Review Artikel Jurnal #3 Kota Pintar (Smart City) yang Menggunakan Teknologi Big Data dan Internet of Things

Judul Artikel : An Efficient Framework for Smart City Using Big Data Technologies and Internet of Things

Penulis           : Krishna Kumar Mohbey

Tahun             : 2018

Jurnal             :  Advances in Intelligent Systems and Computing, vol 714, pp 319-328

Download Presentasi

Evolusi komputasi cloud, Internet of Things (IoT) dan big data telah memainkan peran penting dalam perkembangan kota pintar. Untuk melakukan pemrosesan data secara real-time, data yang dikumpulkan dari aplikasi kota pintar memerlukan kerangka kerja yang efisien. Kerangka kerja ini dapat menggabungkan teknologi big data dengan layanan IoT menuju kota pintar. Dalam artikel ini dibahas berbagai teknik komunikasi IoT dengan teknologi big data. Kemudian, sebuah kerangka kerja diusulkan untuk menangani big data yang dihasilkan dari aplikasi kota pintar. Kerangka yang diusulkan terutama berfokus pada masalah yang terkait dengan visi kota pintar untuk pengambilan keputusan secara real-time. Selain itu, makalah ini membahas tentang berbagai prinsip dan kebutuhan kota pintar untuk meningkatkan taraf hidup masyarakat.

KOTA PINTAR

Kota pintar mencakup kawasan perkotaan modern yang meningkatkan taraf hidup masyarakat melalui pemanfaatan teknologi informasi, komunikasi yang efektif, dan pengelolaan data yang tepat. Kota pintar telah meningkatkan taraf hidup warga kota melalui transmisi berbagai bidang kehidupan manusia seperti kesehatan, rumah, energi, transportasi, air, pendidikan, pemerintahan, polusi, dll. Banyak pemerintah telah memulai ide kota pintar di negaranya untuk memenuhi kebutuhan warga. Untuk memenuhi tujuan tersebut, beberapa layanan kota pintar telah diperkenalkan baru-baru ini, termasuk jaringan pintar, transportasi pintar, rumah pintar, perawatan kesehatan pintar, pendidikan pintar, energi pintar, dan mobilitas pintar, dan begitu seterusnya.

Saat ini, manajemen kota pintar terutama bergantung pada kemajuan infrastruktur fisik dan komunikasi yang efisien untuk pengambilan keputusan secara real-time. Komunikasi antara berbagai aplikasi kota pintar dimungkinkan melalui IoT. Dengan teknologi IoT, berbagai objek dari berbagai aplikasi dihubungkan dengan cara yang tepat untuk meningkatkan kualitas komunikasi dan ketersediaan data secara real-time. Tujuan dari kota pintar adalah memberikan informasi berkelanjutan untuk membuat keputusan real-time, yang akan membantu warga kota tersebut. Untuk mengembangkan kota pintar semacam itu, perlu diterapkan beberapa perangkat IoT di tempat yang berbeda untuk layanan yang berbeda. Perangkat IoT digunakan untuk membuat sistem cerdas untuk kota pintar yang meliputi rumah, lalu lintas, transportasi, pendidikan, dll. 

PERAN TEKNOLOGI INFORMASI INTERNET OF THINGS DALAM KOTA PINTAR

Komunikasi yang efektif diperlukan untuk membuat kota menjadi cerdas. Komunikasi ini dimungkinkan dengan menghubungkan berbagai peralatan untuk mengumpulkan data real-time. Peralatan ini termasuk perangkat rumah pintar, sensor, smartphone, laptop, dll. Komunikasi harus mampu mentransfer data yang dikumpulkan secara real-time.

Teknologi informasi IoT yang bermanfaat bagi kota pintar diantaranya :

1. WSN (Wireless Sensor Network)

Jaringan sensor nirkabel (WSN) digunakan untuk menghubungkan berbagai perangkat terdistribusi dan independen. Ia bekerja pada sirkuit terintegrasi daya rendah dan teknologi nirkabel untuk menghubungkan perangkat. Ia mampu memantau kondisi fisik serta lingkungan secara real-time menuju layanan kota pintar. Ini dapat memonitor suhu, cahaya, kelembaban, tekanan, dll. Selain itu, transceiver radio digunakan di WSN untuk mengirim dan menerima sinyal melalui teknologi nirkabel.

2. RFID (Radio Frequency Identification)

Identifikasi frekuensi radio (RFID) adalah teknologi yang menggunakan kopling elektromagnetik di frekuensi radio untuk mengidentifikasi suatu objek secara unik. Teknologi ini berguna untuk aplikasi kota pintar serta komunikasi perangkat IoT karena mampu mengidentifikasi objek apa pun. Dapat digunakan dengan segala jenis objek seperti orang, mobil, hewan, pakaian, dan sebagainya. Selain itu, untuk menjadikan kota lebih cerdas dapat diterapkan di sekolah, rumah sakit, perpustakaan, lingkungan, dan tempat lain.

3. LTE, 4G dan 5G

Teknologi long-term evolution (LTE) digunakan untuk menghubungkan berbagai perangkat dengan jaringan nirkabel 4G. Ini mendukung data hybrid dan komunikasi suara. Teknik ini adalah skema efisien yang mendukung transfer data tinggi. Dengan teknik ini, banyak pengguna dapat berbagi saluran yang sama. Selain itu, 5G mendukung bandwidth tinggi hingga 10 Gbit / s.

4. Wi-Fi

Kota pintar sepenuhnya terhubung dengan komunikasi nirkabel karena cepat, fleksibel, dan aman. Ini memiliki berbagai fitur seperti biaya rendah, peningkatan jaringan dinamis, dan penyebaran yang mudah. Ini merupakan pengganti dari jaringan kabel dan menyediakan fasilitas untuk mengakses internet dengan kecepatan broadband.

5. ZigBee

ZigBee adalah teknologi komunikasi nirkabel dan umumnya digunakan untuk komunikasi jarak pendek antar perangkat. Ini mampu untuk konsumsi daya yang andal, kuat, aman, dan rendah. Dalam layanan kota pintar, ini banyak digunakan di rumah pintar untuk menghubungkan perangkat, dalam pencahayaan pintar.

6. Bluetooth

Komunikasi jarak pendek dimungkinkan melalui Bluetooth yang menggunakan sistem radio nirkabel. Ini menggantikan kabel untuk periferal komputer seperti keyboard, mouse, printer, joystick, dan sebagainya. Karena konsumsi daya yang rendah, ini berguna untuk mengkomunikasikan berbagai objek kota pintar.

PERAN TEKNOLOGI BIG DATA DALAM KOTA PINTAR

Karena peningkatan pesat dalam teknologi IoT menuju aplikasi kota pintar, data menghasilkan volume tinggi setiap detik. Data ini dihasilkan dalam bentuk volume, kecepatan dan variasi yang tinggi. Data yang dikumpulkan ini berguna untuk peningkatan kota pintar karena menggambarkan nilai dan karakteristik sebenarnya dari aplikasi kota pintar.

Layanan kota pintar menghasilkan data dalam jumlah besar setiap hari karena pengumpulan data real-time. Untuk menyimpan, mengelola, dan memproses, data ini membutuhkan teknologi canggih untuk pemrosesan data yang efisien. Teknologi big data menyediakan berbagai alat dan metode yang mampu berkolaborasi dengan berbagai layanan dan meningkatkan standar kota pintar. Teknologi ini juga mampu menganalisis data dan memprediksi keputusan menuju peningkatan kota pintar.

Peran big data dalam tiap layanan kota pintar yaitu:

1. Rumah Pintar

Rumah pintar adalah layanan penting kota pintar di mana berbagai objek dihubungkan melalui sensor IoT dan dikendalikan oleh smartphone atau perangkat komputasi lainnya. Objek rumah mengumpulkan data dari berbagai sumber dengan sensor, kamera, Wi-Fi, Bluetooth, dan sebagainya. Transfer data yang dikumpulkan ke unit penyimpanan untuk diproses lebih lanjut .

2. Perawatan Kesehatan Pintar

Sistem perawatan kesehatan pintar mengelola data elektronik terkait kesehatan. Di kota pintar, berbagai pusat perawatan kesehatan terhubung melalui sensor dan perangkat IoT untuk menyediakan komunikasi antara rumah sakit, pasien, dokter, dan mesin diagnosis. Ini mencakup layanan medis online seperti janji temu online, penyimpanan catatan digital, layanan rumah jarak jauh, sistem alarm, dan pemantauan pasien jarak jauh.

3. Transportasi Pintar

Tujuan transportasi pintar adalah untuk meminimalkan kemacetan lalu lintas. Jumlah kecelakaan dapat dikurangi dengan menyediakan rute alternatif ke kendaraan. Dengan penggunaan berbagai sensor IoT, kamera, kendaraan pintar, dan transportasi teknik RFID dapat menjadi efektif. Sistem ini mampu memprediksi pola lalu lintas real-time yang berguna untuk lalu lintas yang aman dan terjamin.

4. Jaringan Pintar

Sistem ini menggunakan pengukur canggih, pembaca, dan jaringan komunikasi untuk memahami permintaan dan konsumsi daya secara real-time. Dalam jaringan pintar, pemantauan real-time dapat dicapai melalui kendali jarak jauh berbasis komputer. Pengontrol ini digunakan antara produsen listrik dan konsumen untuk meningkatkan efisiensi.

5. Pemerintahan Pintar

Pemerintah dapat dengan mudah menganalisis berbagai hasil menggunakan teknologi big data yang bermanfaat bagi warga kota pintar. Teknik big data dapat membantu pemerintah dalam membuat kebijakan, mengimplementasikan, dan memantau secara real-time.

MENGELOLA BIG DATA DENGAN KOMPUTASI CLOUD

Big data dihasilkan dari berbagai sumber seperti ponsel, kamera, GPS, media sosial, sensor, komputer, dan lain sebagainya. Big data yang dikumpulkan dari berbagai sumber sebagian besar termasuk fitur tidak terstruktur oleh karena itu, penyimpanan dan pemrosesan data yang efisien menjadi tugas yang menantang untuk mengelolanya. Manajemen yang tepat dan analisis data yang efektif adalah tugas utama untuk kesuksesan kota pintar. Salah satu solusi yang mungkin untuk manajemen big data adalah dengan mengkolaborasikan layanan cloud dengan IoT.

Karena jenis layanan yang berbeda dan penyimpanan data dalam jumlah besar, diperlukan model komputasi cloud. Ini menyediakan fasilitas untuk menghubungkan banyak perangkat atau cluster secara real-time. Model komputasi cloud mampu menangani tugas komputasi yang kompleks dan berskala besar. Layanan komputasi cloud mencakup platform sebagai layanan (PaaS), perangkat lunak sebagai layanan (SaaS), dan infrastruktur sebagai layanan (IaaS). Komputasi cloud juga menyediakan layanan berbeda yang dapat digunakan untuk mengelola data.

KERANGKA KERJA UNTUK KOTA PINTAR

Penyimpanan dan pemrosesan data real-time adalah tugas terbesar di kota pintar. Ini juga mencakup arsitektur streaming dan komunikasi tanpa batas antara berbagai sensor dalam layanan kota pintar. Banyak penelitian sedang menuju ke arah ini, tetapi masih membutuhkan kerangka kerja yang efisien untuk meningkatkan efisiensi dan pemrosesan pada lingkungan real-time

Layanan kota pintar menghasilkan data secara terus menerus dalam format yang berbeda. Mengelola jenis data seperti pendekatan dan teknik yang ada tidak cukup karena kecepatan pemrosesan yang terbatas dan kemampuan penyimpanan yang terbatas. Untuk mengatasi masalah ini, perlu dikembangkan framework yang efisien dengan bantuan teknologi big data. 

Kerangka kerja ini dibagi menjadi beberapa lapisan, di mana setiap lapisan bertanggung jawab atas tugas tertentu.

Lapisan pertama bertanggung jawab untuk komunikasi dan pembuatan data. Ini terdiri dari berbagai objek dan perangkat yang disematkan IoT di kota pintar. Perangkat ini menghasilkan data heterogen dalam jumlah besar. 

Lapisan kedua bertanggung jawab untuk mengumpulkan dan menyimpan data dalam lingkungan terdistribusi setelah menerapkan pra-pemrosesan. Data yang dihasilkan disimpan dengan bantuan teknologi big data seperti Google cloud, Microsoft Azure, Amazon, dan sebagainya. 

Pada lapisan ketiga, data yang disimpan akan diproses sesuai dengan kueri yang diberikan menggunakan teknik big data seperti kerangka kerja MapReduce. MapReduce adalah model pemrosesan tinggi untuk pemrosesan terdistribusi dan paralel. Itu membuat berbagai kelompok data untuk diproses. 

Lapisan analisis adalah lapisan terakhir yang menyediakan fasilitas untuk berinteraksi langsung dengan orang dan perangkat untuk mengambil keputusan secara real-time. Hasil analisis dapat digunakan untuk prediksi, pembuatan laporan, dan rekomendasi untuk kota pintar.