Edge computing semakin menjadi komponen penting dalam proyek Internet of Things (IoT). Edge computing dalam dunia yang semakin mengandalkan data real-time menawarkan cara untuk memproses data lebih dekat ke sumbernya, mengurangi latensi dan mengoptimalkan kinerja sistem.
Edge computing adalah pendekatan komputasi yang memindahkan pemrosesan data dari pusat data atau cloud ke perangkat yang lebih dekat dengan sumber data itu sendiri. Artinya, data diolah di “edge” atau tepi jaringan, yaitu tempat dimana data dihasilkan, seperti sensor, perangkat IoT atau peralatan di lapangan. Edge computing yang memproses data lebih dekat ke sumbernya dapat mengurangi latensi, mempercepat respons dan mengurangi beban lalu lintas data ke pusat data atau cloud.
Arsitektur Edge Computing dalam Proyek IoT
Edge computing dalam proyek IoT memiliki arsitektur khusus yang dirancang untuk memproses data di titik yang lebih dekat ke perangkat atau sensor, dengan tujuan mengurangi latensi, menghemat bandwidth dan meningkatkan keamanan. Berikut ini komponen utama serta arsitektur berlapis yang menjelaskan bagaimana data diolah dalam sistem edge computing:
1. Komponen Utama Edge Computing
- Perangkat Edge
Perangkat ini terhubung langsung dengan sensor atau perangkat IoT lainnya. Tugas utamanya adalah mengumpulkan, menyaring, dan melakukan pemrosesan awal data sebelum mengirimkan hasilnya ke lapisan yang lebih tinggi (gateway atau cloud). Contoh perangkat edge termasuk kamera pengawas, sensor, atau alat yang dilengkapi dengan prosesor kecil.
- Gateway IoT
Gateway berfungsi sebagai penghubung antara perangkat edge dan cloud atau pusat data mikro. Selain mengumpulkan data dari beberapa perangkat edge, gateway juga dapat melakukan pemrosesan data tambahan dan manajemen keamanan. Gateway sering memiliki kemampuan komputasi yang lebih tinggi dibandingkan perangkat edge, memungkinkan pemrosesan dan agregasi data sebelum diteruskan ke cloud.
- Pusat Data Mikro (Micro Data Center)
Pusat data mikro adalah versi miniatur dari pusat data yang ditempatkan lebih dekat ke lokasi perangkat edge. Pusat data mikro dapat menjalankan proses komputasi yang lebih kompleks, mengelola penyimpanan data sementara dan bahkan melakukan pemrosesan data lanjutan jika dibutuhkan. Pusat data mikro membantu mengurangi ketergantungan pada pusat data utama atau cloud dengan menyediakan kapasitas komputasi di lokasi yang lebih dekat.
2. Jenis Perangkat Edge
- Router Pintar
Router pintar tidak hanya menyediakan koneksi jaringan, tetapi juga memiliki kemampuan pemrosesan data ringan. Router ini dapat melakukan routing data sekaligus melakukan pemrosesan sederhana, cocok untuk lingkungan IoT rumah pintar dan kantor.
- Microcontroller (MCU)
Contoh MCU yang populer dalam IoT adalah ESP32 dan Raspberry Pi. ESP32 adalah microcontroller yang hemat daya dengan kemampuan Wi-Fi dan Bluetooth, sehingga ideal untuk perangkat IoT yang membutuhkan koneksi nirkabel. Raspberry Pi, yang sedikit lebih kuat daripada ESP32, sering digunakan untuk aplikasi yang memerlukan kemampuan komputasi yang lebih tinggi, seperti pemrosesan gambar atau kontrol otomatisasi yang lebih kompleks.
- Gateway Edge
Perangkat gateway ini memiliki peran penghubung sekaligus pengolah data. Gateway edge sering kali dilengkapi dengan CPU yang lebih kuat, RAM yang lebih besar, dan kemampuan untuk menjalankan algoritma analitik sederhana. Contoh gateway edge bisa berupa komputer mini, seperti Raspberry Pi dalam konfigurasi yang lebih canggih, atau perangkat khusus yang dibuat untuk mengelola lalu lintas data dari beberapa perangkat edge sekaligus.
3. Arsitektur Layered IoT dengan Edge Computing
Dalam arsitektur berlapis (layered architecture) IoT dengan edge computing, data bergerak dari sensor atau perangkat IoT melalui beberapa lapisan sebelum mencapai cloud, jika diperlukan. Berikut ini gambaran aliran data tersebut:
- Lapisan Sensor IoT
Lapisan terendah dalam arsitektur, tempat data dihasilkan oleh sensor atau perangkat IoT. Sensor ini dapat berupa sensor suhu, tekanan, kamera, atau perangkat lain yang mendeteksi kondisi fisik atau lingkungan. Data mentah yang dihasilkan di lapisan ini dikirimkan ke lapisan edge untuk pemrosesan awal.
- Lapisan Edge Computing
Di lapisan ini, perangkat edge menerima data dari sensor IoT. Pemrosesan awal dilakukan di sini, seperti pemfilteran data, agregasi, atau bahkan analisis cepat. Perangkat edge dapat memutuskan data mana yang perlu segera dikirimkan ke lapisan berikutnya atau cloud, dan data mana yang bisa disimpan atau dibuang jika tidak penting.
- Lapisan Gateway IoT
Data yang telah diproses oleh perangkat edge sering diteruskan ke gateway IoT, yang berfungsi sebagai penghubung antara lapisan edge dan cloud atau pusat data mikro. Gateway juga dapat mengatur keamanan data, mengelola protokol komunikasi, dan menyediakan analisis tambahan.
- Lapisan Cloud
Jika data perlu disimpan dalam jangka panjang atau membutuhkan analisis lebih mendalam, gateway akan mengirimkan data ke cloud. Di cloud, data dapat diolah lebih lanjut, disimpan, dan digunakan untuk analisis data besar (big data) atau kecerdasan buatan (AI). Namun, data yang dikirim ke cloud biasanya sudah diproses terlebih dahulu oleh perangkat edge dan gateway, sehingga mengurangi beban pemrosesan di cloud.
Baca juga : Bagaimana Edge Computing Mendukung Pemrosesan Data IoT Secara Efisien
Langkah - langkah Mengoptimalkan Penggunaan Edge Computing dalam Proyek IoT Anda
1. Evaluasi Kebutuhan Sistem
Sebelum memilih perangkat dan memulai implementasi edge computing, penting untuk memahami kebutuhan proyek IoT Anda. Evaluasi sistem harus mencakup:
- Jenis Data yang Dikumpulkan
Apakah data yang dikumpulkan berupa gambar, suara, atau data sensor sederhana? Setiap jenis data membutuhkan kapasitas pemrosesan yang berbeda.
- Kebutuhan Latensi
Tentukan seberapa cepat sistem harus merespons. Aplikasi yang memerlukan respons real-time, seperti sistem pemantauan kesehatan atau keamanan, memerlukan perangkat dengan kemampuan pemrosesan tinggi di edge.
- Kapasitas Perangkat
Pertimbangkan kapasitas daya, memori, dan prosesor perangkat yang akan digunakan. Jika perangkat IoT memiliki kapasitas daya terbatas, seperti sensor yang beroperasi dengan baterai, pemrosesan harus dioptimalkan agar hemat daya.
2. Pilih Perangkat Edge yang Tepat
Memilih perangkat edge yang sesuai sangat penting untuk memastikan performa optimal dari sistem IoT Anda. Berikut ini beberapa perangkat yang sering digunakan dalam edge computing:
- Raspberry Pi Pico
Raspberry Pi Pico sangat cocok untuk pemrosesan data sederhana dalam aplikasi IoT. Dengan harga terjangkau dan daya rendah, perangkat ini ideal untuk proyek yang membutuhkan beberapa fungsi pemrosesan lokal.
- Arduino
Dengan beragam modul dan kompatibilitas sensor yang luas, Arduino adalah pilihan populer untuk sistem monitoring dan kontrol. Namun, kapasitas pemrosesan data di Arduino lebih terbatas dibandingkan microcontroller yang lebih canggih.
- ESP32
ESP32 dilengkapi dengan kemampuan Wi-Fi dan Bluetooth, membuatnya ideal untuk aplikasi IoT yang membutuhkan konektivitas nirkabel. Selain itu, ESP32 memiliki daya pemrosesan yang cukup kuat untuk melakukan komputasi sederhana dan integrasi algoritma machine learning di perangkat.
3. Integrasikan AI dan Machine Learning di Edge
Salah satu cara mengoptimalkan edge computing adalah dengan menerapkan model machine learning (ML) atau kecerdasan buatan (AI) di perangkat edge. Dengan mengintegrasikan AI di perangkat edge, data dapat dianalisis secara langsung, memungkinkan keputusan cepat tanpa harus mengirim data mentah ke cloud. Contoh penerapan AI di edge:
- Pendeteksian Anomali
Algoritma ML dapat mengenali pola anomali dalam data sensor, misalnya mendeteksi perubahan suhu yang signifikan dalam sistem pemantauan.
- Klasifikasi Gambar dan Suara
Beberapa perangkat edge dapat digunakan untuk aplikasi yang memerlukan pengenalan wajah atau pengenalan suara, seperti kamera keamanan pintar atau perangkat smart home.
- Prediksi Kegagalan
Dalam industri, AI di edge dapat membantu memprediksi kapan mesin atau komponen mungkin mengalami kerusakan berdasarkan data yang diterima dari sensor.
4. Optimalkan Manajemen Data
Tidak semua data yang dikumpulkan dari perangkat IoT perlu dikirim ke cloud. Memproses data penting di edge terlebih dahulu dan hanya mengirimkan hasil analisis atau data yang signifikan dapat menghemat bandwidth dan biaya penyimpanan di cloud. Langkah-langkah untuk manajemen data yang efisien di edge sebagai berikut:
- Penyaringan Data
Identifikasi dan pilih data yang relevan saja. Misalnya, dalam sistem monitoring suhu, hanya perubahan suhu yang signifikan yang perlu dikirim ke cloud.
- Agregasi Data
Jika data berasal dari banyak sensor, agregasikan data ini di edge untuk mengurangi jumlah data yang dikirim ke cloud.
- Kompressi Data
Terapkan algoritma kompresi untuk mengurangi ukuran data, sehingga lebih hemat bandwidth saat harus dikirim ke cloud.
5. Peningkatan Keamanan pada Edge
Keamanan merupakan faktor penting dalam edge computing karena perangkat edge yang tidak terlindungi dapat menjadi celah keamanan bagi keseluruhan sistem. Langkah-langkah pengamanan yang dapat diambil untuk perangkat edge adalah:
- Enkripsi Data
Pastikan data yang diproses dan disimpan di perangkat edge dienkripsi agar tidak mudah diakses oleh pihak yang tidak berwenang.
- Autentikasi dan Otentikasi Multi-faktor (MFA)
Gunakan mekanisme autentikasi yang kuat untuk memastikan bahwa hanya pengguna atau perangkat yang sah yang dapat mengakses perangkat edge.
- Pembatasan Akses Fisik
Sebagai perangkat yang berada di lokasi yang lebih dekat dengan lingkungan fisik, perangkat edge harus dilindungi dari akses fisik yang tidak sah.
- Pembaruan Perangkat Lunak dan Firmware
Pastikan perangkat edge selalu mendapatkan pembaruan perangkat lunak dan firmware terbaru untuk memperbaiki potensi kerentanan keamanan.
Baca juga : Edge Computing dengan Arduino: Meningkatkan Efisiensi Proyek IoT Anda
0 on: "Mengoptimalkan Penggunaan Edge Computing di Proyek IoT Anda"