Псевдо-сервер MQTT - Виды взаимодействия в Интернете вещей
Недостатки метода локального брокера позволяет убрать еще один способ организации туманных вычислений на основе протокола MQTT - реализовать эмуляцию сервера для каждого узла локальной сети. При этом нет необходимости использовать весь функционал сервера на клиентском узле. Важно лишь обеспечить связь между двумя узлами.
Под псевдо-сервером подразумевается часть программного обеспечения узла, эмулирующая сервер MQTT.
При таком подходе необходимо знать сетевой адрес устройства, к которому мы хотим подключиться. При этом, на уровне приложения, известен только идентификаторMQTT необходимой вещи, а сетевой адрес скрыт. В такой ситуации проблема может быть разрешена при помощи координатора сенсорной сети. При инициализации сети должна создаваться таблица идентификаторов устройств с соответствующими сетевыми адресами всех вещей, входящих в локальную сеть и сохраняться на координаторе. Любой узел сети при необходимости сможет запросить ее у координатора (доступ к координатору есть у каждого узла сети) и выполнить присоединение к псевдо-серверу.
На момент соединения с псевдо-сервером отправитель будет знать точно, что это именно тот узел, которому адресуется информация. Узел 1 будет публиковать информацию на псевдо-сервер, не имея ни одного подписчика, в то время как узел 2 будет принимать ее и передавать в приложение.
Такой способ является простейшей надстройкой над протоколом MQTT. Главной задачей при таком подходе является инкапсуляция реализации псевдо-сервера и осуществление прозрачного обмена между вещами с помощью определенного набора функций. Это решается путем создания некоторой библиотеки для Point-to-Pointсоединений, содержащей в себе эмуляцию сервера MQTTи соединения клиента с ним.
Для организации прозрачной связи между территориально-удаленными вещами при таком подходе необходимо сделать обертку над APIобщения с сервером MQTTи API соединений Point-to-Pointс целью включения алгоритма поиска вещи в локальной сети и автоматической маршрутизации. Поиск вещи в локальной сети будет производиться без особых проблем благодаря таблице устройств, хранимой на координаторе. В случае присутствия вещи в локальной сети, будет использоваться Point-to-PointAPI. В случае отсутствия вещи, будет произведен запрос к глобальному серверу MQTT.
Недостатки такого подхода включают в себя:
Необходимость использования APIдля осуществления прозрачных соединений,
Серверный функционал узлов сети, следствием использования которого является увеличение энергопотребления сети,
Необходимость внесения изменений в протокол MQTT, реализацию серверной и клиентской части.
Достоинства метода:
Нет необходимости использовать отдельное устройство для развертывания брокера,
Взаимодействие может быть осуществлено между любыми двумя близлежащими устройствами без участия посредников,
Более рациональная топология.
Способ псевдо-сервера, несмотря надостоинства, является надстройкой над протоколом MQTT, альтернативой чему может служить доработка протокола с целью поддержки туманных вычислений. Изменение протокола возможно с поддержкой обратной совместимости, однако встраивание такого решения в существующие системы будет непростой задачей.
Выводы
Среди различных методов физической организации Интернета вещей предпочтение отдается методу централизованного сервера, поскольку такой метод переносит нагрузку обработки запросов пользователей с интернет-вещей на централизованный сервер, тем самым разгружая слабый радио-канал связи интернет-вещей, перенося нагрузку на проводные каналы связи между сервером и пользователями,
Предоставляет надежные средства хранения и обработки информации,
Позволяет интернет-вещам взаимодействовать друг с другом и пользоваться облачными вычислениями.
Среди недостатков существующих средств организации метода централизованного сервера можно выделить:
Отсутствие общепринятого стандарта организации Интернета вещей и интерфейсов взаимодействия,
Отсутствие универсального протокола, поддерживающего туманные вычисления и обеспечивающего прозрачную, территориально независимую связь между интернет-вещами.
На практике данный метод используется совместно с протоколомMQTT-наиболее развитое и оптимальное средство в условиях экономии электроэнергии и объема передаваемых данных. Однако протокол MQTTеще не окончательно развит и имеет основную проблему - отсутствие возможности создавать соединения "точка-точка" между двумя узлами одной локальной сети. Это означает невозможность использования технологии туманных вычислений. Однако у этой проблемы есть ряд решений.
Решения проблемы организации локальных межузловых соединений делятся в зависимости от применения. Существуют разные применения для Интернета вещей. В случае необходимости решать задачи, требующие быстрого и частого обмена между узлами сети, более выгодным будет применение способа псевдо-сервера. Однако такой способ является надстройкой над протоколом и нежелателен MQTT, в силу плохой переносимости в будущем на другие системы интернет-вещей.
Более надежным и хорошо применимым к любым существующим системам, основанным на протоколе MQTT, способом является использование локального брокера. Такой метод изменяет лишь структуру сети, добавляя в пользовательское приложение минимум нового функционала. Для использования такого метода в локальных сетях, необходимо:
Использовать протокол IP,
Установить программное обеспечение брокераMQTTна маршрутизаторы и координатор локальной сети,
Установить клиентское ПОMQTT на конечные узлы сети,
Использовать таблицу брокеров для автоматического выбора сервера-брокера.
Рост числа интернет-вещей увеличивает нагрузку на сервер-брокер. Такая проблема решается увеличением числа серверов. Интернет-вещи при этом используют сервер, задержка сигнала до которого минимальна, т. е. ближайший сервер. При этом потребность интернет-вещи в ресурсах сервера может быть точно вычислена, а передаваемые данные минимальны. Интернет-вещь по сравнению с человеком, использует и передает на порядок меньше данных. Все это говорит о неактуальности проблемы нагрузки на сервер-брокер.
В процессе расширения Интернета вещей внутрисетевое взаимодействие будет обеспечивать достаточную производительность при минимальных нагрузках на сеть. Это означает, что необходимо провести исследование методов взаимодействия между интернет-вещами и пользователем и оценить их нагрузку на сетевые ресурсы.
Похожие статьи
-
Использование протокола IP в локальных сетях - Виды взаимодействия в Интернете вещей
Рассмотрим реализацию обеих способов на примере Интернета вещей, основанном на протоколе MQTT, состоящего из локальных сенсорных сетей под управлением...
-
Способы взаимодействия в Интернете вещей - Виды взаимодействия в Интернете вещей
В настоящий момент можно выделить 3 основных способа взаимодействия с интернет-вещами: Прямой доступ, Доступ через шлюз, Доступ через сервер. В случае...
-
Централизованный сервер как метод взаимодействия - Виды взаимодействия в Интернете вещей
Большинство интернет-вещей представляют собой самостоятельные устройства, передающие некоторую информацию в базу данных для последующей обработки и...
-
Брокер локальной сети - Виды взаимодействия в Интернете вещей
Беспроводные сенсорные сети имеют архитектуру, поддерживающую любой вид топологии (звезда, дерево, ячеистая) и предусматривающую наличие координатора -...
-
Введение - Виды взаимодействия в Интернете вещей
Интернет вещь протокол виджет В настоящее время активно развивается такое направление в области информационных технологий, как "Интернет вещей" -...
-
Использование шлюза - Виды взаимодействия в Интернете вещей
В Интернете вещей шлюз используется не только для прямой связи интернет-вещей с пользователем, но и при использовании централизованного сервера. Шлюзы...
-
FogComputingв Интернете вещей - Виды взаимодействия в Интернете вещей
Интернет-вещи могут связываться друг с другом вне зависимости от их территориального расположения. Это означает, что в протоколе прикладного уровня...
-
Интернет вещей представляет собой вычислительную сеть, имеющую Основные узлы - интернет-вещи, Серверы управления интернет-вещами, Пользовательские узлы -...
-
Взаимодействие между интернет-вещами - Виды взаимодействия в Интернете вещей
Концепция Интернета вещей подразумевает не только сбор данных с удаленных и отслеживаемых объектов, не только управление этими объектами, но и обмен...
-
Протокол MQTT - Виды взаимодействия в Интернете вещей
MQTT (MQ Telemetry Transport) - это протокол, поддерживаемый микроброкером Lotus Expeditor. MQTT представляет собой основанный на TCP/IP протокол обмена...
-
С эксплуатационной точки зрения удобно рассматривать то, как устройства в IoT соединяются и "общаются" друг с другом, говоря о технических моделях...
-
Домашнее использование чаще всего представляет из себя набор сенсоров, собирающих информацию об индивидах, которые напрямую владеют этой сетью. Это могут...
-
Проблема безопасности С подключением все большего количества устройств к интернету возникает больше возможных уязвимостей с точки зрения безопасности....
-
История и основные парадигмы Следующий виток развития информационных технологий находится вне области настольных компьютеров. В парадигме Интернета Вещей...
-
На текущий момент AMQP 1.0 официально поддерживается всеми сервисами Azure, которые являются частью шлюза соединения. Microsoft сориентировался на этом...
-
Разработка интеграционных платформ началась одновременно с исследованием и развитием Интернета Вещей. Это происходило по той причине, что сама концепция...
-
Для определения наиболее актуальных функциональных требований необходимо полностью рассмотреть предлагаемые в научном сообществе решения по...
-
Предметная область IoT (Интернет вещей) - это сеть физических объектов - устройств, транспортных средств, зданий и других вещей со встроенной...
-
При начале разработки после выбора технологического стэка необходимо определить сущности, с набором свойств, которые будут использоваться при дальнейшей...
-
Одним из самых важных начальных этапов при разработке ПО является выбор технологического стека, с помощью которого будет происходить разработка продукта....
-
Для реализации вышеописанных пользовательских историй опишем функциональные требования, на которые будет опираться процесс разработки. Во-первых, самый...
-
С целью выбора платформы для внедрения программного модуля необходимо сравнить интеграционные платформы Интернета вещей с помощью определенных критериев....
-
В рамках работы над разработкой модуля программируемых сценариев взаимодействия была подробно изучена и описана предметная область Интернета Вещей, ее...
-
В программе присутствуют следующие основные модули: - PlatformManager - DeviceManager - ScenariosManager - ScenarioEngine - ExportManager - ImportManager...
-
Несмотря на то, что к IoT Hub можно подключиться напрямую, используя протоколы HTTP или AMQP), Microsoft также предоставляет разные SDK для разных языков...
-
Соединение устройств и IoT Hub основано на TLS (Transport Layer Securiy, безопасность транспортного уровня). Таким образом все сообщения, посылаемые по...
-
Существуют различные методы формирования и дальнейшего представления пользовательских требований в визуальном или текстовом виде. Проанализировав...
-
Строгое определение протокола выглядит как формализованный набор правил, используемый ПК для коммуникаций. Из-за сложности коммуникаций между системами и...
-
Разработка требований к программному модулю При разработке программного модуля следует опираться на требования и спецификации, определенные для...
-
IoT Hub новый сервис, предоставляемый в рамках набора сервисов Azure. Этот сервис предоставляет двустороннее взаимодействие между устройствами и облачной...
-
Основным, с точки зрения пользователя, является прикладной уровень. Этот уровень обеспечивает выполнение прикладных процессов пользователей. Наряду с...
-
Как отмечалось ранее, единственным базовым протоколом семейства TCP/IP, в котором изначально предусмотрена функция обеспечения безопасности соединения и...
-
Сетевыми протоколами называют протоколы первого и второго уровней, определяющих архитектуру локальной сети, в том числе ее топологию, передающую среду,...
-
Построение сетей, Альтернативы - Многопротокольная коммутация по меткам
Технология MPLS используется для построения IP-сетей. На практике MPLS используется для передачи трафика IP и Ethernet. Основными областями применения...
-
В деятельности крупных фирм (в особенности транснациональных корпораций, представляющих собой комплексы большого числа взаимосвязанных и...
-
Для оценки качества системы JIRA будем использовать набор критериев, предлагаемых ГОСТ Р ИСО/МЭК 9126-93 [23]. Для оценки будем использовать следующую...
-
Срок морального старения продуктов и решений в области информационных технологий, как правило, составляет 3 -- 5 лет. По прошествии этого срока...
-
Межпроцессное взаимодействие - Файловая система Windows 2000
Для общения друг с другом потоки могут использовать широкий спектр возможностей, включая каналы, именованные каналы, почтовые ящики, вызов удаленной...
-
Компьютерная сеть кодирование Клиент -- это компьютер или программа, запрашивающая услуги. Клиенты бывают толстыми, тонкими и сверхтонкими. Сравнительные...
-
Взаимодействие агентов в мультиагентных системах
АННОТАЦИЯ В статье рассмотрена характеристика мультиагентных систем. Особое внимание уделяется актуальности исследования мультиагентных систем....
Псевдо-сервер MQTT - Виды взаимодействия в Интернете вещей