Implementasi Gateway berbasis NRF24L01 dan ESP8266 pada Protokol Message Queue Telemetry Transport - Sensor Network (MQTT-SN)

  

Vol. 1, No. 12, Desember 2017, hlm. 1578-1588 http://j-ptiik.ub.ac.id

Implementasi Gateway berbasis NRF24L01 dan ESP8266 pada Protokol

  

Message Queue Telemetry Transport - Sensor Network (MQTT-SN)

_{1 2 3} Harry Mulya , Sabriansyah Rizkiqa Akbar , Edita Rosana Widasari

  Program Studi Teknik Informatika, Fakultas Ilmu Komputer, Universitas Brawijaya _{1 2 3} Email: harry.mulya10@gmail.com, sabrian@ub.ac.id, editarosanaw@ub.ac.id

  

Abstrak

Wireless Sensor Network (WSN) merupakan jaringan nirkabel yang terdiri dari beberapa sensor node.

  WSN dapat diimplementasikan menggunakan protokol Message Queue Telemetry Transport (MQTT). MQTT adalah protokol yang berjalan diatas protokol TCP/IP, sehingga setiap node yang tidak memiliki antarmuka jaringan tidak dapat menggunakan protokol ini. protokol Message Queue Telemetry Transport - Sensor Node (MQTT-SN) diciptakan untuk menghubungkan perangkat-perangkat tersebut. Gateway merupakan perantara antara sensor node yang berjalan di protokol MQTT-SN dengan broker yang berjalan di protokol MQTT. Advertisement dan discovery merupakan mekanisme yang digunakan agar client dapat melacak identitas gateway, sehingga client dapet terkoneksi dengan gateway. Mekanisme ini sangat penting karena merupakan proses pertama sebelum melakukan proses lainnya seperti proses publishing. Pada penelitian ini penulis mencoba menerapkan mekanisme tersebut pada mikrokontroler arduino pro-mini dan NRF24L01 sebagai modul komunikasinya. Hasil dari penelitian ini adalah client mampu mengenali ID gateway yang ada dan gateway berhasil meneruskan data dari client sampai ke broker, yang ditandai diterimanya data oleh subscriber.

  Kata Kunci: Wireless sensor network, MQTT-SN, NRF24L01, gateway, advertise, discovery

Abstract

  

Wireless Sensor Network (WSN) is a wireless network that consists of multiple sensor nodes. WSN can

be implemented using a Message Queue Protocol Telemetry Transport (MQTT). MQTT is a protocol

that runs of the TCP / IP protocol, so each node that doesn't have a network interface can't use this

protocol. Message Queue Telemetry Transport protocol - Sensor Node (MQTT-SN) was created to

connect the devices. The gateway is an intermediary between the sensor nodes that run in the MQTT-

SN protocol with the broker that runs on the MQTT protocol. Advertisement and discovery is a

mechanism used for the client to traces the identity of the gateway, so the client can connect with the

gateway. This mechanism is very important because it is the first process before doing other processes

such as publishing process. Therefore, this research proposed to implement the mechanism on

microcontroller arduino pro-mini and NRF24L01 as communication module. The result of this research

is the client able to recognize the existing gateway ID and gateway managed to pass data onto the client

to the broker, which marked the receipt of the data by the subscriber.

  Keywords: Wireless sensor network, MQTT-SN, NRF24L01, gateway, advertise, discovery

  mendistribusikan informasi yang di dapat 1. secara nirkabel. WSN dapat di implementasikan

   PENDAHULUAN

  dengan berbagai protokol, salah satunya adalah Dewasa ini teknologi Wireless Sensor protokol Message Queue Telemetry Transport

  Network (WSN) telah digunakan sebagai salah (MQTT).

  satu teknologi populer dari konsep Internet of Protokol Message Queue Telemetry

  Things (IoT) (Khalil, 2014), Wireless Sensor

  Transport (MQTT) adalah protokol yang Network (WSN) merupakan jaringan nirkabel

  menggunakan konsep publish/subscribe dalam yang terdiri dari beberapa sensor node yang melakukan pengiriman data. MQTT diletakkan di banyak tempat berbeda untuk menerapkan model client/server, dimana server memantau kondisi suatu area dan pusat atau yang biasa disebut “broker” bertugas

  Fakultas Ilmu Komputer Universitas Brawijaya

  1578 menerima dan meneruskan pesan ke klien SN pada node yang menggunakan modul sehingga seluruh node terlibat dalam proses komunikasi RF24L01 dan ESP8266 dan komunikasi (Prada, 2016). MQTT pada prinsip merancang mekanisme agar client bisa kerjanya berjalan diatas protokol TCP/IP, yang mengenali ID gateway yang aktif, serta agar artinya setiap node yang tidak memiliki client dapat tetap terhubung dengan gateway antarmuka jaringan tidak dapat menggunakan dalam jangka waktu lama. protokol ini (A. & H, 2007). Seiring semakin banyaknya kebutuhan untuk menghubungkan

  2. DAN PERANCANGAN

  banyak perangkat atau node yang tidak

  IMPLEMENTASI

  memiliki antarmuka jaringan maka munculah sebuah protokol Message Queue Telemetry

  2.1 Perancangan Format Pesan Transport – Sensor Node (MQTT-SN).

  Message Queue Telemetry Transport

• – Setiap sub-sistem dapat saling

  berkomunikasi dengan cara mengirim sebuah

  Sensor Node (MQTT-SN) yaitu protokol yang

  pesan. Pesan ini memiliki berbagai macam jenis prinsip kerjanya seperti MQTT, namun secara tergantung tujuannya. Berikut ini format pesan spesifik MQTT-SN mampu di implementasikan yang digunakan dalam penelitian ini yang pada jaringan sensor yang tidak memiliki terdiri dari format pesan advertise, searchgw, antarmuka jaringan (Govindan & Azad, 2015). gwinfo, connect dan connack. Untuk menghubungkan sensor node yang berjalan di protokol MQTT-SN dengan broker

  Tabel 1 Format Pesan Yang Digunakan

  yang berjalan di protokol MQTT maka dibutuhkan sebuah perantara yang bisa mengubah format data dari MQTT-SN ke MQTT. Perantara ini biasa disebut “Gateway”. Agar client dapat terkoneksi dengan gateway maka dibutuhkan sebuah mekanisme agar client bisa melacak identitas dari gateway. Pada protokol MQTT-SN mekanisme tersebut dinamakan advertisement dan discovery.

  Dari tabel 1 diatas terlihat bahsa masing MQTT-SN diciptakan khusus untuk masing pesan memiliki muatan atau field yang diimplementasikan pada perangkat xbee. Xbee berbeda beda sehingga ukuran dari tiap pesan adalah modul komunikasi yang memanfaatkan juga berbeda. Ada satu kesamaan yaitu octet ke- gelombang frekuensi radio 2.4Ghz. Selain xbee 0 dan ke-1 selalu diisi dengan length dan ada pula perangkat lain yang sama-sama

  msgtype, adapun penjelasan dari tiap tiap field

  menggunakan frekuensi radio 2.4Ghz, yaitu nya adalah sebagai berikut. NRF24L01. Modul ini memiliki 3 pilihan opsi 1.

  Length data rate (250Kbps,1Mbps, dan 2Mbps)

  Field ini selalu ada pada setiap jenis pesan,

  disamping itu modul juga memiliki konsumsi dan selalu diletakan di octet pertama. Field daya yang rendah dibandingkan xbee, yaitu

  Length mengindikasikan seberapa panjang 22uA pada posisi standby. Selain itu, pesan yang dikirim. Nilai yang dikirim NRF24L01 memiliki harga yang lebih rendah berupa nilai hexadesimal, sebagai contoh dibandingkan dengan modul Xbee dan nilai 0x04 mengindikasikan jumlah total Bluetooth (Nordic Semiconductor, 2014) panjang pesan adalah 5 octet. sehingga cocok untuk diterapkan pada jaringan 2.

  MsgType WSN.

  Field ini selalu ada pada setiap jenis pesan, Gateway dapat mengunakan modul

  dan selalu diletakan di octet kedua. Field

  wireless-fidelity untuk terhubung dengan

  MsgType mengindikasikan jenis pesan yang

  broker . Hal ini dapat meningkatka fleksibilitas

  dikirim, atau dapat juga dikatakan sebagai pada gateway. ESP8266 adalah modul wireless- identitas untuk mengenali pesan apa yang

  fidelity yang umum digunakan pada perangkat

  dikirim/diterima. Adapun macam-macam mikrokontroler. Hal ini dikarenakan ESP8266

  ID dari tiap pesannya dijelaskan pada tabel memiliki ukuran yang kecil dan konsumsi daya 2 berikut. yang relatif hemat.

  Oleh karena itu penelitian ini bertujuan untuk mengimplementasikan protokol MQTT-

5 Connack 3.

  berisikan informasi dari revisi protokol yang sedang digunakan.

  Perancangan perangkat lunak merupakan tahapan yang tidak kalah penting dari perancangan perangkat keras karena keduanya merupakan tahapan penting agar tahapan implementasi berjalan sesuai harapan. Perancangan perangkat lunak pada gateway adalah perancangan yang meliputi algoritma yang disesuaikan dengan kebutuhan fungsional dari gateway tersebut. Algoritma yang akan diterapkan pada gateway dapat dijabarkan pada diagram alir di gambar 3.

  Seperti yang sudah dijelaskan pada bab landasan kepustakaan, NRF24L01 berkomunikasi menggunakan antarmuka SPI (Serial Peripheral Interface), sedangkan pada ESP8266 menggunakan antarmuka UART (Universal Asynchronous Receiver- Transmitter), dan LCD display menggunakan antarmuka paralel untuk proses komunikasinya dengan mikrokontroler. Antarmuka-antarmuka tersebut sudah didukung oleh arduino pro-mini dan khusus untuk SPI dan UART sudah jalur/pin komunikasinya sudah disediakan oleh arduino sehingga tidak dapat dipindahkan ke pin lain. Untuk pin yang perlu disambungkan dapat dilihat pada skematik di gambar 2.

  Gambar 1 Perancangan Perangkat Keras Node Gateway

  Perangkat keras yang digunakan dalam perancangan gateway adalah Adalah arduino, NRF24L01, dan ESP8266. Ardunio berfungsi sebagai pengontrol bagi perangkat perangkat lainnya, sedangkan NRF24L01 berfungsi untuk berkomunikasi dengan client, dan ESP8266 untuk berkomunikasi dengan broker, dan yang terakhir adalah LCD display untuk menampilkan informasi yang didapat. Perangkat tersebut perlu dirangkai agar dapat bekerja menjadi sebuah sistem. Diagram blok dari perancangan perangkat keras gateway dapat diilustrasikan pada gambar 5.1.

  2.2 Perancangan Gateway

  Reserved / belum didefinisikan

  0x04

  Tabel 3 Keterangan ReturnCode Nilai Keterangan 0x00 Permintaan diterima 0x01 Permintaan ditolak 0x02 Permintaan ditolak, ID topik tidak valid 0x03 Permintaan ditolak, permintaan tidak didukung

  informasi balasan dari suatu permintaan, Adapaun penjelasan isi dari field ini dapat dilihat dari tabel 3 berikut.

  Field returnCode adalah field yang berisi

  9. ReturnCode

  8. Radius Radius adalah field yang berisikan informasi seberapa besar hop atau lompatan yang diijinkan dari suatu pesan yang dikirim.

  Field protocolID merupakan field yang

  Tabel 2 Keterangan MsgType Field Nilai (Hexa) Nilai (Integer) Jenis Pesan 0x00 Advertise 0x01

  7. ProtocolID

  6. Flags Flags merupakan field yang khusus digunakan untuk menaruh informasi- informasi tertentu yang sekiranya dibutuhkan sebagai penanda.

  duration adalah field yang berisikan informasi keterangan waktu dengan satuan detik. Field ini berukuran 2 octet atau 16 bit sehingga waktu maksimal yang bisa dikirim adalah 2^16 detik atau 65.536 detik. Octet 4 merupakan MSB-nya dan octet 5 merupakan LSB-nya.

  Field

  5. Duration

  informasi dari ID gateway yang sedang aktif dan dikirim oleh gateway yang bersangkutan kepada client secara broadcast.

  Field GwID adalah field yang berisikan

  4. GwID

  Field ClientID adalah field yang berisikan ID dari pengirim pesan tersebut.

  ClientID

  4 Connect 0x05

  2 GWinfo 0x04

  1 Searchgw 0x02

• – 0xFF

atau tidak, apabila terdapat pesan masuk maka

  gateway akan menyimpan pesan tersebut ke

  buffer lalu memeriksa pesan tersebut apakah pesan tipe 1 (searchGW), apabila benar pesan tipe 1 maka gateway akan mengirimkan pesan

  advertise , jika tidak maka akan diperiksa lagi

  apakah pesan tersebut adalah tipe pesan 4 (connect), jika benar pesan tipe 4 maka gateway akan memeriksa apakah ID client tersebut sudah ada dalam list node yang terkoneksi, jika tidak maka gateway akan menambahkan ID tersebut ke daftar, namun apabila tidak teridentifikasi adanya pesan masuk maka

  gateway akan memeriksa apakah pesan advertise terakhir dikirim lebih dari 15 menit

  yang lalu, jika ya maka gateway akan mengirimkan pesan advertise.

  2.3 Perancangan Client

  Perangkat keras yang digunakan dalam perancangan client adalah Adalah arduino, NRF24L01, dan LCD display. Ardunio

  Gambar 2 Diagram Skematik Perangkat Keras

  berfungsi sebagai pengontrol bagi perangkat

  Gateway

  perangkat lainnya, sedangkan NRF24L01 berfungsi untuk berkomunikasi dengan

  gateway , dan LCD display untuk menampilkan

  informasi yang didapat. Perangkat tersebut perlu dirangkai agar dapat bekerja menjadi sebuah sistem. Diagram blok dari perancangan perangkat keras client dapat diilustrasikan pada gambar 4.

  Gambar 4 Perancangan Perangkat Keras node Client

  Seperti yang sudah dijelaskan pada bab landasan kepustakaan, NRF24L01 berkomuni- kasi menggunakan antarmuka SPI (Serial Peripheral Interface), sedangkan LCD display menggunakan antarmuka paralel untuk proses komunikasinya dengan mikrokontroler. Antarmuka-antarmuka tersebut sudah didukung oleh arduino pro-mini dan khusus untuk SPI jalur/pin komunikasinya sudah disediakan oleh arduino sehingga tidak dapat dipindahkan ke pin lain. Untuk pin yang perlu disambungkan dapat dilihat pada skematik di gambar 5.

  Gambar 3 Flowchart program gateway

  Pada Gambar 3 menunjukkan bahwa proses pada WSN gateway dimulai dari tahap sistem yang mengenali adanya pesan masuk

  gateway

  Gambar 5 Diagram Skematik Perangkat keras node client

  Gambar 6 Flowchart Program Main Pada Client

  Perancangan perangkat lunak merupakan tahapan yang tidak kalah penting dari

  2.4 Perancangan Topologi Sistem

  perancangan perangkat keras karena keduanya Penentuan topologi sistem sangatlah merupakan tahapan penting agar tahapan penting, karena hal ini berpengaruh pada implementasi berjalan sesuai harapan. prinsip kerja sistem. pada perancangan sistem

  Perancangan perangkat lunak pada client adalah ini topologi yang di gunakan adalah seperti perancangan yang meliputi algoritma yang gambar berikut. disesuaikan dengan kebutuhan fungsional dari

  client tersebut. Algoritma yang akan diterapkan

  pada client dapat dijabarkan pada diagarm alir

  Broker di gambar 6.

  Pada gambar 6 menunjukkan bahwa proses

  Jaringan TCP/IP

  pada client dimulai dari tahap inisialisai, lalu

  client akan memeriksa apakah client sudah

  terkoneksi, jika belum maka client akan

  Gateway

  memanggil fungsi connecting, jika sudah maka

  client akan memeriksa apakah waktu hidup gateway habis atau belum, jika habis maka client akan menganggap koneksi telah terputus

  Client

  dan client akan menghapus ID gateway tersebut dari daftar ID yang aktif, jika waktu hidup

  Gambar 7 Topologi Sistem gateway belum habis maka client akan

  memeriksa apakah ada pesan masuk atau tidak Pada gambar 7 menjelaskan bahwa client

  ? jika ada maka client akan memanggil fungsi terhubung dengan gateway menggunakan recvMsg. Waktu hidup gateway adalah waktu frekuensi radio pada frekuensi 2,4 Ghz. antara pesan advertise terakhir dengan waktu

  Gateway terhubung dengan broker pada

  pesan advertise berikutnya. Seperti yang sudah jaringan TCP/IP berbasis wireless atau lebih dijelaskan pada sub-bab sebelumnya, waktu ini dikenal wireless-fidelity. Topologi seperti ini terdapat pada salah satu field pesan advertise cocok untuk menerapkan 2 protokol sekaligus yaitu field duration. yaitu MQTT dan MQTT-SN sesuai dengan tujuan penelitian ini.

  2.5 Implementasi Format Pesan

  Tahap implementasi format pesan dilakukan di kedua sub-sistem yakni gateway dan client . Format pesan yang diimplementasikan harus sesuai dengan yang dirancang sebelumnya, adapun format pesan yang telah dirancang adaah pesan advertise, pesan searchgw, pesan gwinfo, pesan connect dan pesan connack

  2.6 Implementasi Gateway Gambar 9 Implementasi perangkat keras node client

  Tahap implementasi perangkat keras dari

  node gateway ini disesuaikan dengan perancangan yang telah dilakukan sebelumnya.

  2.8 Implementasi Topologi Sistem Gateway terdiri dari arduino sebagai

  Sesuai dengan perancangan yang telah mikrokontrolernya, lalu ada NRF24L01 dan dilakukan sebelumnya, topologi yang

  ESP8266 sebagai modul komonikasinya, dan digunakan adalah client terhubung langsung terkahir adalah LCD display untuk degan gateway menggunakan NRF24L01, menampilkan informasi yang didapat. Untuk sedangkan gateway terhubung dengan broker lebih jelasnya hasil implementasi gateway menggunakan jaringan wifi. tersebut bisa dilihat pada gambar 8 berikut ini.

  Gambar 10 Tampilan Hotspot Pada Komputer Broker

  Pada gambar 10 terlihat bahwa gateway yang menggunakan modul WiFi ESP8266

  Gambar 8 Hasil Implementasi Perangkat Keras

  berhasil terkoneksi dengan laptop yang

  Gateway

  sekaligus berfungsi sebagai broker. Gateway yang memliki alamat MAC 5c:cf:7f:82:c7:5d ini mendapatkan alamat IP secara dinamis, sedangkan broker yang sekaligus berfungsi

  Tahap implementasi perangkat keras dari sebagai akses point ini memiliki alamat IP statis

  node client ini disesuaikan dengan perancangan yaitu 192.168.137.1.

  yang telah dilakukan sebelumnya. Client terdiri dari arduino sebagai mikrokontrolernya, lalu ada NRF24L01 sebagai modul komonikasinya, 3.

   PENGUJIAN

  dan terkahir adalah LCD display untuk menampilkan informasi yang didapat. Untuk

  3.1 Pengujian Tahap Pencarian Gateway

  lebih jelasnya hasil implementasi client tersebut

  Oleh Client bisa dilihat pada gamabr 9 berikut ini.

  Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui persentase keberhasilan client untuk mengenali

  ID gateway yang sedang aktif di area tersebut. Hasil dari pengujian ini ditampilkan pada serial monitor berupa ID yang berhasil dikenali oleh

  client untuk kemudian dicocokan dengan id sesungguhnya pada gateway.

  dengan ID pada Gateway, sehingga persentase keberhasilannya adalah 100%.

  Pengujian percobaan client terkoneksi dengan gateway ini dilakukan sebanyak 10 kali dengan tingkat keberhasilan dan waktu yang berbeda pada setiap pengujiannya, hasil tersebut dapat dilihat pada tabel 5 berikut ini.

  GW : A7 dan terkoneksi dengan gateway A7 dengan waktu 12308us. Selain ditampilkan pada serial monitor ID gateway juga ditampilkan pada LCD untuk mempermudah pemantauan.

  client mendapatkan pesan GWINFO dengan ID

  Pada gambar 12 menjelaskan hasil tampilan pada serial monitor pada saat client menjalani koneksi dengan gateway. Pada percobaan ini

  Gambar 12 Hasil Pengujian dari koneksi client dengan gateway

  gateway pada setiap percobaannya sehingga persentase keberhasilannya adalah 100%.

  Gambar 11 Hasil Pengujian Tahap Pencarian Gateway Oleh Client

  Gateway yang ada dan ID yang terdeteksi sesuai

  Dari data hasil percobaan yang didapat terlihat bahwa client mampu terkoneksi dengan

  Pada pengujian yang dilakukan untuk percobaan pencarian ID Gateway dari 10 kali percobaan yang dilakukan. Pada setiap percobaan Client berhasil mengenali ID

  Tabel 4 Tabel Hasil Percobaan Pencarian ID Gateway

  pengujiannya, hasil tersebut dapat dilihat pada tabel 4 berikut ini.

  gateway yang berbeda-beda pada setiap

  Pengujian percobaan pencarian id gateway dilakukan sebanyak 10 kali dengan hasil ID

  ini yang didapatkan pada client yaitu data yang diterima dengan tipe pesan 2, dan client mendapatkan pesan GWINFO berupa id GW : BF. Serta apabila ID Gateway belum terdaftar maka ID Gateway tersebut akan ditambahkan pada list.

  Gateway yang berhasil dikenali. Pada pengujian

  Pada gambar 11 menjelaskan hasil tampilan pada serial monitor yang menampilkan ID

  Tabel 5 Tabel Hasil percobaan koneksi client dan gateway

3.2 Pengujian Tahap Client Menjalin Koneksi Dengan Gateway

  Hasil dari pengujian ini ditampilkan pada serial monitor berupa ID yang berhasil dikenali dan waktu yang dibutuhkan mulai dari client mengirim pesan connect sampai mendapat pesan balasan berupa pesan connack dalam satuan µS (microsecond).

  Waktu yang dibutuhkan untuk menjalin koneksi cenderung sama pada setiap percobaannya, hanya pada percobaan ke-2 dan ke-5 memiliki sedikit perbedaan yaitu selisih 8 µS. Hal ini terjadi karena kondisi pengujian yang cenderung sama yaitu belum ada client lain yang sedang terhubung ke gateway sehingga

  ^{Percobaan ke-} gateway dalam keadaan idle sehingga baris ^{ID pada gateway ID yang terdeteksi Kesesuaian 1 BD BD Ya 2 BF BF Ya 3 B2 B3 Ya 4 A1 A1 Ya 5 A5 A5 Ya 6 E9 E9 Ya 7 E7 E7 Ya 8 3A 3A Ya 9 5B 5B Ya 10 DD DD Ya Percobaan ke- Berhasil Terkoneksi Waktu ( µS) 1 Ya 123.408 2 Ya 123.400 3 Ya 123.408 4 Ya 123.408 5 Ya 123.400 6 Ya 123.408 7 Ya 123.408 8 Ya 123.408 9 Ya 123.408 10 Ya 123.408}

  Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui persentase keberhasilan dan rerata waktu yang dibutuhkan dalam proses menjalin koneksi dengan gateway. program yang dieksekusi cenderung sama dengan rerata waktu yang dibutuhkan adalah 123.406 µS.

3.3 Pengujian Tahap Menjalin Ulang Koneksi Dengan Gateway Baru

  gateway yang baru aktif dengan ID gateway

  Gambar 14 Tampilan serial monitor saat client ^{Percobaan ke-} terkoneksi dengan gateway ^{ID gateway lama ID gateway baru Berhasil beralih gateway 1 A7 E9 Ya 2 E9 BD Ya 3 BD BF Ya 4 BF A3 Ya 5 A3 DD Ya 6 DD D4 Ya 7 D4 E1 Ya 8 E1 E2 Ya 9 E2 1B Ya 10 1B B4 Ya}

  tersebut terkoneksi pada gateway yang dimaksud. Keterangan tersebut terdapat pada Gambar 14.

  gateway yang terkoneksi, jumlah pesan advertise yang diterima, dan total waktu client

  Hasil dari pengujian ini bisa dipantau melalui serial monitor pada sisi client. Informasi yang bisa didapat antara lain ID

  Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan gateway dalam memelihara koneksi ke client agar koneksi tidak terputus.

  3.4 Pengujian Tahap Pemeliharaan Koneksi

  yang berbeda-beda setelah client terkoneksi dengan sebuah gateway. Hasil ini juga membuktikan bahwa client mampu mempertahankan koneksi saat gateway tiba-tiba mati dengan cara menjalin koneksi ke gateway lain yang ID-nya telah dikenali sebelumnya dengan persentase keberhasilan mencapai 100% dari 10 kali percobaan yang dilakukan.

  Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan client dalam memperbarui daftar

  ID gateway yang sedang aktif di sekitar client dan menjalin ulang koneksi agar ketika salah satu gateway down / mati, client bisa langsung terkoneksi dengan gateway yang lain.

  Tabel 6 Hasil Percobaan saat terkoneksi dengan gateway baru

  keterangan ID Gateway yang didapatkan dari setiap percobaannya, hasil tersebut dapat dilihat pada tabel 6 berikut ini.

  gateway lama dengan gateway baru dengan

  Pengujian tahap client menjalin ulang dengan gateway baru ini dilakukan sebanyak 10 kali dengan tingkat keberhasilan perpindahan

  Gambar 13 Tampilan serial monitor saat client melakukan pergantian gateway

  baru yang sebelumnya terkoneksi dengan gateway A7 menjadi gateway E9.

  client menjalin hubungan dengan gateway yang

  Hasil dari pengujian ini ditampilkan pada serial monitor berupa ID gateway yang sudah terkoneksi beserta ID dari gateway yang baru aktif, ditampilkan juga status bahwa client berhasil menjalin koneksi dengan gateway lain. Pada pengujian ini dapat dijelaskan pada Gambar 13 yang menunjukkan bahwa tahap

  Dari data hasil percobaan yang didapat terlihat bahwa client mampu mengenali

  Dan berikut merupakan hasil yang didapat dari percobaan ini adalah data berupa durasi saat client terhubung dengan client yang telah terkoneksi selama 1.453 menit yang ditampilkan secara detail pada Gambar 15.

  Gambar 16 Tampilan LCD gateway saat terkoneksi

  Tabel 7 Tabel hasil percobaan koneksi gateway dan broker

  Percobaan ke- Waktu yang dibutuhkan 1 6.102 2 6.082 3 6.072 4 6.123 5 6.076

  Gambar 15 Tampilan serial monitor saat client 6 6.105 telah terkoneksi selama 1.453 menit

  7 6.072 8 6.072

  Dari data hasil percobaan yang didapat

  9 6.072

  terlihat bahwa client masih terkoneksi dengan

  10 6.078 gateway hingga 1.453 menit atau setara 24 jam

  13 menit. Hal ini membuktikan bahwa gateway Dari data hasil percobaan koneksi datewa mampu menjaga koneksi terhadap client dan broker yang didapat terlihat bahwa waktu dengan cara mengirimkan pesan advertise yang dibutuhkan untuk terkoneksi dengan secara rutin hingga 1 hari penuh.

  broker cenderung sama dengan rerata waktu 6.085ms.

3.5 Pengujian Tahap Gateway Menjalin Koneksi Dengan Broker

  3.6 Pengujian Tahap Publish Data Oleh

  Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui

  Client Ke Broker

  rerata waktu yang dibutuhkan oleh gateway Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui untuk terhubung dengan broker MQTT. persentase keberhasilan gateway dalam

  Hasil dari pengujian ini berupa waktu yang menjalanka tugsanya untuk meneruskan pesan dibutuhkan gateway dari mulai pertama nyala

  publish dari client ke broker untuk selanjutnya

  hingga terkoneksi dengan broker yang bisa didistribusikan oleh broker. ditampilkan pada LCD yang terpasang pada

  Hasil pengujian publish data dari client ke gateway ditampilkan pada Gambar 16.

  broker yang didapat dari setiap percobaan

  Tabel ringkasan hasil percobaan dari pengiriman dijelaskna pada Gambar 17 yang koneksi gateway dengan broker yang dilakukan merupakan LCD yang menampilnya data dengan keterangan percobaan dan waktu yang berupa angka acak pada client dan pada dibutuhkan dapat dilihat pada tabel 7 berikut

  gateway. Pada Gambar 18 merupakan data yang ini.

  berhasil dikirim oleh client dapat dilihat pada aplikasi yang digunakan subscriber. terlihat bahwa gateway mampu untuk meneruskan data dari client ke broker tanpa ada kerusakan data dan dengan persentase keberhasilan yaitu 100%.

  4. KESIMPULAN

  Berdasarkan perancangan, implementasi, pengujian, dan analisis yang telah dilakukan, maka penulis menyimpulkan: 1.

  Protokol MQTT-SN dapat diimplemen- tasikan pada node yang menggunakan modul komunikasi NRF24L01 dan ESP8266 dengan bantuan library RF24.

  2. Client mampu mengenali ID gateway dengan cara menerapkan mekanisme

  discovery pada protokol MQTT-SN, yaitu Gambar 17 Tampilan LCD saat client mem-

  mengirim pesan searchGW secara

  client publish data broadcast dan gateway membalas dengan

  pesan GWinfo yang terdapat ID miliknya pada pesan tersebut, selain itu client juga mampu mengenali lebih dari 1 gateway secara bersamaan untuk keperluan backup jika gateway tersebut down agar bisa langsung terkoneksi ke gateway lainnya.

  3. Koneksi antara gateway dan client dapat tetap terjaga dengan mekanisme advertise, yaitu gateway akan mengirim pesan

  advertise secara berkala kepada client dan client akan menganggap koneksi terputus

  jika pesan advertise diterima dengan rentang waktu melebihi yang diatur sebelumnya dalam pesan tersebut.

DAFTAR PUSTAKA

  Weiss, B. et al., 2013. A Publish/Subscribe

  Gambar 18 Tampilan daftar data yang berhasil Messaging System For Wireless Sensor diterima oleh subscriber Communication.

  Berikut ini tabel ringkasan hasil percobaan

  A., S. C. & H, T. L., 2007. MQTT for sensor pada pengiriman data dari client sampai ke

  networks (MQTTs) Protocol Specification subscribe r, dari tingkat keberhasilan dan

  V.1.2.

  kesesuaian data yang dikirim dan diterima dapat disajikan dalam tabel 8.

  Avraham, Z., 2013. Building WSN with MQTT, RPI and Arduino.

  Tabel 8 Tabel hasil percobaan publish data oleh client ke broker _{Percobaan ke- Data yang dikirim Data yang diterima Berhasil diterima Data sesuai} Azzahidin, M. A., 2016. Implementasi Wireless _{2 143 143 Ya Ya 1 102 102 Ya Ya} Sensor Network Publisher Menggunakan _{3 142 142 Ya Ya 4 79 79 Ya Ya} Protokol Message Queue Telemetry Transport _{10 6 5 160 160 Ya Ya 7 9 114 114 Ya Ya web enablement. Volume 11. 8 124 124 Ya Ya 32 52 3 32 Ya Ya 52 Ya Ya 3 Ya Ya Bröring, A. et al., 2011. New generation sensor} – Sensor Network (MQTT-SN).

  Govindan, K. & Azad, A. P., 2015. End-to-end Dari data hasil percobaan yang didapat Service Assurance in loT MQTT-SN . Khalil, N., 2014. Wireless Sensors Networks for Internet of Things. Nordic Semiconductor, 2014. Difference between NRF24L01, XBee and RF. s.l., s.n. Prada, M., 2016. Communication with

  Resource-Constrained Devices Through MQTT for Control Education