Tren Riset LoRa

 

Oleh ;  Mochammad Haldi Widianto

 

Wireless Sensor Networks (WSN) telah berkembang dengan pesat dalam beberapa tahun terakhir dan juga menjadi salah satu fokus utama penelitian dalam teknologi nirkabel. Perkembangan pesat ini telah difasilitasi oleh evolusi miniaturisasi elektronik, pertumbuhan kinerja, teknologi nirkabel, efisiensi energi, dan pengembangan protokol. Sensor yang mengumpulkan informasi lingkungan dari sekitar telah dibuat miniatur berkat kinerja cepat, pengoptimalan, dan teknologi miniaturisasi perangkat keras. Perkembangan teknologi komunikasi nirkabel baru dan penurunan harga telah memungkinkan penggunaan baru untuk perangkat jaringan sensor nirkabel.

Kajian ini merupakan bagian dari rangkaian penelitian WSN. Studi lain sebelumnya berfokus pada topik yang berbeda di bawah WSN. Studi saat ini dilakukan atas kerja sama antara Tampere University of Technology di Finlandia dan Keio University di Jepang. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengkaji kajian LoRa.

Pada dasarnya untuk konsep dari industry 4.0 atau society 5.0 adalah membuat segala sesuatu berjalan secara otomatis, dan saling terintegrasi antara satu entitas (alat komunikasi, tools, mesin-mesin) sehingga membuat proses bisnis menjadi sangat efisien dan efektif. Hal ini memunculkan masalah baru, di mana data yang dihasilkan dari interaksi antar beberapa entitas tadi menjadi sangatlah besar dan beragam. Diperlukan banyak sekali peneliti yang ahli mengolah data berukuran raksasa ini, dan tentunya bisa menginterpretasikan informasi yang tersimpan di dalamnya (insights). Oleh karena itu, mulailah data science menjadi sebuah topik yang terus diperbincangkan dan dipelajari oleh banyak orang.

Studi ini memperkenalkan satu teknologi Jaringan Area Lebar Daya Rendah (LPWAN) – LoRa. Teknologi ini merupakan teknologi yang sedang naik daun untuk transfer data dalam mengimplementasikan solusi jaringan sensor untuk pengumpulan dan transmisi data sensor dari titik akhir ke stasiun pangkalan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui penggunaan teknologi baru ini dengan memetakan keadaan seni saat ini dalam penggunaan LoRa. Selama penelitian ini, kami pertama kali mendefinisikan pertanyaan penelitian yang ingin kami selesaikan. Karenanya, kami mencari jawaban atas pertanyaan penelitian berikut:

RQ1: Bagaimana mengkategorikan makalah penelitian LoRa?

RQ2: Apa tren aplikasi di LoRa?

Untuk menjawab pertanyaan tersebut, peneliti melakukan studi literatur yang komprehensif. Peneliti menggunakan pendekatan Systematic Literature Review (SLR) untuk mengumpulkan studi utama mengenai ruang lingkup penelitian ini. Tahap utama adalah untuk mengklasifikasikan makalah dan studi utama yang dipilih kemudian dianalisis dan dikategorikan menggunakan metode analisis isi. Hasil klasifikasi terdiri dari lima kategori utama: Analisis, survei dan diskusi faktual, Kinerja dan evaluasi teknis, Penerapan nyata dengan prototipe, Simulasi, dan akhirnya Aplikasi.

 

LoRaWAN memastikan kecepatan data dari 0,3 kbps hingga 50 kbps, yang dianggap dapat diterima untuk mentransmisikan data sensor waktu nyata di IoT, Machine-to-Machine (M2M), kota pintar, dan aplikasi industri. Namun, transmisi data gambar waktu nyata, atau apa pun yang membutuhkan bandwidth tinggi, yang mungkin tidak cocok di jaringan LoRa. Kecepatan data yang rendah ini memastikan konsumsi daya yang rendah dari perangkat, oleh karena itu memungkinkan penggunaan baterai untuk menerapkannya. Perangkat node tepi dapat dikonfigurasi dengan berbagai fitur. LoRaWAN mendefinisikan tiga kelas perangkat. Kelas perangkat ini dapat menegosiasikan latensi komunikasi downlink jaringan versus masa pakai baterai. Kelas-kelas ini ditunjukkan pada Gambar. 2 dan, tergantung pada kebutuhan aplikasi, kelas A, B, atau C dapat dipilih.

Perangkat bertenaga baterai di “Kelas A” ditujukan untuk perangkat berdaya rendah seperti sensor. Ini adalah kelas yang paling hemat energi tetapi memiliki waktu latensi terbesar. Ini juga termasuk perangkat yang tidak perlu mengirimkan data sepanjang waktu. Semua perangkat yang mendukung LoRaWAN harus mendukung fungsionalitas kelas ini.

Gambar 1. Protokol komunikasi dan arsitektur sistem LoRaWAN

Gambar 2. Protokol komunikasi dan arsitektur sistem LoRaWAN

Kelas B difokuskan pada perangkat bertenaga baterai, seperti aktuator dan sensor. Ini hemat energi tetapi dengan downlink yang dikendalikan latensi. Komunikasi ditempatkan, disinkronkan dengan data eksternal, yang memungkinkan server mengetahui saat perangkat mendengarkan.

Kelas C digunakan oleh perangkat ujung dua arah dengan slot penerimaan maksimal. Perangkat akhir Kelas C hampir terus menerus membuka jendela penerima, yang hanya ditutup saat transmisi. Perangkat ini harus digunakan dengan sumber daya eksternal, mampu mendengarkan antarmuka udara sepanjang waktu, tidak mencatat latensi selama mode terima atau transmisi.

Keamanan protokol jaringan LoRaWAN didasarkan pada IEEE 802.15.4, dan juga diperluas dengan menggunakan dua kunci sesi: kunci sesi jaringan dan kunci sesi aplikasi. Setiap perangkat simpul tepi LoRaWAN juga memiliki kunci AES 128-bitnya sendiri, yang dikenal sebagai AppKey

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengevaluasi keadaan terkini dalam penggunaan teknologi berbasis LoRa. Analisis ini didasarkan pada kumpulan studi terkait LoRa. Jumlah penelitiannya besar, dan ukuran penelitian ini terbatas. Namun, kesimpulannya adalah kumpulan studi ini memiliki potensi analisis yang lebih komprehensif. Studi ini menunjukkan bahwa ada perbedaan cara yang signifikan untuk memanfaatkan teknologi LoRa.

Beberapa studi menunjukkan bahwa masih terdapat permasalahan seputar aspek keamanan praktis dalam penggunaan LoRa. Beberapa studi juga mensimulasikan batasan jumlah node LoRa. Mereka menunjukkan bahwa satu stasiun pangkalan dapat menangani seribu node tanpa masalah signifikan yang terkait dengan keandalan, seperti tabrakan.

Dalam Penelitian survei ini, kami menyajikan tinjauan komprehensif tentang tren terbaru dalam penelitian dan aplikasi praktis teknologi LoRa. Peneliti secara sistematis meninjau makalah penelitian terbaru yang terkait dengan LoRa yang mencakup berbagai tema penelitian, tujuan, dan metodologi dan mengusulkan metode baru untuk mengklasifikasikan makalah penelitian ke dalam beberapa kategori.

Berdasarkan jumlah publikasi di setiap kategori, penelitian ini dapat melihat bahwa kinerja LoRa dan evaluasi teknis, serta penerapan nyata melalui implementasi prototipe dan eksperimen dengan teknologi LoRa. Dapat dikatakan bahwa saat ini penelitian tentang evaluasi teknis dan penerapan nyata LoRa merupakan trend penelitian yang sedang hangat. Hal ini mungkin disebabkan oleh tingginya permintaan implementasi LoRa secara nyata di berbagai proyek IoT. Namun, peneliti juga menyadari pentingnya simulasi / pemodelan / tumpukan jaringan dan penelitian berbasis perangkat lunak yang terkait dengan LoRa. Peneliti berharap penelitian ke arah ini akan mendapatkan lebih banyak perhatian dalam waktu dekat karena penerapan sistem IoT tidak hanya melibatkan jaringan LoRa, tetapi pengembangan sistem end-to-end hingga lapisan aplikasi, melibatkan LoRa sebagai salah satu elemen jaringan utama dalam ekosistem IoT.

 

Reference

  1. Saari, A. Muzaffar bin Baharudin, P. Sillberg, S. Hyrynsalmi and W. Yan, “LoRa – A Survey of Recent Research Trends,” Tampere University of Technology, Pervasive Computing, Pori, Finland, MIPRO 2018, May 21-25, 2018, Opatija Croatia