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

Abstract

Інтернет речей (IoT) уможливлює побудову мереж між пристроями, людьми, додатками та інтернетом, створюючи нові екосистеми з вищою продуктивністю, енергоефективністю та прибутковістю. Вузли в мережах повинні мати здатність спілкуватися та обмінюватися даними. Для цього використовують протоколи передавання даних, проте вибір певного протоколу для конкретного випадку використання не завжди є очевидним. У статті наведено огляд двох протоколів передавання даних: MQTT та HTTP, що пропонують IoT Core рішення хмарних постачальників AWS і GCP, порівняно кількість тарифікованого трафіку, що виробляє кожен протокол, ефективність витрат на протоколи. Дослідження показало, що порівняно з AWS IoT Core, GCP IoT Core є дорожчим для всіх оцінених сценаріїв і його не рекомендовано використовувати. Для сценаріїв з частим передаванням даних найкращим рішенням є використання MQTT-мосту, що надається AWS IoT Core. Якщо кількість підключених пристроїв перевищує 10 млн з високою частотою передавання даних – кожну 1 хвилину, то доцільно розглянути використання самостійного MQTT-брокера або іншого протоколу на основі TCP, наприклад, CoAP. Якщо дані передають не так часто (кожні 10 хвилин або рідше), HTTP-міст може бути рішенням для кількості до 100 млн пристроїв. У результаті дослідження створено дерево рішень для вибору найкращого протоколу для конкретних випадків використання.

The Internet of Things (IoT) enables the creation of networks between devices, people, applications, and the Internet, creating new ecosystems with higher productivity, better energy efficiency, and higher profitability. Nodes in these networks must have the ability to communicate and exchange data, which requires the use of data transfer protocols. However, choosing the right protocol for a specific use case is not always straightforward. This paper provides an overview of two existing data transfer protocols, MQTT and HTTP, compares the amount of tariffed traffic generated by each protocol, and evaluates the efficiency of protocol costs. The research showed that in comparison to AWS IoT Core, GCP IoT Core is more expensive for all evaluated scenarios and is not recommended for use. For scenarios with frequent data transfer, the best solution is to use the MQTT bridge provided by AWS IoT Core. If the number of connected devices exceeds 10 million with a high frequency of data transmission every 1 minute, it is advisable to consider using a standalone MQTT broker or another TCP-based protocol such as CoAP. In the case of less frequent data transmission (every 10 minutes or less), an HTTP bridge may be a solution for up to 100 million devices. As a result of the research, a decision tree was created to select the best protocol for specific use cases.