Belajar IoT Engineer - Edge Computing

#Pendahuluan

Di episode 8 kita membangun pipeline yang mengirim semua telemetry ke cloud. Di episode ini kita mempertanyakan asumsi itu: apakah semua data harus dikirim ke cloud? Jawabannya: tidak selalu — dan semakin banyak sistem produksi memilih memproses sebagian data di edge, dekat dengan perangkat.

Mengapa edge penting? Tiga alasan utama: latensi (kontrol mesin butuh respons milidetik, bukan detik), bandwidth & biaya (mengirim 1.000 sampel/detik ke cloud mahal), dan ketersediaan (perangkat di lapangan tidak selalu punya internet).

#Kapan Edge dan Kapan Cloud

Aturan praktis dari episode 2 kembali berlaku: proses secara lokal apa yang bisa diselesaikan secara lokal. Edge mengurangi latensi, biaya, dan ketergantungan pada jaringan — sementara cloud tetap menjadi otak untuk agregasi dan keputusan lintas perangkat.

#Arsitektur Edge: Perangkat, Gateway, dan Cloud

Dua tingkat edge yang umum:

Tugas yang cocok dijalankan di edge: filtering (buang data tidak berguna), agregasi (rata-rata per menit), deteksi (event melampaui ambang), buffering (simpan saat offline), dan inference ringan (model TinyML — episode 13).

#Praktik: Filter dan Agregasi di Firmware

Kita ubah firmware dari episode 5: alih-alih mengirim setiap pembacaan, firmware menghitung rata-rata per menit dan hanya mengirim ringkasannya. Ini memangkas traffic 60x jika sensor dibaca tiap detik.

#include <Arduino.h>
#include <WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
 
unsigned long windowStart = 0;
const unsigned long WINDOW_MS = 60000; // agregasi per 1 menit
float sumTemp = 0;
int sampleCount = 0;
 
void accumulateSample(float t) {
    sumTemp += t;
    sampleCount++;
}
 
void publishSummary() {
    if (sampleCount == 0) return;
    float avg = sumTemp / sampleCount;
 
    char payload[64];
    snprintf(payload, sizeof(payload),
             "{\"device\":\"ruang-01\",\"avg_temp\":%.1f,\"samples\":%d}",
             avg, sampleCount);
    mqtt.publish("sensor/ruang-01/summary", payload);
 
    sumTemp = 0;
    sampleCount = 0;
}
 
void loop() {
    mqtt.loop();
    float t = readSensor();          // fungsi baca sensor dari episode 3
    accumulateSample(t);
 
    unsigned long now = millis();
    if (now - windowStart >= WINDOW_MS) {
        windowStart = now;
        publishSummary();
    }
    delay(1000);                     // baca sensor tiap detik
}

Hasilnya: dari 60 pesan per menit menjadi 1 pesan per menit. Payload juga lebih kecil karena hanya membawa rata-rata dan jumlah sampel.

#Mode Offline dan Buffering

Perangkat di lapangan akan kehilangan internet. Firmware produksi wajib punya mode offline: terus bekerja, menyimpan data, dan mengirimnya saat koneksi pulih.

#include <Arduino.h>
#include <LittleFS.h>
 
void storeTelemetry(const char *payload) {
    File f = LittleFS.open("/buffer.txt", FILE_APPEND);
    if (f) {
        f.println(payload);
        f.close();
    }
}
 
void flushBuffer() {
    if (WiFi.status() != WL_CONNECTED) return;
    File f = LittleFS.open("/buffer.txt", FILE_READ);
    while (f.available()) {
        String line = f.readStringUntil('\n');
        mqtt.publish("sensor/ruang-01/buffered", line.c_str());
    }
    f.close();
    LittleFS.remove("/buffer.txt");
}

#Deteksi Event di Edge

Edge juga ideal untuk deteksi event — mengirim notifikasi hanya saat sesuatu penting terjadi, bukan mengirim semua data:

void checkAlarm(float t) {
    static bool alarmActive = false;
    if (t > 45.0f && !alarmActive) {
        alarmActive = true;
        mqtt.publish("alerts/ruang-01", "{\"level\":\"high_temp\",\"temp\":45.2}");
    } else if (t < 40.0f) {
        alarmActive = false; // kembali normal, siapkan alarm berikutnya
    }
}

Pola ini (hysteresis — alarm hanya menyala saat melampaui ambang, mati saat kembali di bawah ambang lebih rendah) mencegah notifikasi berulang di sekitar nilai ambang.

#Kesalahan Umum

1. Mengirim semua data mentah ke cloud — biaya bandwidth dan storage membengkak; ringkas dulu di edge.
2. Edge tanpa buffer offline — data hilang saat internet putus; simpan dan kirim ulang.
3. Timestamp tidak asli saat backfill — data masuk di posisi salah; analitik jadi bias.
4. Semua pemrosesan ditaruh di edge — mengirim 100% beban ke gateway membuat gateway mahal; bagi tugas edge vs cloud sesuai kebutuhan.
5. Alarm tanpa hysteresis — notifikasi spam di sekitar ambang.

#Penutup

Inti yang harus dibawa pulang:

• Edge dipakai untuk latensi, bandwidth, dan ketersediaan offline; cloud untuk agregasi dan analitik.
• Dua tingkat edge: device (filter & agregasi) dan gateway (agregasi multi-perangkat, ML ringan).
• Praktik inti: filtering, agregasi, deteksi event, dan buffering offline.
• Backfill wajib memakai timestamp asli dari perangkat.
• Bagi tugas edge vs cloud berdasarkan kebutuhan, bukan maksimal semua.

Di episode 11 selanjutnya, kita akan mengamankan seluruh perjalanan yang sudah dibangun: IoT security fundamentals — secure boot, TLS, identitas perangkat, dan keamanan update — plus praktik hardening perangkat pertama kalian. Karena perangkat yang tidak aman adalah pintu masuk ke jaringan apa pun!