## Faculty of Sains and Technology, Ibrahimy University
S4-Accredited : 85/M/KPT/2020 Journal page is available to : https://journal.ibrahimy.ac.id/index.php/JIMI

## ANALISIS  KINERJA  PROTOKOL  MQTT  DAN  HTTP  PADA  AKUISISI  DATA MAGNET BERBASIS INTERNET OF THINGS
Hairatunnisa 1) , Hapsoro Agung Nugroho 2) , Relly Margiono 3)
1 Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika 2 Instrumentasi MKG, Sekolah Tinggi Meteorologi Klimatologi dan Geofisika
3 Geofisika, Sekolah Tinggi Meteorologi Klimatologi dan Geofisika
email: 1 hairatunnisa@bmkg.go.id, 2 hapsoro.agung@bmkg.go.id, 3 relly.margiono@stmkg.ac.id

## ARTICLE INFO

## ABSTRACT
Article History: Recieved   :  13 August 2021 Revised   :  - Accepted   :  29 December 2021
Published  :  31 December 2021
One  of  the  determinants  of  the  quality  of  magnetic  data  is continuous data, so we need a data transmission system that can continuously  transmit  observational  data.  In  this  research,  a magnetometer communication system design was carried out with the  concept  of  the  Internet  of  Things  (IoT)  using  the  MQTT  and HTTP protocol, where measurement data in the form of the x-axis, y-axis,  z-axis,  horizontal  components,  and  total  magnetic  field components  are  displayed  on  the  dashboard  in  real  time  and continuously.  Testing  the  performance  of  sending  data  is  done using  the  Wireshark,  it  is  known  that  the  MQTT  protocol  has  a better  delivery  quality  compared  to  the  HTPP  protocol  with  an average delay value of 0.0120 seconds, an average value of packet length of 54 bytes and a packet loss value of 0.11%, while the HTTP protocol has an average delay value of 0.0257 seconds, an average packet length value of 268.1 bytes and a packet loss value of 0.5%.
Keywords: MQTT HTTP
Protocol
Internet of Things Magnetic Data
IEEE style in citing this article:
H. Hairatunnisa, H. A.
Nugroho,  and  R.  Margiono, “Analisis Kinerja Protokol
MQTT dan HTTP Pada Akuisisi Data Magnet Berbasis Internet of Things”, Jurnal.ilmiah.informatika,  vol.  6, no. 2, pp. 71-80, Dec. 2021.
Corresponding Author: Hapsoro Agung Nugroho Sekolah  Tinggi  Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika hapsoro.agung@bmkg.go.id
© 2021 Jurnal Ilmiah Informatika (Scientific Informatics Journal) with CC BY NC licence

## 1. PENDAHULUAN
Medan  magnet  merupakan  salah  satu besaran fisis yang nilai atau datanya sangat diperlukan  oleh  banyak  bidang  seperti bidang geologi, geofisika, oseanografi, dan bidang-bidang  lainnya.  Medan  magnet bumi  yang  bersumber  dari  inti  bumi  dan kerak bumi nilainya relatif tetap.
Sedangkan  yang  berasal  dari  luar  bumi mengalami  perubahan  atau  variasi  yang terbagi  menjadi  variasi  reguler  yang merupakan  perubahan  yang  disebabkan oleh  rotasi  bumi.  Kemudian  terdapat variasi  tidak  reguler  yang  biasa  juga disebut  sebagai gangguan  medan  magnet bumi  disebabkan  oleh  aktivitas  matahari, gempa bumi, gunung meletus serta akibat aktivitas manusia [1].
Badan  Meteorologi  Klimatologi  dan Geofisika  (BMKG)  saat  ini  melakukan pengamatan medan magnet secara stasioner  di  Indonesia  dan  pengamatan secara  berkala  (repeat  stations)  di  lokasi tertentu di Indonesia dalam jangka waktu 5 tahun [2]. Data hasil pengukuran medan magnet pada beberapa stasiun pengamatan, dikumpulkan untuk kemudian  dilakukan  analisa.  Stasiun pengamatan medan magnet yang tergabung dalam jaringan stasiun observatori  geogmagnetik  dunia  atau dikenal  dengan  Jaringan  Intermagnet IAGA (International Association of Geomagnetism  and  Aeronomy).  Oleh karena itu,  stasiun  pengamatan  medan  magnet memerlukan  sistem  komunikasi  yang dapat  melakukan  pengiriman  data  secara cepat  dan  efisien  untuk  melakukan pertukaran data pada jaringan intermagnet [3].
Perkembangan  teknologi  sekarang  ini memungkinkan manusia untuk melakukan pengamatan dan kontrol jarak jauh.  Monitoring  terhadap  suatu  objek seperti  pemantauan  hasil  pengukuran sensor  melalui  media  internet  dengan
menggunakan  konsep  Internet  of  Things (IoT).  IoT  merupakan  struktur  di  mana objek  dengan  identitas  eksklusif  dan kemampuan  untuk  memindahkan  data melalui  jaringan  tanpa  memerlukan hubungan  dua  arah  antara  manusia  ke manusia  yaitu  sumber  ke  tujuan  atau interaksi  manusia  ke  computer  [4][5]. Konsep  IoT  ini  memudahkan  perangkat dan berbagai jenis sensor dapat terkoneksi ke  jaringan  internet  dengan  dukungan perangkat  tambahan  yang  ditanamkan pada sensor [6][7].
Sistem  monitoring  perangkat  IoT dengan  protokol  MQTT  (Message  Queuing Telemetry  Transport)  dinyatakan  bersifat lightweighted message yang dapat diterapkan pada perangkat dengan sumber  daya  minimum  [8].  Jumlah penggunaan  energi  pada  protokol  MQTT lebih sedikit dibandingkan dengan protokol  lainnya  dan  dapat  bekerja  pada bandwidth  yang  kecil  dan  latency  tinggi [9][10]. Protokol MQTT melakukan transfer  data  lebih  cepat  dibandingkan dengan  menggunakan  protokol  HTTP (Hypertext  Transfer  Protocol)  [11][12].  Pada penelitian  ini  akan  dikembangkan  sistem komunikasi  pada  magnetometer  dengan konsep IoT, dimana data hasil pengukuran berupa nilai sumbu  x, sumbu y, sumbu z, komponen horizontal dan komponen total medan  magnet.  Akuisisi  data  akan ditampilkan  pada  dashboard  antar  muka berbasis web secara realtime.

## 2. METODE PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan dengan melakukan  perancangan  perangkat  keras berupa data logger sistem dan perancangan perangkat lunak untuk menerapkan sistem IoT  pada  pengukuran  nilai  magnetik dengan  menggunakan  sensor  fluxgate. Konsep sistem secara keseluruhan digambarkan  pada  blok  diagram  pada Gambar  1,  yang  memuat  tahapan  proses sistem  yang  akan  dirancang.  Sensor  yang
digunakan  pada  penelitian  ini  adalah sensor fluxgate berfungsi sebagai pengukur nilai magnetik yang kemudian diolah oleh mikrokontroler yakni Arduino UNO yang
terdapat pada data logger untuk kemudian melakukan  transmisi  data  tersebut  secara serial ke NodeMCU.
Gambar 1. Blok Diagram Sistem
Proses yang terjadi ketika data terbaca, maka  hasil  keluaran  pengukuran  dari sensor fluxgate akan ditampilkan bersamaan dengan NodeMCU melakukan proses  pengiriman  data  untuk  dapat ditampilkan pada dashboard. Jika pengiriman  data  menggunakan  protokol MQTT maka data tersebut akan ditampilkan pada dashboard dan kemudian disimpan  pada  database.  Jika  tidak  maka pengiriman dilakukan dengan menggunakan  protokol  HTTP  dimana data akan  disimpan  terlebih  dahulu  pada database  kemudian  ditampilkan  pada dashboard.  Dashboard  monitoring  dengan menggunakan  protokol  MQTT  dapat menampilkan data yang dikirim dari cloud MQTT  atau  broker  dalam  bentuk  grafik jenis dynamically  updated data.  Jenis grafik ini  digunakan  agar  dapat  menerima  data
secara  kontinu  dari  broker.  Sedangkan, grafik  pada  monitoring  menggunakan protokol HTTP ini dapat diunduh dengan menggunakan fitur download.
Komponen-komponen  yang  terdapat pada  data  logger  dirangkai  berdasarkan skema  diagram  yang  digambarkan  oleh Gambar 2, dimana warna kabel dibedakan agar  mudah  mengidentifikasi  konfigurasi pengkabelan.  Blok  display  dan  database berfungsi untuk menampilkan data magnetik  hasil  pengukuran  oleh  sensor fluxgate  secara  realtime  pada  dashboard kemudian  melakukan  penyimpanan  data ke  MySQL.  Hubungan  antara  blok  data logger dan display menunjukan komunikasi diantara  keduanya  melalui jaringan nirkabel  dengan  memanfaatkan  koneksi WiFi yang terhubung pada NodeMCU.
Diagram  alir  menjelaskan  alur  dari proses  inisialisasi  sensor  fluxgate  hingga dapat  ditampilkan  pada  LCD  20x4  dan dashboard monitoring. Data dapat ditampilkan  pada  dashboard  monitoring digunakan  protokol  pengiriman  MQTT atau HTTP.
Proses pengiriman data dari data logger ke  sistem  monitoring  dilakukan  dengan menggunakan  protokol  MQTT.  Protokol pengiriman  data  dengan  menggunakan MQTT  tidak  langsung  mengirimkan  data dari mikrokontroler ke halaman web tetapi melalui  broker  terlebih  dahulu  dengan prinsip  komunikasi  berupa  publish  dan subscribe [13]. Data hasil pembacaan sensor akan  di-publish  ke  MQTT  broker  dimana
dalam  penelitian  ini  digunakan  Cloud MQTT.  Cloud  MQTT  berfungsi  sebagai server sementara untuk kemudian diteruskan ke-subscriber yang telah mendaftarkan  topik  pada  Cloud  MQTT. Data  yang terbaca pada dashboard kemudian disimpan pada database. Tahapan proses pengiriman oleh protokol MQTT ini digambarkan pada diagram alir Gambar  3(a).  Sistem  pengiriman  data  ini kemudian
dibandingkan dengan
pengiriman  data  menggunakan  protokol HTTP yang alur pengirimannya ditunjukan  pada  Gambar  3(b)  untuk membandingkan  kualitas  masing-masing protokol.
Gambar 3. (a) Diagram Alir Protokol MQTT (b) Diagram Alir Protokol HTTP

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian  sistem  diperlukan  untuk mengetahui  kesuaian  kinerja  alat  dengan perancangan yang telah dibuat. Pengujian sistem monitoring ini terdiri dari pengujian  data  logger,  kinerja  pengiriman
data  serta  tampilan  data  pada  dashboard. Pengujian  data  logger  dilakukan  untuk mengetahui  apakah  sistem  dapat  bekerja dengan  baik  ketika  dihubungkan  dengan sensor  fluxgate,  kemudian  dilakukan pengujian  kinerja  pengiriman  data  yang
(a) (b)
bertujuan  untuk  mengetahui  kualitas pengiriman  data  dan  jumlah  data  yang berhasil  dikirim  dengan  pada  masing- masing  protokol  MQTT  dan  HTTP.  Data magnetik  yang  terukur  dari  pembacaan oleh  sensor  fluxgate  yang  dikirim  oleh protokol  MQTT  atau  HTTP  ditampilkan pada dashboard  berupa  grafik  nilai  sumbu x,  sumbu  y,  sumbu  z,  komponen horizontal, dan komponen total.
3.1 Pengujian data logger
Pengujian  data  logger  bertujuan  untuk mengetahui kinerja komponen-komponen
yang  terdapat  data  logger  yang  telah dirangkai  berdasarkan  skema  diagram komponen.  Metode  yang  dilakukan  pada pengujian  data  logger  adalah  melakukan pengujian  pada  komponen-komponen yang terdapat pada data logger yang terdiri dari pengujian kesesuaian waktu Real Time Clock  (RTC),  penyimpanan  data  hasil pengukuran  oleh  micro  SD  card,  dan tampilan  pada  LCD.  Bentuk  fisik  data logger  yang  dirancang  ditunjukkan  oleh Gambar 4.
Gambar 4. Data Logger Dihubungkan Dengan Sensor Fluxgate
Hasil pengujian menunjukkan bahwa data  logger  dapat  berfungsi  dengan  baik dan  setiap  komponen  mendapat  suplai tegangan operasional yang sesuai.
Arduino  UNO  sebagai  mikrokontroler utama mengolah data sensor analog pada Analog to Digital Converter (ADC) di pin A1, A2,  dan  A3  serta  membaca  nilai  waktu yang terukur pada RTC DS321. Data yang telah diolah pada ADC kemudian dikirim ke  NodeMCU  secara  serial.  NodeMCU yang  merupakan  jenis  dari  esp8266 digunakan  untuk  mengirim  data  sensor melalui  WiFi,  NodeMCU  tidak  dapat digunakan  untuk  mengolah  data  sensor fluxgate  karena  keterbatasan  jumlah  pin analog.  Modul  SD  card  menyimpan  data secara offline yang berperan sebagai backup data  untuk  yang  tidak  terkirim  karena kendala jaringan internet.

## 3.2 Kinerja transmisi data
Parameter  yang  diukur  pada  uji pengiriman  data  ini  adalah  delay,  packet length,  dan  packet  loss.  Metode  yang dilakukan pada pengujian kinerja pengiriman data adalah dengan melakukan  capture  data  menggunakan aplikasi  Wireshark.  Melalui  hasil  capture data tersebut dapat dilakukan perhitungan untuk  nilai  delay  dan  packet  length  baik menggunakan protokol MQTT atau HTTP agar  dapat  membandingkan  kualitas pengiriman  data  oleh  masing-masing protokol  tersebut.  Gambar  5  dan  6 menunjukan  hasil  capture  data  pada Wireshark  yang  memuat  informasi  seperti waktu pengiriman paket data ke server dan waktu  respon  bahwa  data  telah  berhasil terkirim  serta  ukuran  data.  Perhitungan
delay  dilakukan  dengan  menghitung selisih  waktu  ketika  paket  data  MQTT yang  terkirim  ke  server  dan  ketika  paket data MQTT mengirim respon ke komputer [14].  Berdasarkan  pengujian  protokol MQTT  pada  Tabel  1  memiliki  nilai  delay terendah  dibandingkan  dengan  protokol HTTP. Nilai delay protokol MQTT dihitung dari  paket  dikirimkan  ke  broker  hingga muncul  respon  dari  HTTP  yang  berasal dari  IP  dashboard.  Sedangkan  nilai  delay
protokol  HTTP  dihitung  dari  paket dikirimkan ke dashboard kemudian terdapat respon dari dashboard bahwa data telah  berhasil  disimpan  pada  database. Paket data yang dikirim dengan menggunakan  protokol  HTTP  memuat packet length yang lebih besar dibandingkan  protokol  MQTT,  sehingga lebih  efisien  menggunakan  protokol MQTT  pada  sistem  IoT  dibandingkan dengan protokol HTTP.
Gambar 5. Paket Data MQTT Yang Terkirim Ke Server
Gambar 5. Paket Data HTTP Yang Terkirim Ke Server
Pengujian packet loss dilakukan membandingkan jumlah data yang tersimpan  secara  offline  pada  SD  card  dan jumlah data pada database untuk
mengetahui  selisih  jumlah  data  sehingga dapat  diketahui  ada  atau  tidaknya  paket data yang hilang.
Tabel 1. Kinerja Pengiriman Data Protokol MQTT Dan HTTP Paket ke- MQTT HTTP Delay (seconds) Packet length yang terkirim Delay (seconds) Packet length yang terkirim 1 0,015354 54 0,026333 269
Paket ke- MQTT HTTP Delay (seconds) Packet length yang terkirim Delay (seconds) Packet length yang terkirim 2 0,016198 54 0,023147 267 3 0,010182 54 0,024005 268 4 0,014152 54 0,026111 267 5 0,012427 54 0,026108 269 6 0,011498 54 0,025715 267 7 0,004847 54 0,026112 269 8 0,013419 54 0,026104 267 9 0,022135 54 0,027108 269 10 0,004604 54 0,026309 269 Rata-rata  0,0120207 54 0,0257052 268.1 Tabel 2. Packet Loss Protokol MQTT Pengujian ke- Periode waktu (detik) Jumlah data pada SD card Jumlah data pada MySQL Packet Loss (%) 1 600 300 298 0,666 2 240 120 119 0,833 3 180 90 90 0 Tabel 3. Packet Loss Protokol HTTP Pengujian ke- Periode waktu (detik) Jumlah data pada SD card Jumlah data pada MySQL Packet Loss (%) 1 668 334 327 2,096 2 240 120 117 2,5 3 180 90 88 2,222
3.3 Kinerja antar muka pengguna Metode yang dilakukan pada pengujian  ini  adalah  melihat  apakah dashboard yang dirancang dapat menampilkan  data  pengukuran  yang diterima  broker  pada  saat  pengujian menggunakan  protokol  MQTT  maupun data  pengukuran  yang  telah  diunggah  ke database  dengan  menggunakan  protokol HTTP  dan  menguji  fitur-fitur  yang terdapat didalamnya. Dashboard monitoring dengan menggunakan protokol  MQTT  dapat  menampilkan  data yang dikirim dari Cloud MQTT atau broker
dalam  bentuk  grafik  untuk  kemudian disimpan  pada  database  dengan  teknik pemprograman  Asyncronous  Javascript  and XML  (AJAX).  Pada  dashboard  monitoring dengan  menggunakan  protokol  HTTP, data  yang  tersimpan  pada  database  dapat ditampilkan pada grafik dengan melakukan pengambilan data menggunakan  bahasa  pemprograman PHP. Tampilan dashboard terdapat menu untuk memilih sistem monitoring dengan protokol  MQTT  atau  protokol  HTPP. Sistem monitoring dengan protokol MQTT ditunjukkan oleh Gambar 7.

## Gambar 6. Tampilan Antar Muka Sistem

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  pengujian  dan pembahasan  dari  sistem  yang  telah dirancang dapat disimpulkan menunjukkan  bahwa  protokol  MQTT mempunyai  kualitas  lebih  tinggi  dengan ukuran  paket  data  dan  delay  yang  lebih kecil dibandingkan protokol HTTP. Protokol  MQTT  dan  HTTP,  keduanya
dapat  mengirimkan  dengan  baik  data magnet  yang  dapat  ditampilkan  di dashboard.  Pengembangan  selanjutnya pengiriman  data  dapat  menggunakan server  secara  privat  atau  bersama  untuk melihat  performansi  pengiriman  data. Selain  itu,  pengujian  performansi  dapat diuji  dengan  menggunakan  parameter yang lain.

## REFERENSI
[1]  A.  Winarko,  M.  Ruhimat,  M.  A.  A. Biyantoro, S. Sulimin, and S. Suwardi,
“Analisis Perubahan Komponen Medan  Magnet  Bumi  Pada  Saat
Gerhana Matahari Total 9 Maret 2016
Di Ternate,” Spektra J. Fis. dan Apl., vol.
1, no. 1, pp. 1–8, 2016.
[2]  R. Iskandar, “Analisis Sistem Informasi  Meteorologi  Klimatologi dan Geofisika di Stasiun BMKG kelas 1 Bandung,” J. TEDC, vol. 11, no. 1, pp. 71–76, 2019.
[3]  E.  Welker  and  J.  Reda,  “Magnetic measurements, apparatus and metrology,” Geoinf. Issues, vol. 8, no. 1, pp. 19–24, 2016.
[4]  G.  H.  Cahyono,  “Internet  Of  Things (Sejarah, Teknologi dan
Penerapannya),”  Swara  Patra,  vol.  6, no. 3, 2016. [5]  R. C. J. Wydmann and R. Mukhaiyar, “Augmented Reality dalam
Penggunaan  Alat  Rumah  Tangga Berbasis Internet Of Things,” JTEIN J. Tek.  Elektro  Indones.,  vol.  1,  no.  2,  pp. 84–91, 2020.
[6]  I.  E.  Putra, I.  A. D.  Giriantari,  and  L. Jasa,  “Monitoring  penggunaan  daya listrik  sebagai  implementasi  internet of  things  berbasis  wireless  sensor network,” Maj. Ilm. Teknol. Elektro, vol. 16, no. 3, p. 50, 2017.
[7]  W.  Wilianto  and  A.  Kurniawan, “Sejarah,  cara  kerja  dan  manfaat internet  of  things,”  Matrix  J.  Manaj. Teknol.  Dan  Inform.,  vol.  8,  no.  2,  pp. 36–41, 2018.
[8]  R.  Dismantoro,  A.  Kusyanti,  and  M. Data, “Implementasi Algoritme

## Lizard  untuk  Pengamanan  Protokol
MQTT pada Perangkat NodeMCU,” J.
Pengemb. Teknol. Inf. dan Ilmu Komput., vol. 2548, p. 964X, 2018.
[9]  R.  A.  Atmoko,  Dasar  Implementasi Protokol  MQTT  Menggunakan  Python dan NodeMCU. Mokosoft Media, 2019.
[10]  F. Vinola, A. Rakhman, and S. Sarjana, “Sistem  Monitoring  dan  Controlling Suhu  Ruangan  Berbasis  Internet  of Things,”  J.  Tek.  Elektro  dan  Komput., vol. 9, no. 2, pp. 117–126, 2020.
[11]  C.  F.  Permatasari  and  H.  Dhika, “Optimasi  Jalur  Transfer  Data  dari HTTP  menjadi  MQTT  pada  IoT menggunakan  Cloud  Services,”  JISA (Jurnal Inform. dan Sains), vol. 1, no. 2, pp. 67–72, 2018.
[12]  E. F. D. Permatasari, A. G. Putra, and M. Abdurohman,
“Analisis
Perbandingan  Performansi  MQTT
dan  HTTP  pada  Platform  IoT  Node-
Red,”  eProceedings  Eng.,  vol.  6,  no.  2, 2019.
[13]  D. I. Saputra, G. M. Karmel, and Y. B.
Zainal, “Perancangan Dan Implementasi  Rapid  Temperature
Screening  Contactless  Dan  Jumlah Orang  Berbasis  Iot  Dengan  Protokol Mqtt,” J. Energy Electr. Eng., vol. 2, no. 1, 2020.
[14]  K.  Nugroho  and  M.  S.  Fallah,
“Implementasi Load Balancing menggunakan Teknologi
EtherChannel  pada  Jaringan  LAN,” ELKOMIKA  J.  Tek.  Energi  Elektr.  Tek. Telekomun. Tek. Elektron., vol. 6, no. 3, p. 420, 2018.