Mengoptimalkan Pertanian dengan IoT: Analisis Protokol Komunikasi

Mengoptimalkan Pertanian dengan IoT: Analisis Protokol Komunikasi

Kemajuan teknologi telah membawa perubahan signifikan dalam berbagai sektor, termasuk sektor pertanian. Salah satu perkembangan yang paling penting adalah penerapan teknologi Internet of Things (IoT) dalam pertanian presisi. Dalam artikel yang ditulis oleh Hashmi et al. (2024) berjudul *Effects of IoT Communication Protocols for Precision Agriculture in Outdoor Environments*, penulis menyelidiki peran berbagai protokol komunikasi IoT, seperti Wi-Fi, Zigbee, dan LoRaWAN, dalam mengatasi tantangan pertanian luar ruangan. Pertanian presisi bertujuan untuk meningkatkan produktivitas pangan melalui penerapan teknologi yang dapat mengotomatiskan pengumpulan dan analisis data dari lahan pertanian.

Pendekatan ini, yang diharapkan dapat meningkatkan hasil produksi sebesar 50% pada tahun 2050 (Hashmi et al., 2024), semakin relevan dengan meningkatnya populasi global yang menuntut peningkatan produksi pangan. Namun, untuk mencapai efisiensi maksimal, teknologi IoT memerlukan infrastruktur komunikasi yang andal dan sesuai dengan kebutuhan operasional di lapangan. Tantangan utamanya adalah memilih protokol komunikasi yang dapat berfungsi optimal dalam berbagai kondisi lingkungan, seperti keterbatasan daya dan adanya hambatan fisik di lapangan.

Hashmi et al. (2024) melakukan serangkaian eksperimen di lahan seluas satu acre untuk menganalisis performa ketiga protokol komunikasi tersebut dalam lingkungan pertanian luar ruangan. Dengan melihat aspek penting seperti cakupan jangkauan, konsumsi daya, dan kecepatan transmisi data, penelitian ini memberikan wawasan yang berharga bagi petani dan pemangku kepentingan untuk memilih teknologi komunikasi yang tepat. Selain itu, penelitian ini juga menyajikan metode pemulihan data yang dapat digunakan untuk meminimalkan risiko kehilangan data dalam sistem IoT.

*****

Dalam penelitiannya, Hashmi et al. (2024) membandingkan tiga protokol komunikasi utama yang digunakan dalam pertanian presisi: Wi-Fi, Zigbee, dan LoRaWAN. Ketiga protokol ini memiliki karakteristik yang berbeda, yang mempengaruhi kinerja mereka dalam lingkungan luar ruangan. Wi-Fi, misalnya, dikenal dengan kecepatannya yang tinggi namun memiliki kelemahan dalam hal konsumsi daya yang besar. Dalam pengujian, Wi-Fi menunjukkan kemampuan terbaik dalam hal akurasi dan cakupan transmisi data, dengan tingkat kehilangan paket yang minimal, yaitu 4 paket per 24 jam ketika terdapat hambatan seperti pohon dan semak-semak di lapangan.

Zigbee, di sisi lain, menawarkan konsumsi daya yang lebih rendah dan cocok untuk area dengan cakupan yang terbatas. Protokol ini memiliki kecepatan transmisi 250 kbps dan mampu menjangkau hingga 1,2 kilometer di kondisi ideal tanpa hambatan. Namun, ketika diuji dalam lingkungan dengan hambatan, Zigbee mengalami penurunan performa yang signifikan, dengan peningkatan waktu retransmisi dan konsumsi daya yang lebih tinggi. Zigbee juga menunjukkan bahwa gambar dengan resolusi tinggi sulit untuk dikirim secara efisien karena keterbatasan protokol dalam mendukung format gambar.

LoRaWAN, protokol dengan jangkauan terluas hingga 5 kilometer, menunjukkan kinerja yang baik dalam transmisi data jarak jauh dengan konsumsi daya yang sangat rendah, sehingga cocok untuk area pertanian yang luas dan terpencil. Meski demikian, LoRaWAN memiliki keterbatasan dalam menangani data multimedia seperti gambar dan video. Peneliti menemukan bahwa transmisi gambar dengan resolusi rendah pun membutuhkan waktu hingga 1 menit dengan kemungkinan kehilangan 1 hingga 3 paket data per transmisi.

Dari hasil penelitian, Wi-Fi dinyatakan sebagai protokol paling efisien untuk pertanian presisi yang memerlukan transmisi data multimedia secara real-time. Namun, kekurangannya terletak pada biaya perangkat yang lebih tinggi, yaitu sekitar $50 per unit, dibandingkan dengan Zigbee ($16 per unit) dan LoRaWAN ($5 per unit). Oleh karena itu, meskipun Wi-Fi lebih unggul dalam hal performa, LoRaWAN menjadi pilihan yang lebih ekonomis untuk transmisi data non-multimedia dalam area pertanian luas. Penelitian ini menunjukkan bahwa pilihan protokol komunikasi sangat bergantung pada kebutuhan spesifik aplikasi pertanian yang digunakan, baik dari segi biaya, jangkauan, maupun jenis data yang dikirimkan.

*****

Penelitian Hashmi et al. (2024) memberikan wawasan yang sangat berharga tentang peran penting IoT dalam pertanian presisi, terutama dalam hal memilih protokol komunikasi yang sesuai. Wi-Fi terbukti unggul dalam hal kecepatan dan cakupan, tetapi dengan biaya dan konsumsi daya yang lebih tinggi, sedangkan Zigbee dan LoRaWAN menawarkan solusi yang lebih hemat daya dan biaya, meskipun dengan keterbatasan dalam transmisi data multimedia. Pilihan protokol yang tepat akan sangat bergantung pada kebutuhan spesifik petani, termasuk anggaran, ukuran lahan, dan jenis data yang ingin dipantau.

Dengan semakin meningkatnya permintaan pangan di masa depan, teknologi IoT diperkirakan akan terus memainkan peran kunci dalam membantu petani meningkatkan produktivitas dan efisiensi. Implementasi yang tepat dari teknologi ini, seperti yang diuraikan dalam penelitian ini, dapat membantu mempercepat transformasi pertanian menjadi lebih cerdas dan berkelanjutan. Petani dan pemangku kepentingan lainnya diharapkan dapat menggunakan hasil penelitian ini untuk membuat keputusan yang lebih tepat dalam memilih teknologi komunikasi IoT yang sesuai untuk operasi pertanian mereka.

Referensi :

Hashmi, A. U. H., Mir, G. U., Sattar, K., Ullah, S. S., Alroobaea, R., Iqbal, J., & Hussain, S. (2024). Effects of IoT communication protocols for precision agriculture in outdoor environments. IEEE Access, 12, 46410-46421. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2024.3381522