Apa itu Sistem Operasi IoT?

ACT Communications – Di sektor perusahaan, ada dorongan konstan untuk menemukan cara baru untuk meningkatkan daya saing dan mengkatalisasi pertumbuhan. Hal ini menyebabkan pesatnya ekspansi pasar perangkat Internet of Things (IoT). Saat perusahaan semakin ingin memanfaatkan kekuatan IoT untuk meningkatkan daya saing dan mengkatalisasi pertumbuhan, permintaan akan sistem operasi IoT juga berkembang pesat.

Apa itu Sistem Operasi IoT?

Sistem operasi IoT, atau IoT OS, menyediakan lapisan dasar tempat perangkat IoT dapat berkomunikasi satu sama lain dan jaringan yang lebih besar.

Sederhananya, itu adalah OS perangkat lunak yang memberi daya pada perangkat IoT. Ini memungkinkan perangkat untuk terhubung ke internet dan berinteraksi satu sama lain. Ini juga menyediakan platform untuk mengembangkan aplikasi yang dapat berjalan di perangkat ini.

Mengapa Sistem Operasi IoT Penting

Sistem operasi IoT sangat penting untuk memastikan konektivitas tanpa batas dan komunikasi perangkat IoT. Sistem operasi tradisional, seperti Windows atau iOS, tidak dirancang untuk kebutuhan dan kemampuan khusus perangkat IoT. Sistem operasi tradisional ini seringkali kekurangan dukungan yang diperlukan untuk konsumsi daya yang rendah, memori yang terbatas, dan pemrosesan data yang efisien yang dibutuhkan oleh perangkat IoT.

Menggunakan sistem operasi terpisah yang dirancang khusus untuk perangkat IoT memungkinkan efisiensi dan pengoptimalan maksimum. Ini memungkinkan integrasi dan komunikasi yang lancar antara berbagai jenis perangkat IoT, menciptakan pengalaman yang lebih lancar dan terhubung bagi pengguna. Ini juga memungkinkan perangkat IoT berfungsi secara efektif dengan sumber daya terbatas, seperti daya dan memori yang rendah.

Cara Kerja Sistem Operasi IoT

Sistem operasi IoT dirancang agar ringan dan efisien, sehingga dapat digunakan di berbagai perangkat, mulai dari perangkat yang dapat dikenakan hingga peralatan rumah tangga. Salah satu fitur utama sistem operasi IoT adalah dukungannya untuk pembaruan over-the-air (OTA), yang memungkinkan perangkat diperbarui secara nirkabel tanpa perlu intervensi manual.

Sistem operasi IoT biasanya menawarkan serangkaian layanan inti yang penting untuk perangkat yang terhubung. Layanan ini mencakup penemuan dan manajemen perangkat, keamanan, manajemen data, dan konektivitas.

Penemuan perangkat adalah proses dimana perangkat di jaringan dapat menemukan dan mengidentifikasi satu sama lain. Ini penting karena memungkinkan perangkat untuk terhubung satu sama lain dan berbagi data.

Protokol komunikasi adalah aturan yang mengatur bagaimana perangkat berkomunikasi satu sama lain. Ada banyak jenis protokol komunikasi, tetapi beberapa yang paling umum digunakan dalam jaringan IoT adalah Bluetooth, Zigbee, dan Z-Wave. Konektivitas memungkinkan perangkat untuk berkomunikasi satu sama lain dan dengan sistem back-end.

Keamanan juga menjadi perhatian utama untuk jaringan IoT. Karena jaringan ini terdiri dari perangkat yang saling berhubungan, mereka rentan terhadap serangan. Untuk mengatasi hal ini, sistem operasi IoT perlu memiliki fitur keamanan bawaan yang dapat melindungi data dan mencegah akses tidak sah ke perangkat.

Manajemen data adalah tugas penting lainnya yang harus dapat ditangani oleh sistem operasi IoT. Karena perangkat IoT menghasilkan data dalam jumlah besar, data ini perlu disimpan di suatu tempat, agar nantinya dapat diakses dan dianalisis. Manajemen data juga mencakup tugas-tugas seperti pembersihan data dan agregasi data.

Sistem operasi IoT dirancang agar efisien dalam penggunaan memorinya, karena perangkat IoT seringkali memiliki sumber daya memori yang terbatas. Biasanya, sistem operasi IoT hanya akan menggunakan beberapa ratus kilobyte hingga beberapa megabyte memori akses acak (RAM) dan memori hanya baca (ROM).

Teknik desain yang digunakan oleh sistem operasi IoT

Untuk mengoptimalkan efisiensi dan kinerja, sistem operasi IoT sering menggunakan teknik seperti pemrosesan waktu nyata dan desain modular. Pemrosesan waktu nyata memungkinkan tugas diselesaikan dalam batasan waktu tertentu, sementara desain modular membantu menjaga sistem operasi tetap ringan dengan hanya menyertakan komponen yang diperlukan.

Di bawah ini adalah standar desain umum lainnya.

arsitektur yang paling umum

RTOS monolitik atau mikrokernel (sistem operasi real-time) adalah arsitektur yang paling umum digunakan dalam sistem operasi IoT. Kernel monolitik adalah satu program besar yang berisi semua kode yang diperlukan untuk menjalankan sistem. Mikrokernel adalah program kecil yang hanya berisi kode penting yang diperlukan untuk menjalankan sistem.

Keuntungan menggunakan mikrokernel adalah lebih modular dan lebih mudah untuk di-debug dan diperluas. Kerugiannya adalah ini bisa lebih lambat daripada kernel monolitik karena peningkatan jumlah sakelar konteks yang diperlukan untuk menjalankan tugas yang berbeda.

Penjadwal

Sistem operasi IoT menggunakan penjadwal kooperatif atau preemptive. Penjadwal kooperatif membagi waktu CPU (central processing unit) antar tugas secara merata. Penjadwal preemptive mengalokasikan waktu CPU berdasarkan tingkat prioritas.

Penjadwal preemptive lebih efisien karena memungkinkan tugas dengan prioritas tinggi lebih diutamakan daripada tugas dengan prioritas rendah. Namun, mereka bisa lebih sulit untuk diimplementasikan dengan benar karena kebutuhan sinkronisasi antar tugas.

Model Pemrograman

Tiga model pemrograman yang paling umum digunakan dalam sistem operasi IoT adalah protothreads yang digerakkan oleh peristiwa, multi-threading, dan threading tunggal yang digerakkan oleh peristiwa.

Protothread berbasis peristiwa adalah utas ringan yang diaktifkan oleh peristiwa seperti interupsi atau pesan dari utas lainnya. Multi-threading memungkinkan banyak utas untuk dieksekusi secara bersamaan pada satu prosesor. Utas tunggal yang digerakkan oleh peristiwa hanya membutuhkan satu utas untuk dieksekusi pada satu waktu, tetapi dapat merespons dengan cepat ke peristiwa dengan menangguhkan tugas saat ini dan melanjutkannya nanti.

Kelas perangkat target

Sistem operasi IoT dapat diklasifikasikan ke dalam tiga kategori berdasarkan jenis perangkat yang didukungnya: 0, 1, atau 2. Perangkat Kelas 0 adalah perangkat sederhana dengan sumber daya terbatas, seperti sensor atau aktuator. Perangkat kelas 1 adalah perangkat yang lebih kompleks dengan lebih banyak sumber daya, seperti pengontrol atau gateway. Perangkat Kelas 2 adalah perangkat canggih dengan lebih banyak sumber daya, seperti server atau PC.

Pertimbangan lisensi IoT OS

Peraturan lisensi OS IoT dapat bervariasi tergantung pada aplikasi vertikal. Misalnya, sistem avionik harus mengikuti pedoman DO-178B, sedangkan sistem kontrol industri harus mematuhi standar IEC 61508. Perangkat medis diatur oleh ISO 62304, dan transportasi serta sistem nuklir memiliki persyaratan tambahan untuk kepatuhan IEC SIL3/SIL4. Pengembang IoT OS perlu mengetahui peraturan lisensi yang berbeda ini untuk memastikan produk mereka sesuai.

Contoh Sistem Operasi IoT

Di bawah ini adalah 10 contoh sistem operasi IoT yang populer:

• RTOS inti: Nucleus RTOS oleh Siemens memungkinkan pengembang sistem untuk mengatasi persyaratan kompleks dari desain tersemat yang canggih. Dengan fungsionalitas kaya kernel dan fitur perkakas, Nucleus sangat ideal untuk aplikasi di mana tapak yang dapat diskalakan, konektivitas, keamanan, manajemen daya, dan kinerja deterministik sangat penting.
• TinyOS: TinyOS adalah open-source, sistem operasi berlisensi BSD yang dirancang untuk perangkat nirkabel berdaya rendah, seperti yang digunakan dalam jaringan sensor.
• Amazon FreeRTOS: Amazon FreeRTOS adalah sistem operasi IoT yang aman dan terkelola sepenuhnya yang memungkinkan pengembangan aplikasi yang cepat dan mudah. Ini mencakup dukungan untuk protokol konektivitas, pembaruan melalui udara, dan standar industri seperti TLS 1.2.
• Windows 10 IoT: Sistem operasi Microsoft Windows 10 IoT menawarkan fitur keamanan yang kuat dan mendukung berbagai platform perangkat keras, termasuk prosesor Arm dan papan Raspberry Pi.
• Tizen: Tizen adalah OS sumber terbuka berbasis Linux untuk perangkat, termasuk TV, perangkat yang dapat dikenakan, perangkat seluler, dan lainnya. Ini dikembangkan oleh Linux Foundation dan Samsung.
• Wind River VxWorks: VxWorks adalah sistem operasi real-time yang dirancang untuk digunakan dalam perangkat industri dan tertanam. Ini menawarkan fitur keamanan canggih dan mendukung banyak arsitektur CPU.
• Linux Tertanam: Embedded Linux adalah versi sistem operasi Linux yang dioptimalkan untuk digunakan dalam sistem tertanam, seperti perangkat IoT.
• Catatan: Contiki adalah sistem operasi sumber terbuka yang dirancang khusus untuk perangkat IoT berdaya rendah dan terbatas memori. Ini menawarkan dukungan untuk jaringan IPv6 dan 6LoWPAN.
• Apache Mynewt: Apache Mynewt adalah sistem operasi modular real-time yang dirancang untuk perangkat IoT terbatas sumber daya dengan opsi konektivitas termasuk Bluetooth Hemat Energi dan Wi-Fi.

Pertanyaan yang Sering Diajukan Tentang Sistem Operasi IoT

Bagaimana sistem operasi IoT berbeda dari sistem operasi biasa?

Sistem operasi IoT dioptimalkan untuk digunakan pada perangkat kecil berdaya rendah dengan sumber daya terbatas. Di sisi lain, sistem operasi biasa dirancang untuk berjalan di perangkat yang lebih besar dan lebih bertenaga seperti PC atau server.

Bisakah perangkat IoT menjalankan sistem operasi biasa?

Dalam beberapa kasus, ya. Namun, mungkin tidak berfungsi dengan baik atau memiliki semua fitur yang diperlukan untuk pengoperasian yang efisien dalam skenario IoT.

Bagaimana cara memilih sistem operasi IoT untuk perangkat saya?

Pertimbangkan faktor-faktor seperti kelas perangkat target, persyaratan memori, opsi konektivitas, peraturan kepatuhan industri, dan dukungan yang ditawarkan oleh pengembang OS.

Apakah perangkat IoT memerlukan OS?

Perangkat IoT tidak selalu memerlukan sistem operasi. Beberapa perangkat IoT mungkin menggunakan sistem operasi real-time atau pendekatan bare-metal di mana kode dijalankan langsung pada perangkat keras tanpa OS yang mengintervensi.

Berapa biaya sistem operasi IoT?

Biaya sistem operasi IoT dapat bervariasi tergantung pada beberapa faktor, seperti ukuran penerapan dan fitur yang diperlukan.

Parameter untuk Memilih OS IoT yang Cocok

Saat memilih OS IoT, penting untuk mempertimbangkan faktor-faktor berikut:

• Tapak: Perangkat dibatasi oleh memori, daya, dan persyaratan pemrosesannya, jadi perkirakan OS memiliki overhead yang rendah.
• Skalabilitas: Seiring bertambahnya jumlah perangkat yang terhubung, OS harus mampu menangani permintaan sumber daya dan fungsionalitas yang meningkat.
• Portabilitas: OS harus mendukung beberapa platform perangkat keras untuk memastikan fleksibilitas dalam pemilihan perangkat.
• Modularitas: OS modular memungkinkan penyesuaian dan pembaruan mudah.
• Konektivitas: OS perlu mendukung berbagai protokol komunikasi yang digunakan dalam jaringan IoT.
• Keamanan: OS harus memiliki fitur keamanan dan kepatuhan terhadap peraturan industri.
• Keandalan: OS harus memberikan kinerja deterministik untuk operasi kritis di lingkungan real-time.

Pada akhirnya, penting untuk mempertimbangkan persyaratan proyek Anda dengan hati-hati dan memilih OS IoT yang memenuhi persyaratan tersebut secara efektif sekaligus menyediakan ruang untuk pertumbuhan di masa mendatang.