Arsitektur Jaringan Internet of Things

Artikel ini adalah rangkuman dan terjemahan bebas dari The Internet of Things: Network and Security Architecture oleh William Stallings.

Internet of Things (IoT) adalah pengembangan terbaru dari revolusi komunikasi dan komputasi. IoT adalah istilah yang mengacu pada interkoneksi perangkat cerdas, meliputi berbagai macam perkakas sampai dengan sensor-sensor mungil. Internet saat ini telah mendukung interkoneksi milyaran objek personal maupun industri, umumnya melalui sistem cloud.

IoT dapat membuat berbagai macam proses menjadi lebih efisien, antara lain dalam hal penggunaan aset, produktivitas karyawan, supply chain dan logistik, pengalaman pelanggan, dan inovasi produk. McKinsey Global Institute [1] memperkirakan IoT memiliki dampak ekonomi potensial sebesar $3.9-11.1 triliun per tahun pada tahun 2025.

Ruang Lingkup IoT

Telecommunication Standardization Sector of the International Telecommunication Union (ITU-T) telah mempublikasikan Recommendation Y.2060 yang berjudul “Overview of The Internet of Things.” [2]. Dokumen ini menyediakan definisi yang menyarankan cakupan dari IoT.

Teknologi informasi dan komunikasi telah menyediakan komunikasi di mana pun dan kapan pun. Dimensi baru yang diperkenalkan oleh IoT adalah komunikasi apa pun (any THING communication).

Dimensi baru dalam Internet of Things
Dimensi baru dalam Internet of Things

Dalam buku Designing the Internet of Things [3], elemen-elemen IoT diringkaskan dalam suatu persamaan sederhana:

Physical Objects + Controllers, Sensors, Actuators + Internet = IoT

Standar Interoperabilitas IoT

Salah satu tantangan IoT adalah ketersediaan perangkat hemat daya yang mampu melakukan pertukaran data secara rutin dalam jaringan yang lossy. Saat ini, protokol internet standar belum optimal dalam memenuhi persyaratan ini. Tantangan ini sedang dan akan melahirkan berbagai macam solusi interoperabilitas.

Dalam artikel ini, kita akan melihat dua macam upaya dalam mengembangkan kerangka kerja yang mungkin bermanfaat dalam proses standardisasi IoT, yaitu model referensi ITU-T dan model referensi IoT World Forum.

Model Referensi ITU-T IoT

Model referensi ini didefinisikan dalam Recommendation Y.2060 [2]. Model ini menjelaskan komponen fisik pada ekosistem IoT dengan detail.

Aspek unik IoT adalah adanya perangkat dan benda-benda fisik yang jumlahnya banyak sekali, selain perangkat komputasi dan pemrosesan datanya. Gambar di bawah ini menunjukkan tipe-tipe perangkat pada model ITU-T.

Tipe-tipe perangkat dan hubungannya dengan physical things
Tipe-tipe perangkat dan hubungannya dengan physical things

Sensor dan aktuator berinteraksi dengan benda fisik pada lingkungan. Data-capturing device berinteraksi dengan benda fisik melalui data carrying device atau data carrier yang menempel pada benda fisik. Contoh data carrying device adalah label RFID aktif, sedangkan contoh data carrier adalah barkode dan kode QR. General device adalah perangkat yang memiliki kemampuan komunikasi dan pemrosesan data, misalnya: mesin-mesin industri, perkakas listrik rumah, dan ponsel cerdas.

Y.2060 mencatat bahwa teknologi yang digunakan untuk interaksi antara data capturing devices dan data carrying devices atau data carriers meliputi: frekuensi radio, inframerah, optikal, dan galvanic driving. Contoh galvanic driving: perangkat kesehatan yang diimplantasikan ke manusia berkomunikasi dengan memanfaatkan sifat konduktif tubuh, ke elektroda pada kulit.

Gambaran umum teknis IoT berdasarkan Y.2060 ditampilkan di bawah ini. Perangkat penting di sini adalah gateway. Perangkat-perangkat cerdas mendukung berbagai jenis teknologi transmisi kabel dan nirkabel serta berbagai macam protokol jaringan. Gateway berfungsi sebagai penerjemah protokol antarperangkat atau sebagai agen IoT (mendukung interaksi antar-aplikasi, manajemen jaringan, dan fungsi keamanan).

Gambaran umum teknis tentang IoT (Y.2060)
Gambaran umum teknis tentang IoT (Y.2060)

Gambar di bawah ini adalah model referensi IoT dari ITU-T, terdiri dari empat lapisan serta kemampuan manajemen dan keamanan yang berlaku di semua lapisan.

Model referensi IoT di Y.2060
Model referensi IoT di Y.2060

Kemampuan manajemen umum meliputi: manajemen perangkat, manajemen topologi jaringan lokal, dan manajemen lalu lintas dan kemacetan jaringan (misal kondisi network overflow). Kemampuan keamanan umum meliputi: autorisasi, autentikasi, validasi, kerahasiaan, dan perlindungan integritas. Kemampuan spesifik tiap lapisan berhubungan dengan persyaratan aplikasi yang spesifik, misalnya persyaratan keamanan pembayaran mobile.

Model Referensi IoT World Forum (IWF)

IWF, suatu kegiatan tahunan yang disponsori oleh industri, mengumpulkan perwakilan dari pemerintah, bisnis, dan akademisi untuk mempromosikan adopsi pasar IoT. IWF diprakarsai oleh para pemimpin industri IT, seperti: IBM, Intel, dan Cisco.

Model rangka kerja untuk membantu industri mempercepat penerapan IoT ini dirilis pada Oktober 2014. Model ini melengkapi model referensi dari ITU-T. Dokumen ITU-T fokus pada level perangkat dan gateway, untuk mendukung pengembangan standar interaksi antarperangkat IoT. Dokumen IWF memperhatikan mengenai pengembangan aplikasi, middleware, dan fungsi-fungsi yang mendukung IoT berbasis perusahaan.

Gambar di bawah ini menunjukkan model referensi IWF yang memiliki tujuh tingkatan:

Model referensi IoT World Forum (IWF)
Model referensi IoT World Forum (IWF)

Level 1 mirip dengan device level pada model ITU-T, sedangkan level 2 mirip dengan network level pada model ITU-T.

Pada banyak penerapan IoT, data dalam jumlah besar dihasilkan oleh sensor-sensor dalam jaringan terdistribusi. Misalnya saja, suatu pesawat dapat menghasilkan lebih dari satu terabyte data per jam. Daripada menyimpan seluruh data tersebut secara permanen dalam pusat penyimpanan data, memproses data sedekat mungkin dengan sensor kadangkala lebih dibutuhkan.

Jadi, tujuan dari level edge computing adalah untuk mengubah aliran data menjadi informasi yang cocok untuk disimpan dan diproses di tingkat yang lebih tinggi. Beberapa contoh operasi edge computing antara lain: evaluasi, memformat ulang data, dan merangkum atau mengurangi data.

Edge computing, disebut juga fog computing, adalah karakteristik pembeda IoT dengan teknologi lainnya. Istilah fog (kabut) terinspirasi dari fakta bahwa kabut cenderung melayang rendah mendekati tanah, sedangkan cloud (awan) berada di atas langit yang tinggi.

Fog computing
Fog computing
Perbandingan antara fitur cloud dan fog
Perbandingan antara fitur cloud dan fog

Pada level 4:

  • data diubah dari data in motion (data yang bergerak dalam jaringan) menjadi data at rest (data dalam fasilitas penyimpanan yang siap diakses)
  • format data diubah dari paket-paket jaringan menjadi tabel-tabel relasi basis data
  • transisi dari komputasi berbasis event menjadi komputasi berbasis query
  • Mengurangi jumlah data secara drastis dengan penyaringan data dan penyimpanan selektif

Level 4 juga menjadi batas antara teknologi informasi (IT) dan teknologi operasi (OT).

Level 5 (abstraksi data) dapat mengumpulkan dan memformat data dari level 4 sehingga akses aplikasi ke data menjadi lebih mudah dikelola dan efisien. Contoh tugas dalam level 5 antara lain: mengombinasikan data dari berbagai sumber, melindungi data dengan autentikasi dan autorisasi, memberi tahu ke aplikasi pada level yang lebih tinggi bahwa data sudah lengkap atau data telah terkumpul dengan jumlah batas yang telah ditetapkan.

Level 6, level aplikasi, terdiri dari berbagai tipe aplikasi yang menggunakan masukan IoT atau mengendalikan perangkat IoT. Level 7, level kolaborasi dan proses, dapat mencakup berbagai aplikasi dan pertukaran data di internet ataupun jaringan perusahaan.

Jadi, model referensi IWF adalah rangka kerja IoT dari sudut pandang industri. Model ini bermanfaat baik untuk supplier maupun pelanggan jasa IoT.

Kesimpulan

Salah satu hal yang sangat penting dalam IoT adalah interoperabilitas. Nilai ekonomi IoT digerakkan oleh kemampuan berbagai jenis perangkat yang saling berkomunikasi antara satu dengan lainnya melalui komputer. Standar interoperabilitas perlu dikembangkan pada semua level fungsi IoT, mulai dari level perangkat hingga level aplikasi. Model-model arsitektur yang telah dideskripsikan di atas akan menyediakan rangka kerja yang bermanfaat untuk usaha standardisasi interoperabilitas IoT di masa depan.

Referensi

[1] McKinsey Global Institute, “The Internet of Things: Mapping the Value Beyond the Hype,” June, 2015.
[2] ITU-T, “Overview of the Internet of Things,” Recommendation Y.2060, June 2012.
[3] McEwen, A., and Cassimally, H., Designing the Internet of Things, ISBN-13: 978-1118430620, Wiley, 2013.
[4] Frahim, J., et al., “Securing the Internet of Things: A Proposed Framework,” Cisco White Paper, March 2015.

Iklan

Penulis: fayruzrahma

always trying to be a simple person :)

2 thoughts on “Arsitektur Jaringan Internet of Things”

  1. mantaf dek fay. ini baru banget yah? itu bukunya stallings juga terbitan 2016? thanks a lot jadi ga perlu baca ahahahhaa. interoperabilitas kalo hardware dan softwarenya sangat bervariasi trus pie yah? *wondering

    Suka

    1. you’re welcome, kak alvey! :*
      ini bukan dari buku kak, tapi dari artikel jurnal, terbit Desember 2015…
      kalo hardware & software bervariasi jadinya perlu gate penerjemah gitu kali ya kak…macem translator antarprotokol…
      atau ke depannya mungkin bakal ada standar IoT, jadi protokol yg lebih “mateng” yg bakal dipake sama vendor2 IT (?)

      Suka

Ada komentar?

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s