Panduan Dasar MQTT: Menjelajahi Keunggulan Protokol Pesan Ringan

MQTT: The Standard for IoT Messaging — MQTT

Internet of Things (IoT) semakin berkembang pesat, dan dengan pertumbuhan tersebut, diperlukan protokol komunikasi yang efisien dan ringan untuk menghubungkan berbagai perangkat. Salah satu protokol yang telah menjadi standar industri adalah MQTT (Message Queuing Telemetry Transport). Dalam panduan ini, kita akan menjelajahi dasar-dasar MQTT serta mengungkap keunggulan protokol pesan ringan ini dalam komunikasi IoT.

Apa itu MQTT?

MQTT adalah protokol pesan yang dirancang khusus untuk lingkungan IoT. Protokol ini ringan, sederhana, dan efisien dalam penggunaan sumber daya jaringan. MQTT menggunakan model komunikasi berbasis publish-subscribe, di mana ada broker (server) yang bertindak sebagai perantara antara penerbit (publisher) dan pelanggan (subscriber).

Keunggulan MQTT

1. Keringanan: MQTT dirancang untuk bekerja pada perangkat dengan sumber daya terbatas seperti sensor dan mikrokontroler. Protokol ini membutuhkan sedikit bandwidth dan overhead komunikasi, sehingga cocok untuk perangkat yang memiliki keterbatasan daya, kecepatan, atau kapasitas.
2. Skalabilitas: MQTT dapat dengan mudah diimplementasikan dalam skala yang luas. Dengan model publikasi-langganan yang efisien, MQTT memungkinkan ratusan atau bahkan ribuan perangkat terhubung secara bersamaan dengan menggunakan sumber daya jaringan yang minimum.
3. Kehandalan: MQTT menyediakan mekanisme kualitas layanan (Quality of Service/QoS) yang dapat disesuaikan untuk memastikan pengiriman pesan yang andal. Anda dapat memilih level QoS yang sesuai dengan kebutuhan aplikasi, mulai dari pengiriman sekali (QoS 0) hingga pengiriman setidaknya satu kali (QoS 1) atau pengiriman tepat satu kali (QoS 2).
4. Efisiensi Energi: Karena MQTT dirancang untuk bekerja pada perangkat dengan daya terbatas, protokol ini dapat membantu mengoptimalkan konsumsi energi. Dengan komunikasi yang efisien, perangkat dapat beroperasi lebih lama dengan sumber daya yang terbatas.

Menggunakan MQTT

Untuk menggunakan MQTT, Anda perlu memiliki broker MQTT yang berjalan sebagai server, serta penerbit dan pelanggan yang berinteraksi dengan broker.

• Penerbit (Publisher): Penerbit adalah perangkat atau aplikasi yang mengirimkan pesan ke broker. Penerbit mempublikasikan pesan dengan topik tertentu ke broker.
• Pelanggan (Subscriber): Pelanggan adalah perangkat atau aplikasi yang mendaftar ke broker untuk menerima pesan dengan topik tertentu. Ketika penerbit mempublikasikan pesan dengan topik yang sesuai, pelanggan akan menerima pesan tersebut dari broker.
• Broker: Broker adalah server yang bertindak sebagai perantara antara penerbit dan pelanggan. Broker menerima pesan dari penerbit dan mengirimkannya ke pelanggan yang terdaftar dengan topik yang sesuai.

Contoh Penggunaan MQTT

Misalnya, kita memiliki sebuah rumah pintar yang terhubung dengan berbagai perangkat IoT seperti lampu, kunci pintu, dan sensor suhu. Dengan menggunakan MQTT, kita dapat mengontrol dan memantau perangkat ini dengan mudah.

• Lampu dapat bertindak sebagai penerbit/publisher dan menerbitkan/mem-publish status on/off ke topik “rumah/lampu” .
• Smartphone kita dapat menjadi pelanggan/subscriber yang terdaftar ke topik “rumah/lampu” dan menerima pembaruan status lampu.
• Ketika kita mengirimkan perintah untuk mengubah status lampu, smartphone kita akan mengirim pesan ke topik “rumah/lampu”, dan lampu akan menerima pesan tersebut dari broker MQTT untuk melakukan tindakan yang sesuai.

Dengan menggunakan model publikasi-langganan MQTT, kita dapat dengan mudah menghubungkan perangkat IoT dalam rumah pintar kita dan membuatnya saling berkomunikasi secara efisien.

Perbedaan antara MQTT dan WebSocket

MQTT dan WebSocket adalah dua protokol yang sering digunakan dalam komunikasi real-time dalam lingkungan web dan IoT. Meskipun keduanya dapat digunakan untuk tujuan yang serupa, ada beberapa perbedaan utama di antara keduanya.

1. Model Komunikasi

What is MQTT? — Twilio

• MQTT: MQTT menggunakan model komunikasi berbasis publish-subscribe. Dalam model ini, ada broker yang bertindak sebagai perantara antara penerbit/publisher dan pelanggan/subscriber. Penerbit mempublikasikan pesan dengan topik tertentu, sementara pelanggan mendaftar ke broker untuk menerima pesan dengan topik yang sesuai.

WebSockets in React Apps — Telerik

• WebSocket: WebSocket menggunakan model komunikasi dua arah (bidirectional). Koneksi WebSocket memungkinkan komunikasi real-time full-duplex antara klien dan server. Klien dapat mengirim pesan ke server dan sebaliknya tanpa perlu bergantung pada model publikasi-langganan seperti pada MQTT.

2. Overhead Protokol

• MQTT: MQTT dirancang dengan fokus pada efisiensi dan penggunaan sumber daya yang minimal. Protokol ini memiliki overhead yang rendah dalam penggunaan bandwidth dan konsumsi energi, sehingga sangat cocok untuk perangkat dengan sumber daya terbatas.
• WebSocket: WebSocket menggunakan protokol HTTP sebagai protokol transportnya. Karena itu, ada beberapa overhead tambahan yang terkait dengan format dan header HTTP. Meskipun overhead ini tidak seefisien MQTT, WebSocket masih cukup efisien dalam konteks komunikasi web.

3. Kecepatan dan Latensi

• MQTT: Karena MQTT dirancang untuk efisiensi dan kecepatan, protokol ini memiliki keunggulan dalam hal latensi rendah dan penanganan pesan yang cepat. Ini menjadikannya pilihan yang baik untuk aplikasi yang memerlukan waktu respons yang singkat, seperti monitoring sensor real-time.
• WebSocket: WebSocket juga mampu memberikan komunikasi real-time dengan latensi rendah, tetapi kecepatan tergantung pada kualitas jaringan dan performa server. Dalam beberapa kasus, WebSocket dapat lebih lambat daripada MQTT karena adanya overhead HTTP.

4. Fitur Keamanan

• MQTT: MQTT memiliki beberapa fitur keamanan yang dibangun di dalamnya, termasuk autentikasi, otorisasi, dan enkripsi pesan. Ini memungkinkan penggunaan MQTT dengan tingkat keamanan yang sesuai untuk melindungi integritas dan kerahasiaan data yang dikirimkan.
• WebSocket: WebSocket menggunakan protokol HTTP sebagai basisnya, sehingga keamanannya bergantung pada protokol transport yang digunakan. Untuk meningkatkan keamanan WebSocket, seringkali diperlukan penggunaan lapisan transport aman (SSL/TLS) untuk mengenkripsi koneksi.

Kesimpulan

MQTT adalah protokol pesan ringan yang populer dalam komunikasi IoT. Protokol ini menawarkan keringanan, skalabilitas, kehandalan, dan efisiensi energi yang membuatnya cocok untuk lingkungan IoT dengan sumber daya terbatas. Dengan menggunakan MQTT, kita dapat dengan mudah menghubungkan dan mengontrol perangkat IoT dalam aplikasi seperti rumah pintar, industri, pertanian, dan kesehatan. Menggunakan model publikasi-langganan, MQTT memungkinkan pengiriman pesan yang efisien dan andal antara perangkat yang terhubung dalam jaringan IoT.

MQTT dan WebSocket adalah dua protokol yang sering digunakan dalam komunikasi real-time dalam konteks web dan Internet of Things (IoT). MQTT menggunakan model komunikasi publish-subscribe dan dirancang khusus untuk lingkungan IoT dengan fokus pada keringanan, kecepatan, dan efisiensi energi. Di sisi lain, WebSocket menggunakan model komunikasi dua arah (bidirectional) dan memanfaatkan protokol HTTP sebagai basisnya.

Meskipun keduanya dapat digunakan untuk tujuan yang serupa, MQTT memiliki keunggulan dalam hal latensi rendah, penggunaan sumber daya yang minimal, dan fitur keamanan yang kuat. WebSocket, di sisi lain, menawarkan fleksibilitas dalam komunikasi real-time web dengan dukungan penuh-duplex. Pemilihan antara MQTT dan WebSocket tergantung pada kebutuhan aplikasi dan lingkungan komunikasi yang diinginkan, dengan MQTT lebih cocok untuk komunikasi IoT dan WebSocket lebih cocok untuk komunikasi real-time dua arah dalam aplikasi web.

Selanjutnya saya akan menjelaskan implementasi kami (Xtend Indonesia) terhadap protokol MQTT dan Websocket di live streaming data sensor PDAM Tirtanadi.