Pengembangan IoT Gateway Terdistribusi Berbasis Kubernetes

Abstrak

Pengelolaan perangkat terdistribusi, seperti IoT gateway yang tersebar di lingkungan lokal dan remote, memerlukan manajemen efisien, terintegrasi, dan adaptif. Kubernetes menawarkan orkestrasi terpusat untuk aplikasi dan layanan pada klaster IoT gateway, termasuk inferensi machine learning di lokasi untuk mengurangi latensi. Namun, Kubernetes memiliki keterbatasan ketika klaster mencakup perangkat di berbagai jaringan, sehingga diperlukan integrasi yang mempertahankan kinerja dan mempermudah administrasi. Penelitian ini mengintegrasikan konektivitas antar IoT gateway menggunakan VPN dengan NAT traversal, untuk mendukung pengelolaan terpusat pada klaster terdistribusi di lingkungan lokal dan remote. Solusi yang dikembangkan mencakup modul konektivitas terdistribusi, manajemen terpusat, serta fault tolerance. Evaluasi dilakukan melalui pengujian fungsional dan performa pada klaster IoT gateway. Hasil pengujian menunjukkan klaster IoT gateway terdistribusi berhasil memenuhi kebutuhan fungsional. Sistem mampu mengelola perangkat secara terpusat, mendukung komunikasi dua arah antar IoT gateway dengan latensi stabil di bawah 1 ms dalam jaringan dan 190 ms antar jaringan, serta menjalankan mekanisme failover dengan downtime 5 detik. Pada pengujian performa, pemrosesan inferensi secara terdistribusi menunjukkan latensi jauh lebih rendah (<0.1 detik) dibandingkan inferensi terpusat yang mencapai lebih dari 10 detik. Namun, throughput antar jaringan dibatasi hingga <20 Mb/s akibat penggunaan relay VPN, dan waktu deployment aplikasi pada jaringan remote mengalami variasi besar (60–800 detik) tergantung pada kondisi jaringan, terutama bandwidth.