## INTERNET OF THINGS (IOT) UNTUK PEMANTAUAN JARAK JAUH KONDISI SISTEM REPEATER JARINGAN INTERNET DI AREA TERPENCIL
Michael Ardita 1 , Bima Romadhon P.D.P. 2 , Irmalia Suryani Faradisa 3 1,2,3 Teknik Elektro, Institut Teknologi Nasional Malang michael.ardita@lecturer.itn.ac.id

## ABSTRAK
Jaringan  nirkabel  yang  ada  saat  ini  dapat  digunakan  untuk  menyebarkan  akses  Internet  di  area  pedesaan terpencil yang belum terjangkau oleh jaringan kabel maupun jaringan selular. Sayangnya, penempatan repeater pada  daerah  terpencil  kadangkala  muncul  beberapa  masalah  seperti  terputusnya  layanan  akibat  pemadaman sumber  listrik.  Selain  itu  koneksi  jaringan  juga  bisa  terasa  lambat  apabila  sistem  tidak  terpantau  dengan  baik. Salah satu sistem yang banyak digunakan untuk monitoring dari jarak jauh adalah dengan penggunaan IoT. Pada makalah ini kami mengusulkan penggunaan IoT untuk pemantauan jarak jauh kondisi repeater jaringan Internet di  area  terpencil.  Perangkat  IoT  dibuat  untuk  melakukan  sensing  pada  tegangan  sumber  listrik,  performansi jaringan dan kodisi lingkungan seperti suhu dan kelembabannya. Protokol untuk IoT yang dipergunakan adalah HTTP yang diimplementasikan pada perangkat IoT Node-MCU ESP-8266. Dari hasil implementasi, sistem dapat digunakan  untuk  memantau  kondisi  kelistrikan,  performansi  jaringan  dan  juga  kondisi  suhu  dan  kelembaban lingkungan selama 24 jam setiap harinya. Dengan memanfaatkan database-server, data historis dari sensor juga dapat ditampilkan dalam grafik yang informatif.
Keyword : : IoT, remote monitoring, wireless network, Node-MCU
1. PENDAHULUAN
Perkembangan teknologi informasi dan komunikasi  saat  ini  telah  dapat  menyalurkan informasi  dengan  kecepatan  hingga  puluhan  Mbps ke perangkat komputer atau smartphone. Perkembangan  teknologi  tersebut  perlu  didukung oleh adanya infrastruktur yang memadai. Pada area- area  yang  penduduknya  sudah  cukup  padat  pada umumnya  sudah  tersedia  jaringan  teknologi informasi  yang  cukup  bagus.  Pada  saat  ini  masih banyak area-area di daerah pedesaan yang lokasinya terpencil  masih  belum  bisa  menikmati  hasil perkembangan  teknologi  informasi  tersebut.  Salah satu  cara  untuk  mendistribusikan  akses  Internet  ke daerah-daerah  tersebut  dapat  dilakukan  dengan mempergunakan beberapa repeater WiFi. Sayangnya  kadangkala  sistem  repeater  perlu diletakkan  pada  lokasi  yang  jauh  dari  pengawasan secara  langsung.  Untuk  menjaga  supaya  koneksi jaringan komputer tetap terjaga, maka perlu adanya suatu  sistem  monitoring  yang  dapat  membantu fungsi pengawasan secara otomatis. Salah satu cara yang  saat  ini  sudah  banyak  tersedia  adalah  dengan mempergunakan teknologi Internet of Things (IoT).
Teknologi IoT ini dipergunakan untuk mengirimkan  informasi  tentang  kesehatan  sistem repeater  Internet  ke  server  IoT.  Supaya  data-nya dapat  digunakan  untuk  early-warning  dan  analisa kondisi  perangkat  yang  ada  pada  sistem  repeater Internet.  Salah  satu  parameter  yang  perlu  diamati adalah  ketersediaan  sistem  tenaga  listrik  untuk operasional perangkat repeater tersebut. Sensor lain yang  ditempatkan  pada  sistem  repeater  adalah sensor temperatur dan kelembaban. Sensor temperatur  dan  kelembaban  ini  berfungsi  untuk monitoring  temperatur  dan  kelembaban  ruangan
sistem  repeater.  Selain  itu  perangkat  IoT  juga dilengkapi dengan algoritma untuk mengukur unjuk kerja dari jaringan Internet yang sedang dipergunakan.  Pengukuran  unjuk  kerja  komunikasi data  ini  bermanfaat  untuk  indikator  kualitas kecepata  Internet  melalui  jaringan  WiFi  outdoor. Hal  ini disebabkan karena  WiFi outdoor sistemnya menggunakan  pita  frekuensi  yang  sama  dengan pengguna yang lain sehingga ketika trafik pada pita frekeuensi tersebut padat, maka kecepatan  jaringan komputer nirkabelnya juga ikut turun.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
Karena  pada  saat  ini  jaingan  Internet  sudah tersedia dimana-mana, maka, banyak sistem remote monitoring yang dikembangkan dengan berbasiskan pada  IoT  [1]  [2]  [3].  IoT  banyak  digunak  dalam smart  city  [4].  IoT  juga  banyak  digunakan  untuk monitoring jarak jauh [5]. Secara umum IoT terdiri dari modul IoT, jaringan komputer dan server yang berada pada cloud Internet [6]. Salah satu perangkat yang  dapat  digunakan  untuk  device  IoT  adalah Node-MCU ESP-8266 [7]. Gambar 1 adalah contoh perangkat Node-MCU ESP-8266 [8]. Perangkat Ini sudah  memiliki  mikro-controller  dan  modul  untuk komunikasi  ke  Internet  berbasis  WiFi.  Node-MCU ESP-8266 ini dapat diprogram dengan meneggunakan  Arduino  IDE.  NodeMCU  ini didukung oleh banyak library bahasa pemrograman untuk  Arduino  yang  sudah  support  TCP/IP.  Salah satu  protokol  IoT  yang  dapat  digunakan  pada ESP8266 adalah HTTP [9] [10]. Modul Ini memiliki beberapa  pin  untui  I/O  digital  dan  juga  sudah memiliki 1 pin untuk ADC.
Gambar 1. NodeMCU - ESP8266 Gambar 2. Sensor DHT-11
Perangkat pendukungnya adalah sensor temperatur  dan  kelembaban  dengan  menggunakan modul  sensor  DHT-11  [11].  DHT-11  ini  adalah modul  sensor  digital  untuk  terperatur  dan kelembaban  yang  sudah  dikalibrasi  oleh  pabrik pembuatnya. Sensor ini memiliki akurasi 2% untuk sensor temperatur dan 5% untuk sensor kelembaban [12].  Bentuk dari sensor tersebut dapat dilihat pada Gambar 2. DHT-11 ini memiliki 4 pin dimana 2 kaki untuk  sumber  tegangan  listrik  (Vcc  &  Gnd),  1  pin
untuk komunikasi data digital, dan 1 pin yang tidak dipergunakan.  Komunikasi  antara  NodeMCU dengan DHT-11 menggunakan protokol komunikasi berbasis single-wire-serial-interface .

## 3. METODE PENELITIAN
Metode  penelitian  yang  dipergunakan  dalam makalah  ini  dilakukan  dengan  melakukan  analisa kebutuhan untuk sistem monitoring jarak jauh yang berbasis IoT. Sistem yang akan dibangun terdiri dari client  IoT,  server  web  dan  database,  dan  jaringan Internet.    Untuk  mendeteksi  kualitas  jaringan Internet  melalui  WiFi  dapat  dilakukan  dengan membuat  algoritma  khusus  pada  perangkat  IoT tersebut. Gambaran umum sistem pemantauan jarak jauh  untuk  perangkat  repeater  Internet  di  area terpencil dapat dilihat pada Gambar  3.
Untuk  dapat  menghasilkan  data  yang  bisa disimpan  pada  server,  perangkat  IoT  perlu  diisi dengan  program  (firmware)  yang  fungsinya  untuk mengirimkan  data  data  sensor  ke  server,  Saat pertama kali perangkat IoT dinyalakan, maka maka akan  dilakukan  pencarian  akses  poin  WiFi  yang sudah  didaftarkan  untuk  koneksi.  Apabila  sudah tersambung,  maka  akan  membaca  data  dari  sensor tegangan, sensor temperatur dan sensor kelembaban. Data  dari  beberapa  sensor  tersebut  dijadikan parameter-parameter  untuk  dikirimkan  dengan protokol HTTP. HTTP juga banyak digunakan pada ESP-8266  [13].  Selain  pengiriman  data  sensor, perangkat  IoT  yang  dibuat  dilengkapi  dengan algortima  untuk  mendeteksi  unjuk  kerja  jaringan [14].
Gambar  3. Blok diagram sistem pemantauan jarak jauh untuk perangkat repeater Intenet
Parameter  unjuk  kerja  jaringan  yang  diamati adalah paket loss dan waktu RTT untuk pengiriman data  dari  client  ke  server.  Untuk  parameter  paket loss,  setiap  paket  data  yang  dikirim  dilengkapi dengan sequence-Id yang dituliskan dalam variabel SeqNo.  Sequence-Id  ini  dipergunakan  untuk mengamati paket data ke berapa saja yang hilang di dalam  perjalanan.  Untuk  parameter  waktu  RTT proses  pengiriman  data  dengan  HTTP  dapat dilakukan  dengan  memanfaatkan  fungsi  timer internal  yang  ada  pada  NodeMCU.  Catatan  waktu ini  berguna  untuk  mengetahui  kepadatan  pada  sisi
jaringan  nirkabel  [15].  Data  sequence-ID  dan  data RTT ini juga dikirimkan bersama data sensor supaya semuanya dapat dicatat pada server database.

## Algoritma program pada sisi Node-MCU
1. Inisialisasi koneksi ke Internet via WiFi
2. Inisialisasi delay komunikasi HTTP, RTT = 0
3. Baca data dari sensor Suhu dan Kelembaban
4. Baca data dari sensor tegangan (ADC-0)
5. Inisialisasi koneksi ke web server via HTTP
6. Simpan TimeStamp => T1
7. Kirim  paket  data  ke  server  (CltID,  SeqNo, Temp, Humid, Vbatt, RTT)
8. Tunggu sampai ada balasan dari server
9. Simpan TimeStamp => T2
10. Hitung RTT = T2 – T1
11. Tunggu hingga 10 detik
12. Kembali ke step 3.
Untuk  dapat  menerima  data  dari  client,  pada sisi  server  juga  perlu  dibuat  kode  program  untuk menerima data dari client IoT. Karena menggunakan protokol HTTP pada sisi server dapat menggunakan bahasa pemrograman PHP. Pada flowchart program di  sisi  server,  apabila  ada  request  data  dari  client, maka  yang  pertama  kali  dilakukan  adalah mengambil  parameter-parameter  yang  dikirimkan oleh  client.  Parameter  yang  diambil  adalah  SeqID, Client-ID,  RTT,  data  ADC,  data  temperatur  dan kelembaban. Setelah koneksi ke database terbentuk, maka data tersebut disisipkan ke dalam susatu tabel dalam  database.  Untuk  validasi  data,  maka  data alamat  pengirim  dan  identitas  browser-nya  juga disimpan dalam database.
Algoritma program pada sisi Web-Server
1. Ambil  parameter-parameter  yang  dikirimkan oleh client (Node-MCU)
2. Buka koneksi ke database server
3. Simpan  parameter  (CltID,  SeqNo,  Temp, Humid, Vbatt, RTT) ke dalam database server
4. Kirim balasan ke client
5. Tutup koneksi ke database server Setelah  perangkat  IoT  berfungsi  normal  saat uji  di  lab,  maka  perangkat  IoT  siap  untuk ditempatkan  di  lapangan.  Pada  penelitian  ini, perangkat IoT dimasukkan dalam 1 buah panel box yang  berisi  perangkat  catu  daya  untuk  perangkat repeater. Pada panel box ini juga terdapat switch dan WiFi-router  untuk  distribusi  akses  Internet.  Router WiFi tersebut dapat dimanfaat untuk akses internet oleh  perangkat  IoT.  Gambar  4  menunjukkan penempatan alat saat ujicoba di lapangan.
Gambar 4. Pemasangan perangkat IoT pada repeater di puncak bukit.

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Untuk  mengamati  data  yang  dikirimkan  oleh perangkat  IoT  dapat  menggunakan  Report  yang dapat  diakses  melalui  web-site.  Gambar  5 menunjukkan report berbasis web yang berupa data mentah  dari  database.  Ser.ID  menunjukkan  ID record  yang  disimpan  dalam  database.  CID merupakan identitas dari client. SeqNo menunjukkan nomor urut pengiriman paket data, A0 menunjukkan  data  mentah  dari  ADC  dan  V0 menunjukkan  data  ADC  yang  sudah  dikonversi  ke dalam  tegangan  baterai.  CT  adalah  timestamp  dari perangkat  client.  Src  menunjukkan  alamat  IP  dari client  IoT.  T  menunjukkan  temperatur  dan  H menunjukkan  nilai  kelembaban.  RSSI  digunakan untuk  mengamati  nilai  kekuatan  sinyal  dari  WiFi. Note  adalah  catatan  untuk  identifikasi  perangkat IoT.  Sedangkan  TS  adalah  time-stamp  pada  saat penyimpanan data.
Gambar 5. Cuplikan historis data yang dikirimkan oleh perangkat IoT
Dari  pengukuran  selama  24  jam  didapatkan grafik  RTT  delay  untuk  respons  pengiriman  data dari perangkat IoT ke Server yang ditunjukkan pada Gambar  6.  Dari  gambar  tersebut  dapat  diamati bahwa  kecepatan  minimum  komunikasi  antara NodeMCU  dengan  server  sekitar  60  milidetik. Untuk kecepatan rata-rata per jamnya tampak bahwa pada jam sibuk waktu komunikasi antara NodeMCU dengan server berada pada 250 mili detik dan pada jam  tidak  sibuk  bisa  mencapai  kecepatan  rata-rata dibawah  100  milidetik.  Jam  sibuk  terlihat  muncul ketika  jam  18:00  dan  mulai  berkurang  lagi  setelah jam  21:00.  RTT  delay  ini  dampaknya  tidak  akan terlalu terasa apabila jaringan Internetnya dipergunakna untuk browsing halaman website saja. RTT  delay  yang  cukup  besar  akan  sangat  terasa apabila  jaringan  dipergunakan  untuk  komunikasi data game-online dan aplikasi interaktif seperti VoIP dan video-call.
Gambar 6. Waktu tunggu (RTT) respons pengiriman data dari client IoT ke Server
Pengukuran  berikutnya  adalah  pengukuran pada temperatur dan kelembaban lingkungan dalam box  panel  selama  24  jam.  Dari  Gambar  7  terlihat bahwa  temperatur  pada  malam  hari  berada  pada kisaran 23 derajat Celcius dan ketika siang hari bisa mendekati  40  derajat  Celcius.  Untuk  kelembaban pada malam hari berada pada kisaran 70% dan pada siang  hari  bisa  turun  pada  kisaran  40%.  Kondisi dalam  ruangan  ini  pada  malam  hari  tidak  terlalu dingin  karena  di  dalam  boks  panel  ada  beberapa perangkat  yang  menghasilkan  panas  seperti  SMPS (switched  mode  power  supply).  Pada  siang  hari temperatur  bisa  naik  mendekati  40  derajat  Celcius disebabkan  karena  panel  box  terbuat  dari  bahan logam  sehingga  akan  menyerap  panas  dari  sinar matahari  dan  memanaskan  ruangan  di  dalam  boks panel.
Gambar 7. Grafik Suhu dan Kelembaban pada Box Perangkat Repeater dalam waktu 24 jam
Pada  sistem  kelistrikan,  IoT  dapat  digunakan untuk  memantau  kondisi  baterai  pada  perangkat repeater di lapangan. Untuk ujicoba kondisi baterai ini dilakukan pada  lokasi untuk server pemantauan jaringan  yang  di-back-up  dengan  2  buah  baterai yang  dirangkai  secara  seri  sehingga  menghasilkan tegangan  listrik  sekitar  24  Volt.  Grafik  hasil pengujian  pemantauan  tegangan  sumber  listrik  DC yang  di-back-up  oleh  baterai  dapat  dilihat  pada Gambar  8.  Pada  saat  terjadi  pemadaman  sumber listrik  (sekitar  jam  20:15),  tegangan  baterai  turun menjadi  sekitar  24  Volt  selama  sekitar  45  menit. Sekitar 45 menit berikutnya tampak bahwa tegangan baterai turun hingga sekitar 17 Volt. Ketika sumber listrik kembali aktif, tegangan baterai naik kembali menuju pada kisaran 24 Volt.
Gambar 8. Grafik pemantauan tegangan baterai saat terjadi pemadaman listrik

## 5. KESIMPULAN DAN SARAN
Dari hasil pengukuran dapat ditarik kesimpulan  bahwa  perangkat  IoT  dapat  digunakan untuk monitoring jaringan Internet. Sistem monitoring  yang  sudah  dibuat  dapat  menunjukkan kinerja  jaringan  saat  jam  sibuk  (Sekitar  jam  18:00 hingga  jam  21:00)  apabila  dilihat  pada  sisi kecepatan  RTT.  Pada  saat  jam  sibuk  nilai  rata-rata RTT-nya  meningkat  hingga  sekitar  250%  apabila dibandingkan  dengan  pada  saat  kondisi  trafik longgar. Selain dari sisi unjuk kerja, perangkat IoT juga dapat menunjukkan informasi berupa temperatur,  kelembaban  dan  kapasitas  baterai.
Karena  dalam  box  panel  ada  sumber  panas,  maka temperature  minimalnya  sekitar  24  derajat  Celcius dan  maksimalnya  sekitar  40  derajat  Celcius. Humidity  pada  malam  hari  sekitar  70%  dan  pada siang hari turun hingga 40%. Dari sistem monitoring tegangan  baterai,  dapat  dilihat  bahwa  sistem  dapat bertahan hingga 90 menit ketika terjadi power-loss.
Dari  hasil-hasil sistem pemantauan  jarak  jauh berbasis IoT yang sudah dicapai, kelihatannya masih perlu  untuk  dikembangkan  lagi  supaya  bisa digunakan untuk remote controlling pada perangkat- perangkat yang berada di area yang jauh dari kantor pusat kendali.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]   G. Hu, Z. Yi, L. Lu, Y. Huang, Y. Zhai, J. Liu dan  B.  Yang,  “Self-powered  5G  NB-IoT system  for  remote  monitoring  applications,” Nano Energy, vol. 87, p. 106140, 2021.
[2]   A. A. Laghari, K. Wu, R. A. Laghari, M. Ali dan A. A. Khan, “A review and state of art of Internet  of  Things  (IoT),” Archives  of Computational  Methods  in  Engineering, vol. 29, no. 3, pp. 1395-1413, 2021.
[3]   Gokhale,  Pradyumna,  O.  Bhat  dan  S.  Bhat, “Introduction to IoT,” International Advanced Research Journal in Science, Engineering and Technology, vol. 5, no. 1, pp. 41-44, 2018.
[4]   H.  Arasteh,  V.  Hosseinnezhad,  V.  Loia,  A. Tommasetti, O. Troisi, M. Shafie-khah dan P. Siano,  “IoT-based  Smart  Cities:  a  Survey,” dalam Environment and Electrical
Engineering  (EEEIC),  2016  IEEE  16th International Conference on. , Florence, Italy, 2016.
[5]   S.  L.  Ullo  dan  G.  R.  Sinha,  “Advances  in Smart  Environment  Monitoring  Systems Using IoT and Sensors,” MDPI - Sensors , vol. 20, no. 11, p. 3113, 2020.
[6]   K. N. Manoj dan P. K. Mallick, “The Internet of  Things:  Insights  into  the  building  blocks, component  interactions,  and  architecture layers,” Procedia computer science, vol. 132, pp. 109-117, 2018.
[7]   Y.  S.  Parihar,  “Internet  of  Things  and NodeMCU,” Journal of Emerging Technologies and Innovative Research, vol. 6, no. 6, p. 1085, 2019.
[8]   --, “Electronics  Curiosities,”  [Online]. Available:
https://www.electronicscuriosities.com/. [Diakses 26 01 2023].
[9]   M. A. d. Cruz, J. J. Rodrigues, P. Lorenz, P. Solic,  J.  Al-Muhtadi  dan  V.  H.  C. Albuquerque,  “A  proposal  for  bridging application  layer  protocols  to  HTTP  on  IoT solutions,” Future  Generation  Computer Systems, pp. 145-152, 2019.
[10]  D. Parida, A. Behera, J. K. Naik, S. Pattanaik dan  R.  S.  Nanda,  “Real-time  Environment Monitoring  System  using  ESP8266  and ThingSpeak on Internet of Things Platform,” dalam 2019  International  Conference  on Intelligent  Computing  and  Control  Systems (ICCS) , Madurai, India, 2019.
[11]  F. M. Sharmila, P. Suryaganesh, M. Abishek dan  U.  Benny,  “IoT  Based  Smart  Window using  Sensor  DHT11,”  dalam 2019  5th International Conference on Advanced
Computing & Communication Systems (ICACCS) , Coimbatore, India, 2019.
[12]  --,  “DHT-11  Datasheet  (alldatasheet.com),” [Online]. Available: https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet- pdf/view/1440068/ETC/DHT11.html. [Diakses 25 01 2023].
[13]  Z.  Wan,  Y.  Song  dan  Z.  Cao,  “Environment Dynamic  Monitoring and Remote Control of Greenhouse  with  ESP8266  NodeMCU,” dalam 2019 IEEE 3rd Information Technology,  Networking,  Electronic  and Automation  Control  Conference  (ITNEC) , Chengdu, China, 2019.
[14]  M.  Ardita,  Suwadi,  A.  Affandi  dan Endroyono,  “HTTP  communication  latency via cellular network for Intelligent Transportation  System  applications,” 2016 International  Conference  on  Information, Communication  Technology  and  Systems (ICTS), Oct. 2016.
[15]  M. Ardita dan M. Orisa, “WiFi-Based Internet of  Things  (IoT)  Data  Communication Performance  In  Dense  Wireless  Network Traffic  Conditions,” JEEMECS  (Journal  of Electrical  Engineering,  Mechatronic  and Computer  Science), vol.  4,  no.  1,  pp.  31-36, 2021.