Nesnelerin interneti uygulama katmanı haberleşme protokollerinin başarım analizi

Abstract

Bu çalışmada nesnelerin internet'i uygulamalarında sıkça kullanılan MQTT, MQTT-SN, CoAP, AMQP, WebSocket, XMPP, DSS, SOAP ve REST haberleşme protokollerinin genel olarak tanımı yapılıp çalışma modellerinden bahsedildikten sonra MQTT, CoAP ve WebSocket protokollerinin deneysel sonuçlar eşliğinde performans analizleri yapılmıştır. Deney düzeneğinde gerçek dünya şartlarını simüle etmek amacıyla istemci olarak sınırlı bir cihaz olan Wemos D1 Uno cihazı kullanılmış ve bu cihazdan sunucu veya aracılara 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024 bayt olarak değişen mesaj yükleri ile her bir yük boyutu değeri için 10000 mesaj gönderilmiştir. Sunucu veya aracı cihaz olarak ise bir dizüstü bilgisayar kullanılmış ve gerekli sunucu yazılımları sıfırdan yazılmıştır. Haberleşme kablosuz bir ağ üzerinden gerçekleştirilmiştir. Deneyler sonucunda bu üç protokolün ortalama mesaj gecikme süresi, iş çıkarma oranı (throughput) ve enerji tüketimi değerlendirilmiştir. Deney çıktıları eşliğinde MQTT, CoAP ve WebSocket hakkında analizler yapılmış ve bu protokoller birbirleriyle özellik ve deney sonuçları açısından karşılaştırılmıştır. Bu çalışmanın sonunda nesnelerin internet'i uygulamalarında kullanılacak haberleşme protokolünün seçimi hakkında tasarımcılara öneriler sunulmuştur.

In this study, MQTT, MQTT-SN, CoAP, AMQP, WebSocket, XMPP, DSS, SOAP and REST communication protocols, which are frequently used in internet of things (IoT) applications, have been defined in general. After mentioning the working models, performance experiments were performed for MQTT, CoAP and WebSocket protocols. To simulate real World conditions, we used Wemos D1 Uno constrained devices as clients to send data with changing in the range of 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024 bytes payload to servers or brokers. And send 10.000 messages in every experiment. We used a laptop as a server or broker and developed necessary applications from scratch. Communication between clients and servers/brokers performed with a mobile WiFi network. We examined average delay, throughput, and energy consumption parameters from the results of experiments. Analysis of MQTT, CoAP and WebSocket were performed with the help of the experimental outputs and these protocols were compared with each other in terms of features and test results. At the end of this study, suggestions were presented to the designers about the communication protocol to be used in IoT.