物联网中基于MQTT协议的EMQX代理的实现与分析

论文标题(中文):物联网中基于MQTT协议的EMQX代理的实现与分析 论文标题(英文):Implementation and Analysis of EMQX broker for MQTT Protocol in the Internet of Things

作者信息:

  • Monika Kashyap,Ansh Kumar Dev,Vidushi Sharma
  • 来自印度北方邦大诺伊达的 Gautam Buddha University, School of ICT

论文出处:e-Prime - Advances in Electrical Engineering, Electronics and Energy

主要内容整理:

摘要: 本文讨论了物联网(IoT)技术中低成本监控和数据传输系统的需求,特别强调了消息队列遥测传输(MQTT)协议因其低功耗而成为最广泛使用的协议。研究者们探索了多种代理(broker),最终选择了基于EMQX代理的MQTT协议来高效传输客户端之间的数据。文章深入评估了EMQX代理的实施和性能,并提出了新的度量标准,即平均发布和订阅消息的数量,以及实际收到的消息质量服务(QoS)水平。分析显示了所研究协议的有效性。

1. 引言: 物联网(IoT)技术允许大量设备连接并实时互动。IoT技术的主要优势在于其对日常生活和潜在运营商的高影响。然而,这种技术的普及也带来了潜在的安全威胁。在IoT技术被广泛实施之前,仍有许多问题需要解决,包括创建设备间的完全协同作用、确保信心、隐私和安全等。

2. 消息队列遥测传输协议(MQTT)协议: MQTT协议能够在不稳定的连接下传输数据,适用于IoT应用。它使用发布-订阅消息模式,设备(发布者)将消息发送到代理,其他设备(订阅者)根据其订阅从代理接收消息。文章详细介绍了MQTT架构的三个主要组成部分:发布者、订阅者和MQTT代理,并讨论了MQTT的三个服务质量(QoS)级别。

3. EMQX代理: EMQX是一个高度可扩展的开源MQTT代理,以其处理高吞吐量和低延迟消息的能力而闻名,非常适合IoT和实时应用。文章详细介绍了EMQX代理的架构、状态和实现,包括如何在本地设置EMQX代理以及如何通过MQTT协议在两个客户端之间进行通信。

4. 结果: 实验结果分析了不同QoS级别的EMQX代理性能。文章使用了包括平均发布和订阅消息数量、实际收到的消息QoS等度量标准,并提出了一个度量解决方案,帮助识别不同应用和条件下的最佳发布和订阅设置,确保消息的无缝传递。

5. 讨论: 文章讨论了不同QoS级别在发布和订阅消息速率方面的表现差异,并指出QoS级别的选择对于系统性能的重要性。文章还提供了两个实际应用场景,说明如何根据不同QoS组合配置系统以优化消息的可靠性和效率。

6. MQTT代理的比较分析: 文章比较了多种MQTT代理(包括Mosquitto、Active MQ、EMQX、VerneMQ、Bevywise MQTT和HiveMQ)在本地和云环境中的表现,并根据延迟和峰值消息比率进行了性能评估。

7. 结论: 文章总结了对MQTT协议不同QoS级别的讨论和分析,以及对EMQX代理的实施和性能分析。文章指出EMQX代理能够适应大量连接,适合传感器和IoT网络,并建议未来的研究可以探索更多的性能指标,并在更复杂的系统中评估EMQX的性能。

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