Comparación de protocolos de comunicación para internet de las cosas (IoT)

La finalidad del presente artículo es contrastar los protocolos de comunicación para Internet de las Cosas (IoT), para esto, se aplica el Estudio de Mapeo Sistemático por medio del cual se realizan búsquedas en plataformas como IEEE Xplore y Scopus, así también con el Método AHP (Proceso Analítico Jerárquico) de esta forma se extraen las características más relevantes como seguridad, calidad de servicio, eficiencia energética, banda ancha y latencia de los protocolos de comunicación (HTTP, MQTT,DDS,XMPP,AMQP y CoAP). Posteriormente se utilizan estos criterios para el Método AHP obteniendo como resultado que el protocolo CoAP ofrece un 26% de seguridad, 24% de latencia, 21% de efectividad energética mayor a los demás protocolos y un 22% y 19% de ancho de banda y calidad de servicio respectivamente, seguido del protocolo MQTT con 24% de seguridad,14% de latencia,14% de efectividad energética,12% de ancho de banda y un 24% de calidad de servicio mayor a los demás protocolos sin dejar de lado a AMQP con 16% de seguridad,17% de latencia,19% de efectividad energética,12 % de ancho de banda y 15% de calidad de servicio, este protocolo a pesar de tener porcentajes aceptables para IoT requiere de más recursos físicos con los que se deben trabajar, tal es el caso de HTTP y MQTT.The purpose of this article is to contrast the communication protocols for the Internet of Things (IoT), for this, the Systematic Mapping Study is applied through which searches are made in platforms such as IEEE Xplore and Scopus, as well as with the AHP Method (Hierarchical Analytical Process) in this way the most relevant characteristics such as security are extracted, quality of service, energy efficiency, broadband and latency of communication protocols (HTTP, MQTT, DDS, XMPP, AMQP and CoAP). Subsequently, these criteria are used for the AHP Method obtaining as a result that the CoAP protocol offers 26% security, 24% latency, 21% of energy effectiveness greater than the other protocols and 22% and 19% of bandwidth and quality of service respectively, followed by the MQTT protocol with 24% security, 14% latency, 14% of energy effectiveness, 12% of bandwidth and 24% of quality of service greater than the other protocols without neglecting AMQP with 16% security, 17% of latency, 19% of energy effectiveness, 12% of bandwidth and 15% of quality of service, this protocol despite having acceptable percentages for IoT requires more physical resources with which to work, such is the case with HTTP and MQTT

Nesnelerin interneti uygulama katmanı haberleşme protokollerinin başarım analizi

06.03.2018 tarihli ve 30352 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan “Yükseköğretim Kanunu İle Bazı Kanun Ve Kanun Hükmünde Kararnamelerde Değişiklik Yapılması Hakkında Kanun” ile 18.06.2018 tarihli “Lisansüstü Tezlerin Elektronik Ortamda Toplanması, Düzenlenmesi ve Erişime Açılmasına İlişkin Yönerge” gereğince tam metin erişime açılmıştır.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