pengujian, LoRa SX1276 dapat diaplikasikan  dalam  berbagai  skenario  nyata  yang  memerlukan  jangkauan  luas,  kehandalan,  dan  efisiensi komunikasi.

## REFERENCES
[1]  A. Augustin, J. Yi, T. Clausen, and W. Townsley, “A Study of LoRa: Long Range &amp; Low Power Networks for the Internet of Things,” Sensors, vol. 16, no. 9, p. 1466, Sep. 2016, doi: 10.3390/s16091466.
[2]  A.  Sharma,  D.  Singh  Kapoor,  A.  Nayyar,  B.  Qureshi,  K.  Jot  Singh,  and  K.  Thakur,  “Exploration  of  IoT  Nodes Communication Using LoRaWAN in Forest Environment,” Computers, Materials & Continua, vol. 71, no. 3, pp. 6239– 6256, 2022, doi: 10.32604/cmc.2022.024639.
[3]  J. Petäjäjärvi, K. Mikhaylov, M. Pettissalo, J. Janhunen, and J. Iinatti, “Performance of a low-power wide-area network based on lora technology: Doppler robustness, scalability, and coverage,”  Int J Distrib Sens Netw, vol. 13, no. 3, Mar. 2017, doi: 10.1177/1550147717699412.
[4]  E. Murdyantoro, A. W. W. Nugraha, A. W. Wardhana, A. Fadli, and M. I. Zulfa, “A review of LoRa technology and its potential use for rural development in Indonesia,” 2019, p. 020011. doi: 10.1063/1.5097480.
[5]  Y. Li, J. Yang, and J. Wang, “DyLoRa: Towards Energy Efficient Dynamic LoRa Transmission Control,” 2020.
[6]  V. Križanović, K. Grgić, J. Spišić, and D. Žagar, “An Advanced Energy-Efficient Environmental Monitoring in Precision Agriculture Using Lora-Based Wireless Sensor Net-works,” 2023, doi: 10.20944/preprints202306.1057.v1.
[7]  L. Y. Astutik and R. Yusuf, “Performance Study of LoRa IoT Technology,” in  2022 12th International Conference on System Engineering and Technology (ICSET), IEEE, Oct. 2022, pp. 31–35. doi: 10.1109/ICSET57543.2022.10011110.
[8]  A. R. Zain, S. Azka, R. Hudi, and I. Neforawati, “Analisis Pengiriman Data Dari Gateway LoRa ke,” 2021.
[9]  H. Zhong, L. Ning, J. Wang, S. Suo, and L. Chen, “Optimization of LoRa SF Allocation Based on Deep Reinforcement Learning,” Wirel Commun Mob Comput, vol. 2022, 2022, doi: 10.1155/2022/1690667.
[10] G. Callebaut, G. Ottoy, and L. Van Der Perre, Cross-Layer Framework and Optimization for Efficient Use of the Energy Budget of IoT Nodes. [Online]. Available: https://github.com/thethingsnetwork (accessed Dec. 01, 2023).
[11] L. García, J. M. Jimenez, J. Lloret, and P. Lorenz, “WiFi and LoRa Energy Consumption Comparison in IoT ESP 32/ SX1278  Devices.”  [Online].  Available:  http://hdl.handle.net/10251/180545http://hdl.handle.net/10251/180545https: //www.iaria.org/conferences2019/SMART19.html (accessed Dec. 01, 2023).
[12] M. Bor, U. Roedig, T. Voigt, and J. M. Alonso, “Do LoRa low-power wide-area networks scale?,” in MSWiM 2016 - Proceedings of the 19th ACM International Conference on Modeling, Analysis and Simulation of Wireless and Mobile Systems, Association for Computing Machinery, Inc, Nov. 2016, pp. 59–67. doi: 10.1145/2988287.2989163.
[13] D. Sallyna, U. Kurniawan Usman, and M. A. Murti, “PERENCANAAN JARINGAN LONG RANGE (LORA) PADA FREKUENSI  920  MHz-923  MHz  DI  KOTA  BANDUNG  LONG  RANGE  (LORA)  NETWORK  PLANNING  WITH FREQUENCY 920 MHz-923 MHz IN BANDUNG CITY,” vol. 7, no. 1, 2020.
[14] E. F. Silva et al., “Adaptive Parameters for LoRa-Based Networks Physical-Layer,” Sensors, vol. 23, no. 10, p. 4597, May 2023, doi: 10.3390/s23104597.
[15] Y.  Yazid,  A.  Guerrero-González,  I.  Ez-Zazi,  A.  El  Oualkadi,  and  M.  Arioua,  “A  Reinforcement  Learning  Based Transmission Parameter Selection and Energy Management for Long Range Internet of Things,” Sensors, vol. 22, no. 15, p. 5662, Jul. 2022, doi: 10.3390/s22155662.
[16] A.  Djoudi,  R.  Zitouni,  N.  Zangar,  and  L.  George,  Genetic  Algorithm  For  LoRa  Transmission  Parameter  Selection. [Online]. Available: https://lora-alliance.org/resource-hub/lorawanr-specification- (accessed Dec. 03, 2023).
[17] “An evaluation of LoRa transmission parameter selection for indoor positioning,” 2022.
[18] M. Bor and U. Roedig, “LoRa Transmission Parameter Selection,” in 2017 13th International Conference on Distributed Computing in Sensor Systems (DCOSS), IEEE, Jun. 2017, pp. 27–34. doi: 10.1109/DCOSS.2017.10.
[19] K.-H. Ke et al., “Demo Abstract: A LoRa Wireless Mesh Networking Module for Campus-Scale Monitoring.” [Online]. Available: https://www.lora-alliance.org/ (accessed Dec. 03, 2023).
Volume 5, Nomor 2, Desember 2023 e-ISSN 2685-998X DOI 10.30865/json.v5i2.7147
[20] Institute  of  Electrical  and  Electronics  Engineers  Indonesia  Section,  2022  International  Conference  on  Information Technology Research and Innovation (ICITRI) virtual conference, November 10, 2022$d.
[21] R. Sanchez-Iborra, J. Sanchez-Gomez, J. Ballesta-Viñas, M.-D. Cano, and A. Skarmeta, “Performance Evaluation of LoRa Considering Scenario Conditions,” Sensors, vol. 18, no. 3, p. 772, Mar. 2018, doi: 10.3390/s18030772.