## Implementasi Komunikasi Data pada Internet of Things (IoT) Menggunakan Radio Frekuensi 868Mhz Berbasis Arduino Uno
Wulandari Nurul Aini, Huda Ubaya*, Sarmayanta Sembiring Program Studi Teknik Komputer, Diploma Komputer, Fakultas Ilmu Komputer, Universitas Sriwijaya Email: huda_ubaya@yahoo.com
Abstract—  Alat  ini  dibuat  untuk  memberikan  informasi dalam  proses  komunikasi radio frekuensi 868MHz pada  node dan  gateway  untuk  mendapatkan  hasil  suhu  kelembaban  dan tekanan udara yang diterapkan pada alat IoT. IoT merupakan jaringan dari peralatan elektronik yang saling terhubung satu sama lain melalui koneksi internet modem atau router wireless. Komunikasi  data  dilakukan  dengan  pengirim  dan  penerima. Data  akan  dikirim  ke  micro  SD  dalam  waktu  60  menit  sekali dan  disimpan  pada  file  logger  sehingga  data  tersebut  dapat diambil  jika  suatu  saat  dibutuhkan.  Data  tersebut  berupa format  data  yaitu  IDnode,  tanggal  dan  waktu,  suhu, kelembaban  dan  tekanan  udara.  Keseluruhan  panjang  data adalah  43  byte.  Data  yang  diterima  akan  dikirimkan  ke program Python melalui protocol UDP untuk diproses lagi dan data tersebut akan ditampilkan ke website plot.ly berupa grafik secara online sehingga dapat diakses browser melalui internet. Hasil pengujian jarak jangkau pengiriman data melalui LoRa 868MHz pada node dan gateway yaitu 50 meter – 450 meter.
Keywords—  Komunikasi  radio  frekuensi  868MHz,  IoT (Internet Of Things).

## I. P ENDAHULUAN
Perkembangan teknologi saat ini mengakibatkan banyak perubahan yang terjadi pada kehidupan manusia. Penggunaan media  internet  saat  ini  dapat  membantu  pekerjaan  manusia dengan  cara  memonitoring  dan  mengontrol  peralatan elektronik  dari  jarak  jauh.  Dengan  adanya  teknologi  yang semakin  berkembang  sehingga  memudahkan  pekerjaan manusia [1].
Internet  Of  Things  (IoT)  adalah  jaringan  dari  peralatan elektronik  yang  saling  terhubung  satu  sama  lain  melalui internet. IoT menjadi trend yang akan mengubah kehidupan manusia karena perkembangan koneksi internet yang semakin mudah dijangkau. Peralatan elektronik yang digunakan dalam kehidupan  sehari  -  hari  dapat  dikendalikan  dan  dipantau menggunakan  IoT.  Proses  ini  dilakukan  dengan  bantuan sensor.  Sensor  dikearahkan  di  mana-mana  yang  dapat berkomunikasi  dengan  perangkat  lain.  Sensor  juga  mampu mengkonversi  data  fisik  mentah  menjadi  sinyal  digital  dan mengirimkan  ke  pusat  kontrol.  Dengan  cara  ini  kita  bisa memonitor  perubahan  lingkungan  dari  jarak  jauh  melalui internet.
IoT menggunakan beberapa teknologi yang di gabungkan menjadi  satu  kesatuan  yaitu  sensor  sebagai  pembaca  data,
Radio Frequency (RF), wireless sensor network dan koneksi internet dengan beberapa macam topologi jaringan [2]
Radio Frekuensi 868MHz berfungsi sebagai komunikasi antara node dan gateway. Komunikasi data dilakukan dengan transmitter  (pengirim)  dan  receiver  (penerima).  Jadi,  sistem komunikasi mempunyai 2 (dua) device saja.
Oleh karena itu, penulis membuat alat tersebut bertujuan untuk mengirim data dari node ke gateway. Data akan dikirim ke micro SD dalam waktu 60 menit sekali dan disimpan pada file  logger.  Data  tersebut  berupa  format  data  yaitu  IDnode, tanggal dan waktu, suhu, kelembaban dan tekanan udara. Data yang  diterima  akan  dikirimkan  ke  program  Python  melalui protocol  UDP  untuk  diproses  lagi  dan  data  tersebut  akan ditampilkan  ke  website  plot.ly  berupa  grafik  secara  online sehingga dapat diakses browser melalui internet.
IoT yang akan menjadi topic penelitian saya adalah cara kerja  komunikasi  radio  frekuensi  868MHz  pada  node  yang akan  mengirimkan  data  suhu  kelembaban  udara  menuju gateway dan menampilkan data di Raspberry.
Adapun  tujuan  penelitian  yang  dilakukan  dalam penyusunan  adalah  untuk  mengimplementasikan  proses komunikasi  data  radio  frekuensi  868MHz  pada  node  dan gateway  untuk  mendapatkan  hasil  suhu  kelembaban  dan tekanan udara yang diterapkan pada alat IoT.

## II. S TUDI P USTAKA

## A. Internet of Things (IoT)
Penggunaan  media  internet  saat  ini  dapat  membantu pekerjaan  manusia  dengan  cara  memonitoring  dan mengontrol peralatan elektronik dari jarak jauh.
IoT  merupakan  salah  satu  contoh  komunikasi  antara komputer dengan peralatan elektronik yang mampu bertukar informasi  di  antara  mereka  sehingga  dapat  mengurangi interaksi pada manusia [1].
IoT adalah jaringan dari peralatan elektronik yang saling terhubung satu sama lain melalui internet. IoT menjadi trend yang  akan  mengubah  kehidupan  manusia  karena perkembangan  koneksi  internet  yang  semakin  mudah dijangkau.  Peralatan  elektronik  yang  digunakan  dalam kehidupan  sehari  -  hari  dapat  dikendalikan  dan  dipantau menggunakan IoT. Proses dilakukan dengan bantuan sensor. Sensor dikearahkan di mana-mana yang dapat berkomunikasi dengan  perangkat  lain.  Sensor  juga  mampu  mengkonversi
data fisik mentah menjadi sinyal digital dan mengirimkan ke pusat kontrol. Dengan cara ini kita bisa memonitor perubahan lingkungan dari jarak jauh melalui internet.
IoT menggunakan beberapa teknologi yang di gabungkan menjadi  satu  kesatuan  yaitu  sensor  sebagai  pembaca  data, radio  frequency  (RF),  wireless  sensor  network  dan  koneksi internet dengan beberapa macam topologi jaringan [2][3].

## B. LoRA (Long Range) Radio 868 MHz
Radio Frekuensi yang digunakan adalah frekuensi single channel 868.1. Radio frekuensi merupakan teknologi nirkabel utama  untuk  jaringan  IoT[3].  Teknologi  ini  akan menghubungkan beberapa aplikasi yang berjalan di jaringan yang  sama.  Teknologi  Lora  memiliki  konsumsi  daya  yang rendah, transmisi data yang aman dan memiliki cakupan yang lebih  besar  dibandingkan  dengan  jaringan  seluler  yang  ada. Sangat  mudah  untuk  plug  ke  infrastruktur  yang  ada  dan melayani aplikasi IoT yang dioperasikan dengan beterai.
Radio Frekuensi merupakan tingkat osilasi dalam kisaran sekitar 3 kHz sampai 300 GHz, sesuai dengan frekuensi dari gelombang radio dan arus bolak - balik yang membawa sinyal radio.  RF  biasanya  mengacu  pada  listrik  daripada  osilasi mekanis, meskipun mekanik sistem RF memang ada. Arus RF adalah arus listrik yang berosilasi pada frekuensi radio yang memiliki sifat khusus yang tidak dimiliki oleh arus searah.
Energi dalam arus RF dapat memancarkan dari konduktor ke  angkasa  sebagai  gelombang  elektromagnetik.  RF dilakukan  oleh  jenis  kabel  khusus  yang  disebut  saluran transmisi.  Keadaan  tersebut  terjadi  karena  RF  memiliki kecenderungan  untuk  mencerminkan  dari  diskontinuitas dalam kabel seperti konektor dan perjalanan kembali ke kabel menuju sumber [3]

## B. Arduino Uno
Arduino adalah sebuah kit elektronik open source yang di dalamnya  terdapat  komponen  utama  yaitu  sebuah  chip mikrokontroller  dengan  jenis  AVR[4].  Arduino  sebagai  kit elektronika  yang  bekerja  sebagai  otak  proses  input/output dalam  sebuah  rangkaian  elektronika.  Sebuah  program  dari rangkaian  elektronika  tersebut  dapat  membaca  proses  input dan menghasilkan output yang sesuai dengan program yang di tuliskan. Secara umum arduino terdiri dari 2 bagian [5] yaitu:
 Hardware berupa papan input/output yang open source
 Software  Arduino  yang  juga  open  source,  meliputi software Arduino IDE untuk menulis program dan driver untuk koneksi dengan komputer

## C. Dragino Model : Lora Mini Dev
Dragino  Model  :  Lora  Mini  Dev  merupakan  papan mikrokontroler  [6].  Mikrokontroler  ini  mudah  untuk  di program  karena  menggunakan  port  USB  yang  dapat diprogram melalui Arduino IDE. Pengaplikasian mikrokontroler  ini  banyak  digunakan  untuk  keperluan  IoT. LoRa  Mini  ini  berbasis  arduino  yang  menggunakan Atmega328P, CMOS 8-bit dan memilki daya yang rendah dan juga arsitektur RISC yang dikembangkan oleh AVR. Adapun beberapa Fitur dari Lora Mini Dev :
 Berbasis on Atmega328P + SX1276/78
 Memiliki Band Frekuensi 868MHz /433MHz / 915MHz (konfigurasiawal).
 LoRaTM Modem.
 Modulasi  FSK,  GFSK,  MSK,  GMSK,  LoRa  TM  dan OOK.
 Berbasis Mikrokontroler Arduino UNO.
 Dapat diprogram menggunakan Arduino IDE
Penulis  menggunakan  Dragino  LoRa  Mini Dev  berbasis ATMega328P.  Pada  Dragino  LoRa  Mini  Dev  memiliki rangkaian  pendukung  yaitu  rangkaian  power  supply, pembangkit  frekuensi,  rangkaian  port  USB  sebagai  input tegangan  dan  sebagai  penghubung  komputer  dan mikrokontroler, tombol reset dan port konektor sebagai I/O.
Dragino  LoRa  Mini  Dev  telah  include  dengan  radio frekuensi 868MHz / SX1276/78. Pemograman pada Dragino LoRa  Mini  Dev  menggunakan  Arduino  IDE.  Gambar  1 memperlihatkan skematik Lora mini dev

## Gambar 1. Skematik Lora Mini Dev

## C. Dragino LoRA/ GPS HAT
Dragino LoRa/GPS HAT adalah modul expension untuk LoRaWan  yang  digunakan  untuk  perangkat  Raspberry  Pi. Produk  ini  ditujukan  untuk  mereka  yang  tertarik  dalam mengembangkan perangkat LoRaWan.
LoRa/GPS  HAT  berbasis  SX1276/SX1278  transceiver. Fitur  tambahan  L80  GPS  (berbasis  MTK  MT3339)  pada perangkat  ini  dirancang  untuk  aplikasi  yang  menggunakan fitur GPS yang terhubung melalui port serial pada Raspberry Pi seperti aplikasi umum yang membutuhkan informasi dari GPS.
Sensitivitas tinggi radio dilengkapi dengan integrasi +20 dBm power ampilifier menjadikannya optimal untuk aplikasi yang  membutuhkan  jarak  dan  ketahanan.  LoRaTM  juga memberikan  keuntungan  yang  signifikan  di  kedua  teknik modulasi  blocking  dan  selektivitas  yang  konvesional, menyelesaikan  masalah  rancangan  tradisional  menjadi optimal  untuk  jarak,  gangguan  dan  konsumsi  daya.[5]. Gambar 2 adalah tampilan Dragino LoRa.
Gambar 2. Dragino LoRA/ GPS HAT

## III. P ERANCANGAN S ISTEM
Perancangan  sistem  adalah  untuk  menghasilkan  suatu sistem yang baik, sesuai dengan kriteria dan bisa memenuhi kebutuhan  pemakai  sistem,  sehingga  dalam  pembuatan  alat akan  terencana  dengan  baik.  Dengan  adanya  perencanaan, maka pelaksanaan pembuatan sistem berjalan dengan lancar dan  menghasilkan  sistem  yang  baik  dan  mempermudah pekerjaan. Untuk merealisasikan model alat yang akan dibuat. Oleh karena itu langkah awal dalam perancangan ini adalah menentukan  suatu  sistem  yang  akan  dibuat  dan  mengetahui cara  kerja  sistem  dalam  proses  pembuatan  alat.  Pada perancangan akan dilakukan desain rangkaian dan pemilihan komponen  yang  diperlukan  serta  melakukan  perhitungan sehingga  alat  dapat  bekerja  dengan  baik  sesuai  dengan spesifikasi yang diharapkan.
Langkah  selanjutnya  yaitu  pembuatan  diagram  blok, flowchart dan sketsa rangkaian dalam fungsi tertentu sehingga dapat  mengetahui  prinsip  kerja  secara  keseluruhan  dari pembuatan  IoT  untuk  monitoring  kelembaban  suhu  pada udara yang dibuat.

## A. Diagram Blok
Diagram  blok  adalah  suatu  pernyataan  Gambar  yang ringkas, dari gabungan sebab dan akibat antara masukkan dan keluaran  dari  suatu  sistem.  Diagram  blok  rangkaian merupakan  salah  satu  bagian  terpenting  dalam  perancangan peralatan  elektronik,  oleh  karena  itu  diagram  blok  dapat diketahui  prinsip  kerja  secara  keseluruhan  dari  rangkaian elektronik  yang dibuat.  Sehingga  keseluruhan blok  dari  alat yang  dibuat  dapat  membentuk  suatu  sistem  yang  bisa difungsikan  atau  sistem  yang  bekerja  sesuai  dengan perancangan.  Gambar  4  memperlihatkan  diagram  blok struktur jaringan.
Pada  perancangan  komunikasi  data  antara  node  dan gateway yang berbasis Raspberry ini terdapat beberapa bagian yaitu node 1, node 2 dan node 3. Setiap node terdiri dari sensor BME280, ATmega328P, Logger (RTC DS3231 + SD Card) dan LoRa 868MHz Mini Dev. Perangkat gateway terdiri dari Raspberry  PI  yang  sudah  termasuk  didalamnya  Logger, LoRa/GPS HAT 868MHz. Pada perancangan ini digunakan sebagai  input,  proses  dan  output.  Masing-masing  bagian dibuat  menjadi  sistem  yang  dapat  bekerja  sesuai  dengan struktur jaringan diagram blok perancangan.

## Gambar 4. Diagram Blok Struktur Jaringan
Adapun  komponen  pembuatan  alat  dapat  dilihat  pada Tabel  1.  Selain  itu,  Gambar  4  memperlihatkan  hasil rancangan.
Tabel 1. Komponen Alat No Alat Jumlah 1 Komputer/ Laptop 1 2 Arduino Uno 1 3 Sensor BME280 1 4 SD Card Shield for Arduino 1 5 RTC DS3231 1 6 Raspberry Pi 2 Tipe B 1 7 Micro SD Card 16 GB Class 10 for Raspberry Pi 1 8 Rasp Pi Power Supply 3A 1 9 Rasp Pi Case with Fan and Heatsink 1 10 Shield Dragino LoRa/ GPS HAT Raspberry Pi 1 11 Baterai Lipo 3S 2200 mAH 1 12 UBEC 5V 3A 1

## Gambar 4 Perancangan Alat Node Keseluruhan
Sedangkan  untuk  alat  gateway  secara  keseluruhan menggunakan 2 perangkat yang akan dijadikan suatu sistem yaitu  Raspberry  Pi  2  dan  Shield  Dragino  LoRa  GPS/HAT dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5 Perancangan Alat Gateway Secara Keseluruhan
Untuk  perancangan  perancangan  software  Raspberry  Pi menggunakan  bahasa  pemrograman  C++  ini  terdapat pembahasan  mengenai  flowchart  dan  pembahasan  tersebut terdiri  dari  perancangan  software  gateway  Shield  Dragino LoRa sehingga Raspberry Pi dapat menerima data dari node dan  memproses  data  tersebut  untuk  keperluan  lainnya. Gambar  6  menunjukkan  demo  aplikasi  berbasis  C++  pada Raspberry Pi
Gambar 6. Aplikasi C++ pada Raspberry Pi

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian  bertujuan  untuk  mendapatkan  data  dari  suatu alat  sehingga  dapat  diketahui  spesifikasi  dari  alat tersebut.Disamping  itu  hasil  pengujian  tersebut  dapat dijadikan dasar penganalisaan berdasarkan teori  - teori serta dapat menentukan kesalahan yang terjadi pada alat tersebut.
Untuk  memperoleh  hasil  yang  lebih  optimal,  maka diperlukan  suatu  rancangan  yang  baik  yaitu  dengan memperhatikan  sifat-sifat  dari  setiap  komponen  yang digunakan sehingga kemungkinan kerusakan komponen dapat dihindari  atau  dapat  diperkecil.  Metode  pengujian  yang dilakukan adalah pengujian pada masing-masing sensor dan gateway untuk mengetahui karakteristik output nya.
Adapun  metode  yang  digunakan  dalam  pengujian  suhu kelembaban ini yaitu menguji pada setiap titik uji agar mudah dalam mengetahui karakteristik input dan output yang sesuai dengan blok satu dan lainnya. Yang akan di ukur pada alat ini adalah kelembaban suhu pada udara.
Pengujian  perangkat  lunak  dilakukan  agar  mengetahui apakah  program  tersebut  bekerja  sesuai  dengan  yang diharapkan atau tidak. Berikut ini adalah kasus untuk menguji perangkat  lunak  yang  telah  dirancang.  Adapun  metode pengujian yang digunakan untuk menguji program yang telah dibuat adalah dengan metode pengujian black box. Pengujian black  box  berfokus  pada  persyaratan  fungsional  perangkat lunak  untuk  mengetahui  apakah  fungsi  tersebut  berfungsi sesuai  dengan  yang  diharapkan  atau  tidak.  Hasil  pengujian dapat dilihat pada Gambar 7.
.

## Gambar 7 Hasil Pengujian
Hasil  pengujian  dilakukan  di  lapangan  bola  Universitas Sriwijaya dan Jakabaring Sport City. Kemampuan dari hasil pengujian jarak pengiriman data tersebut berbeda. Pengujian jarak jangkau pada lapangan bola Universitas Sriwijaya status yang didapat berhasil terkirim yaitu jarak 50 meter sampai 450 meter,  karena  tidak  ada  halangan  dalam  pengiriman  data. Sedangkan  pengujian  jarak  jangkau  pada  Jakabaring  Sport City status yang didapat gagal yaitu jarak 480 meter sampai 500  meter,  karena  ada  halangan  seperti  pohon,  bangunan LRT,  tugu  air  mancur  dan  mobil  yang  menghalangi pengiriman  data  tersebut.  Tabel  2  memperlihatkan  hasil  uji lapangan
Tabel 2 Hasil pengujian lapangan No Jarak (m) Hasil sinyal dB Status 1 50 -40 dB Terkirim 2 100 -47dB Terkirim 3 200 -55 dB Terkirim 4 300 -56 dB Terkirim 5 350 -60 dB Terkirim 6 400 -61 dB Terkirim 7 450 -64 dB Terkirim 8 480 <-100 dB Gagal 9 500 <- 110 dB Gagal

## Gambar 7. Pengenilisasian Listing Komunikasi
Listing  program  diatas  merupakan  listing  untuk  inisialisasi modul RF95 dimana radio frekuensi di atur pada 868.1MHz dan Tx Power 23dBm agar dapat berkomunikasi dengan jarak jangkauan secara maksimal pada perangkat LoRa.
Gambar 8. Listing Program Pengaturan Format Data
Listing program diatas merupakan program untuk pengaturan penggabungan format data yang terdiri dari IDnode, tanggal, waktu,  kelembaban,  suhu  dan  tekanan  udara.  Format  data tersebut  didapatkan  dari  sensor  BME280.  Kemudian  semua data  tersebut  akan  dikirimkan  dalam  1  (satu)  kali  secara bersamaan. Listing program diatas untuk mengirim data pada LoRa, kemudian node akan menunggu balasan 5000ms atau sama dengan 5 detik dari gateway, jika node tidak menerima balasan  dari  gateway  berupa  'rsuccess'  atau  tidak  menerima balasan sama  sekali maka  node akan membuat  jalur khusus untuk berkomunikasi antar node dengan menset header paket lora  =  254  yang  nantinya  data  yang  tidak  terkirim  tersebut akan diteruskan oleh node lain jika diterima node tersebut agar dapat terkirim ke gateway.

## V. KESIMPULAN
Adapun kesimpulan yang dapat diambil oleh penulis dari pembuatan Tugas Akhir ini, yaitu data dapat terkirim ke Micro SD dalam waktu 60 meter sekali dan data disimpan pada file logger  sehingga  data  tersebut  dapat  diambil  jika  suatu  saat dibutuhkan.  Keseluruhan  panjang  data  tersebut  adalah  43 byte. Hasil pengujian jarak jangkau pengiriman data melalui LoRa 868MHz pada node dan gateway yaitu 50 meter – 450 meter.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] B.  Artono  and  F.  Susanto,  “LED  control  system  with  cayenne framework  for  the  Internet  of  Things  (IoT),” JEECAE  (Journal Electr. Electron. Control. Automot. Eng. , vol. 2, no. 1, pp. 95–100,
2017.
[2] A.  Junaidi,  “Internet  of  things,  sejarah,  teknologi  dan penerapannya,” J. Ilm. Teknol. Infomasi Terap. , vol. 1, no. 3, 2015.
[3] X.  Wu  and  J.  Zhou,  “A  novel  possibilistic  fuzzy  c-means clustering,” Acta Electron. Sin. , vol. 10, pp. 1996–2000, 2008.
[4] E. Ihsanto and S. Hidayat, “Rancang bangun sistem pengukuran pH meter dengan menggunakan mikrokontroller arduino uno,” J. Teknol. Elektro , vol. 5, no. 3, 2014.
[5] E. T. Setiawan, “Pengendalian lampu rumah berbasis mikrontroler arduino  menggunakan  smartphone  android,” TI-Atma  STMIK Atma Luhur Pangkalpinang , pp. 1–8, 2010.
[6] S. N. A. CAHYATI, “Rancang Bangun Miniatur Stasiun Cuaca.”