Вибір протоколів для передачі даних з пристроїв інтернету речей до постачальників хмарних послуг

2023;
: cc. 149 - 159
1
Національний університет «Львівська політехніка», кафедра комп'ютеризованих систем автоматики
2
Національний університет «Львівська політехніка», кафедра комп'ютеризованих систем автоматики

Інтернет речей (IoT) дозволяє створення мереж між пристроями, людьми, додатками та Інтернетом, створюючи нові екосистеми з більш високою продуктивністю, кращою енергоефективністю та більш високою прибутковістю. Вузли в мережах повинні мати здатність спілкуватися та обмінюватися даними. Для цього використовуються протоколи передачі даних, проте вибір конкретного протоколу для конкретного випадку використання не завжди є очевидним. У цій статті наводиться огляд двох існуючих протоколів передачі даних: MQTT та HTTP що пропонуються IoT Core рішеннями хмарними постачальниками AWS і GCP, порівнюється кількість  тарифікованого трафіку, що виробляється кожним протоколом, ефективність витрат на протоколи. Дослідження показало, що в порівнянні з AWS IoT Core, GCP IoT Core є дорожчим для всіх оцінених сценаріїв і не рекомендується для використання. Для сценаріїв з частою передачею даних, найкращим рішенням є використання MQTT-мосту, що надається AWS IoT Core. Якщо кількість підключених пристроїв перевищує 10 млн. з високою частотою передачі даних кожну 1 хвилину, то доцільно розглянути використання самостійного MQTT-брокера або іншого протоколу на основі TCP, наприклад, CoAP. У випадку рідшої передачі даних (кожні 10 хвилин або рідше), HTTP-міст може бути рішенням для кількості до 100 млн пристроїв. В результаті дослідження створено дерево рішень для вибору найкращого протоколу для конкретних випадків використання.

  1. P. Pierleoni, R. Concetti, A. Belli and L. Palma, "Amazon, Google and Microsoft Solutions for IoT: Architectures and a Performance Comparison," in IEEE Access, vol. 8, pp. 5455-5470, 2020, doi: 10.1109/ACCESS.2019.2961511.
  2. B. Wukkadada, K. Wankhede, R. Nambiar and A. Nair, "Comparison with HTTP and MQTT In Internet of Things (IoT)," 2018 International Conference on Inventive Research in Computing Applications (ICIRCA), Coimbatore, India, 2018, pp. 249-253, doi: 10.1109/ICIRCA.2018.8597401.
  3. Yokotani, Tetsuya & Sasaki, Yuya. (2016). Comparison with HTTP and MQTT on required network resources for IoT. pp. 1-6. doi: 10.1109/ICCEREC.2016.7814989.
  4. 4 Ahmed, Muneeb & Akhtar, Mohd. (2021). Smart Home: Application using HTTP and MQTT as Communication Protocols. doi: 10.48550/arXiv.2112.10339
  5. Canek, Rodrigo & Borges, Pedro & Taconet, Chantal. (2022). Analysis of the Impact of Interaction Patterns and IoT Protocols on Energy Consumption of IoT Consumer Applications. doi: 10.1007/978-3-031-16092- 9_9.
  6. S. Misra, A. Mukherjee, A. Roy. “Introduction to IoT”. Cambridge: Cambridge University Press, 2021, pp.1-424, doi: 10.1017/9781108913560
  7. N.M. Shaikh, Y. Ingle. “Application of Restful APIs in IOT”: A Review. Haryana: iJRASET, 2021, pp. 145- 151, doi: 10.22214/ijraset.2021.33013
  8. Atmoko, Rachmad & Riantini, Rona & Hasin, M. (2017). IoT real time data acquisition using MQTT protocol. Journal of Physics: Conference Series. 853.pp. 1-7, doi: 10.1088/1742-6596/853/1/012003.
  9. M. Amadeo, C. Campolo, A. Iera and A. Molinaro, "Information Centric Networking in IoT scenarios: The case of a smart home," 2015 IEEE International Conference on Communications (ICC), London, UK, 2015, pp. 648- 653, doi: 10.1109/ICC.2015.7248395.
  10. E. Longo, A. E. C. Redondi, M. Cesana, A. Arcia-Moret and P. Manzoni, "MQTT-ST: a Spanning Tree Protocol for Distributed MQTT Brokers," ICC 2020 - 2020 IEEE International Conference on Communications (ICC), Dublin, Ireland, 2020, pp. 1-6, doi: 10.1109/ICC40277.2020.9149046.
  11. labbas Alhaj, “Constraint application protocol (CoAP) for the IoT”. – Frankf. Univ. Appl. Sci., 2018, pp. 1-5, doi: 10.13140/RG.2.2.33265.17766